專利名稱：熱鍍精整的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對特別是帶狀物例如一種非鐵金屬帶或一種鋼帶的表面進行涂層的方法，這些帶狀物在通過至少一個裝有熔液涂層材料的容器時涂上至少一種金屬涂層。本發(fā)明也涉及用于實施此工藝方法的裝置。
具有Zn合金，Zn-Al合金，Al合金或Al-Si合金的帶在涂層部位里傳統(tǒng)的熱涂層(稱方法1)按如下所述將帶從一個加熱爐里取出，切斷空氣，送入熔液里并借助于非主動輥輪的不同布置而換向至垂直并保持穩(wěn)定，參見

圖1。這適用于熱浸涂精制時所有所述的涂層金屬/合金。
工藝方法1的缺點是輥輪和輥輪軸承位于熔液之內(nèi)，而且所有材料都受到熔液的化學(xué)侵蝕作用。熔液內(nèi)所有裝入的部件的使用壽命縮短了。另外需要大量熔液配以相應(yīng)大的熔液容器，以便安放這些輥輪或整個熔池設(shè)備。在熱鍍鋅時通常要200-400t液體鋅。由于容量很大就不可能對熔液的溫度和合金成分進行快速調(diào)節(jié)。上面所述參數(shù)的較大的變動都不得不將就，而且在一定情況下導(dǎo)致質(zhì)量下降，這是因為合金技術(shù)方面的措施和帶的質(zhì)量在同一個容器里相互影響。
另外一個缺點是尤其在薄帶(＜0.5mm)時為了實現(xiàn)經(jīng)濟的設(shè)備能力(大約180m/min)，生產(chǎn)速度不可能得到提高。其原因在于在處于池內(nèi)的輥輪和帶之間產(chǎn)生了相對運動。若為了避免這個問題而提高拉力，那就有撕裂帶的危險，其后果是造成很多廢料和較長時間的設(shè)備停頓。
熱涂鋅設(shè)備的最大帶速的另一方面的限制在于位于鋅熔液之上的噴嘴修整系統(tǒng)，見圖1。借助于空氣或者氮氣來調(diào)整層厚，其中隨著帶速的增加最小可得到的涂層厚度就增大。也就是說，在高帶速時不可能產(chǎn)生薄的涂層。但正是薄涂層(＜25g/m2，單面在熱涂鋅的薄板時)對于某些高檔次的應(yīng)用來說是很受歡迎的。
作為進一步開發(fā)的，對于由軟的非合金鋼制成的鐵氧體鋼帶進行熱鍍精整的工藝方法已知有所謂垂直熱鍍鋅，它已在不同的專利如EP0630421B1和EP 0630420B1和EP 0673444B1中作了介紹。
在這種工藝方法(稱方法2)中帶從上向下通過一個裝滿由鋅合金和/或鋁合金組成的熔液狀金屬的工作容器，其中在此之前帶已進行了一種熱處理而且使帶進入熔液里是在切斷空氣下進行的。熔液體積與第一種方法相比大約少2-5t液態(tài)鋅。而且不存在上面所述的定性的問題，這是因為合金技術(shù)方面的措施都是在一個位于此流水線旁邊的超前容器里進行，而工作容器中帶的質(zhì)量與此無關(guān)。
工作容器和位于其下面的爐腔之間的連接是通過一個氣密的陶瓷通道實現(xiàn)的，該通道約800mm高，對于帶的通過寬度最大僅為20mm。工作容器向下的密封以及避免熔液流向下進入爐腔內(nèi)這些都是在這通道之下借助于兩個布置在通道或者帶側(cè)面的感應(yīng)器而實現(xiàn)的。這個感應(yīng)器產(chǎn)生了一種移動電磁場，它產(chǎn)生一個指向上的力，該力阻止了熔液向下運動。這種感應(yīng)系統(tǒng)的工作如一個泵，因而也保證了在通道里對熔液的交換。
方法2的特征在于，至少在一直至熔液池的涂層部位里即使對于薄鋼帶也可以容易地產(chǎn)生高得多的帶速，達到300m/min，因為輥輪都已不在涂覆容器里了。
當(dāng)帶從下向上通過了涂覆單元，例如在熱鍍鋅時達到溫度大約460℃之后，可與方法1類似地就在熔池之上按照噴嘴清理修整的方法對金屬精制層所希望的厚度進行調(diào)定。這與方法1類似地借助于鼓吹壓縮空氣或氮氣來實現(xiàn)。
與方法1類似地，即使在方法2時如果涂層薄，噴嘴清理修整方法也限制了最大可能的帶速。當(dāng)然方法2對于同樣也對涂層厚度有影響的鍍鋅參數(shù)如溫度、熔液的粘度和合金成分提供了較大的自由度。其原因在于與方法1相比在相同的涂層厚度時方法2時的帶速可以選得更高些。與方法1相比方法2尚未經(jīng)大批量的檢驗。至今只是用樣機以窄的帶進行了試驗。這些試驗是很成功的。
然而阻止速度提高的原因在于隨后在向上段在第一個轉(zhuǎn)向之前必須使帶冷卻到300℃以下。若溫度高于此，其危險就在于在冷卻塔里在第一個接觸輥輪或換向輥輪處產(chǎn)生金屬顆粒并在材料上產(chǎn)生不能修復(fù)的表面缺陷。
通常借助于多個一個接一個布置的空氣冷卻段來冷卻。但冷卻作用和更準確地說冷卻速率受介質(zhì)的限制，而且在應(yīng)用冷卻介質(zhì)空氣時在一個規(guī)定的距離上(例如2×15m)不能任意地提高。隨著帶速的增加或者質(zhì)量流量的增加必須加長這冷卻段距離。但這導(dǎo)致了在熱鍍精整設(shè)備的冷卻塔里上換向輥輪的提高。
在按方法1所述的設(shè)備里上換向輥輪的高度通常在30-60m之間。對于方法2來說在高帶速時必須相應(yīng)地繼續(xù)加長冷卻段并因而盡可能在80-90m方向上提高冷卻塔的高度。這就使建筑物和基礎(chǔ)的投資成本更加升高。
因而空運轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定的帶段在塔里加長了而且?guī)У倪\行惡化了，從而可能出現(xiàn)振動并對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。其它冷卻介質(zhì)應(yīng)用在向上段里則還存在問題，目前尚未經(jīng)大規(guī)模使用。
按方法2對于電磁密封來說另一個問題在于作用在液體熔液上的力特別也作用在鐵氧體的帶上。帶與通道通過密封的感應(yīng)器的磁性力而造成一種不希望的接觸只是通過附加的費錢的措施才可能。為此必需有附加的穩(wěn)定線圈和復(fù)雜費錢的調(diào)節(jié)技術(shù)。
本發(fā)明的任務(wù)是避免上述方法1和2的缺點并提出一種沒有冷卻塔的高速熱鍍精整設(shè)備，這種設(shè)備綜合了最小可能的制造費用，優(yōu)化的投資成本以及在最好的生產(chǎn)質(zhì)量時達到高的設(shè)備能力。
在一種權(quán)利要求1的前序中所述類型的方法中解決此項任務(wù)的方法是借助于循環(huán)運行的永久磁鐵使容器密封。借助于循環(huán)運行的永久磁鐵對容器的密封比一種電磁的解決方案要可靠和省錢得多，而且旋轉(zhuǎn)所需的能量比電磁密封時要少得多，這在斷電時尤其具有優(yōu)越性。
方法的一些技術(shù)方案都在其它從屬權(quán)利要求中作了描述。實施此方法的裝置及其設(shè)計方案見其它權(quán)利要求。
按照一些簡圖所示實施例對本發(fā)明進行說明。所示為圖1帶的一種傳統(tǒng)的涂層方法；圖2根據(jù)技術(shù)背景的一種進一步開發(fā)的涂層方法；圖3按本發(fā)明的涂層方法以及一種相應(yīng)設(shè)計的高速熱鍍精整設(shè)備在運行中；圖4按圖3所示的起動狀態(tài)時的設(shè)備；圖5按圖3所示的，在運行之后停止時的設(shè)備。
按照圖3在爐子內(nèi)換向之后在切斷空氣的情況下垂直向下進入一個容器里，熔液池就位于這容器內(nèi)。該溶液池向下方密封住。為此需要一些力，但它們不是電磁方式的，而是借助于環(huán)繞運行的永久磁鐵而產(chǎn)生的。用永久磁鐵使熔液保證密封這本身是已知的。但在那里已用矩形通道來工作。這種通道形式的間距和形狀不能改變。
而本發(fā)明推薦用兩個并排布置的轉(zhuǎn)子5，5′。這些轉(zhuǎn)子是由耐高溫和耐熔液的材料制成的管子6，6′，它們最好由陶瓷制成。在這些其直徑可以自由選擇的管子6，6′內(nèi)有輥輪轉(zhuǎn)動，在這些輥輪的外表面上設(shè)有永久磁鐵4。轉(zhuǎn)子5，5′可以向熔液或者向帶調(diào)整。也可以在設(shè)備停機時或者設(shè)備起動時關(guān)閉間隙7。
永久磁鐵比借助于線圈或感應(yīng)器的電磁密封要成本低得多，而且用于旋轉(zhuǎn)所需的能量比電磁密封時少得多，這尤其在停電時具有優(yōu)越性。
另外，用永久磁鐵相對于電磁的工作方式來說可以產(chǎn)生更大的磁場強度(因數(shù)3)。這種高的磁場強度和由此得出的較大的力對于清理修整工序來說需要用于調(diào)整在鋼帶上所希望的涂層厚度。這在以前已知的方法中必須借助于附加的清理修整噴嘴來進行。
在磁性密封和清理修整之內(nèi)的附加措施在按本發(fā)明的方法中不必再實行，這是因為帶1穿過密封單元的最窄的通道的部位僅為很少幾個毫米。另外帶1可以比以前所知的方法時張緊得更短，這是因為直接在密封單元之下就可以使帶1在一個水池9里立即冷卻并換向。在本發(fā)明中張緊長度最好僅為5000mm左右，在方法1時該長度大8-10倍左右，而在方法2時更大。
按本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)點是熔液金屬，最好是鋅熔液在涂覆部位里的表面處在一種保護氣體氣氛之中，這種保護氣由氮氣/氫氣混合物構(gòu)成，而且不會產(chǎn)生液態(tài)鋅的有干擾作用的氧化。在以前所知的方法1和2中這樣實施時要附加很多費用。另外在這些方法中也必須使鋅池表面對于某些手工作業(yè)來說可以夠得到。在本發(fā)明中就不需要為了去除氧化顆粒而設(shè)有通向熔池表面的通道空間。
在圖3所示的實施例中用于對一種非鐵金屬帶，或一種鋼帶1進行熱鍍精整的設(shè)備處于一種連續(xù)運行的狀態(tài)。送入的并要精制的帶1在爐子2里通過一個張緊輥輪17，然后經(jīng)閘門18，它用氧氣密封地相對于環(huán)境的空氣關(guān)閉了在熱鍍精整設(shè)備內(nèi)部的保護空氣。
在緊接著的鍍鋅室14內(nèi)通過導(dǎo)向輥輪13使帶1轉(zhuǎn)向至垂直指向涂層區(qū)域。進入涂層區(qū)域19時帶1在垂直方向上從上向下通過了在轉(zhuǎn)子5，5′之間的間隙7里所保持的熔液池3并因此獲得所希望的鍍層。
該熔液池3在一個位于間隔開的轉(zhuǎn)子5，5′之間所形成的間隙里在下端部當(dāng)帶運行通過時借助于磁場的磁性力或者旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵4的移動磁場的力而阻止向下。轉(zhuǎn)子5，5′位于包圍住它們的管子6，6′之內(nèi)在向外通過一個通道狀外殼所包圍起來的涂層區(qū)域19里，這區(qū)域安放了轉(zhuǎn)子5，5′，間距可以變化。包圍住它們的管子6，6′則耐高溫和耐熔液的，尤其是非磁性材料，最好是陶瓷制成。
永久磁鐵4在這些管子6，6′內(nèi)旋轉(zhuǎn)。用于涂覆所需要的和當(dāng)前要補充的熔液從一個集液箱8借助于一個金屬泵可調(diào)節(jié)數(shù)量地運送至轉(zhuǎn)子5，5′之間的間隙7里去，在集液箱8里可以對溶液進行調(diào)節(jié)。在里面進行了涂層的帶1在下端通過間隙7并接著通過一個用于空氣穩(wěn)定的裝置15，接著通過一個用于水冷卻的裝置16。
在經(jīng)過水池9和張緊輪20之后就從設(shè)備里拉出作進一步使用或處理。
另外的圖4和5都表示了按發(fā)明的方法。
a)在一種起動狀態(tài)，和b)運行之后的停機。
a)起動狀態(tài)-帶停止-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動-關(guān)閉轉(zhuǎn)子之間的間隙-輸入熔液-關(guān)閉爐腔。
b)運行之后的停機-熔液返回-轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動-間隙關(guān)閉-爐腔開啟。
權(quán)利要求
1.對尤其是帶狀物，例如一種非鐵金屬帶或者一種鋼帶的表面進行涂層的方法，這些帶狀物在通過至少一個裝有熔液狀涂層材料的容器時涂上了至少一種金屬的涂層，其特征在于，容器借助于循環(huán)運行的永久磁鐵實現(xiàn)密封。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，借助于循環(huán)運行的永久磁鐵同時就進行了在金屬帶上所希望的涂層厚度的調(diào)整。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，熔液狀的涂層材料從一個集液箱引入兩個反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之間的楔形間隙里，其中金屬帶從上向下經(jīng)過熔液池并在間隔布置的轉(zhuǎn)子之間穿過。
4.按上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其特征在于，金屬帶在預(yù)熱爐里經(jīng)換向后在切斷空氣的情況下最好在一個保護氣體氣氛下垂直向下穿過熔液池。
5.按上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的方法，其特征在于，盡可能直接就在容器的密封件之下或者在轉(zhuǎn)子之下使涂層過的帶進行空氣穩(wěn)定和/或水冷卻。
6.特別是用于實施按上述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置，它包括至少一個容器用于放置金屬帶狀物用的熔液狀涂層材料，其特征在于，為使容器密封設(shè)有兩個反向運轉(zhuǎn)的，必要時可以相互調(diào)整的轉(zhuǎn)子，其中在轉(zhuǎn)子之內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動的輥輪，在輥輪的外表面上固定了永久磁鐵。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，裝有熔液池的容器由轉(zhuǎn)子之間的上部中間腔構(gòu)成。
8.按權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，至少這些轉(zhuǎn)子在維持一種保護氣體氣氛下由一個外殼圍住。
9.按權(quán)利要求6至8中的一項或多項所述的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子外殼與一個用于將金屬帶從上輸送至轉(zhuǎn)子外殼的上腔室，以及與一個熔液用的集液箱，以及與布置在轉(zhuǎn)子外殼之下的例如用于對帶進行空氣穩(wěn)定和水冷卻的裝置，以及必要時與另一個水池相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及對特別是帶狀物，例如一種(NE)非鐵金屬帶或者一種鋼帶的表面進行涂層的方法和裝置，這些帶狀物在通過至少一個裝有熔液狀涂層材料的容器時涂上了至少一種金屬涂層。所要涂層的金屬帶經(jīng)過容器中的涂層材料熔池從上向下。為此設(shè)有適合的導(dǎo)向裝置。容易向下的密封借助于循環(huán)運行的永久磁鐵來實現(xiàn)。
文檔編號C23C2/00GK1561404SQ02819118
公開日2005年1月5日 申請日期2002年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者R·布里斯伯格, W·特拉科夫斯基 申請人:Sms迪馬格股份公司