用于对金属带-尤其是钢板带进行浸镀的工艺和设备的制作方法

文档序号:3418835阅读:285来源:国知局
专利名称:用于对金属带-尤其是钢板带进行浸镀的工艺和设备的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于对金属带执行连续热浸镀的工艺和设备,其中的金属带尤其是指钢板带。
这种类型的钢板用在很多行业中,用于制造各种部件—尤其是目视可见的部件。
为了制得这种类型的钢板,使用了连续浸镀设备,在该设备中,钢带板被浸入到一种由熔融金属组成的镀液中,其中的金属例如为锌,镀液中可含有铝和铁等其它金属,还可能掺有其它添加元素,例如铅、锑等元素。镀液的温度取决于金属的性质,在熔融金属为锌的情况下,镀液的温度在460℃左右。
在热镀锌的特定情况中,随着钢板带从熔融锌的镀液中通过,就在所述钢板的表面上形成一种Fe-Zn-Al金属间合金层,其厚度为几十纳米。
这样,部件在被镀覆了锌层之后,就具有了抗腐蚀能力,锌层的厚度通常是利用空气扫吹的方法进行控制的。锌层与钢板是利用上述的金属间合金层粘合到一起的。
在钢板带进入到熔融金属的镀液中之前,钢板带先要经过一还原性气氛的退火炉,进入该退火炉的目的是为了是对经过冷轧加工、从而产生显著加工硬化的钢板进行再结晶,并对钢板的表面化学状态进行处理,以促进实际进行热浸镀工作时所必须要发生的化学反应。钢板带被加热到650℃到900℃左右,具体温度取决于加工等级,对钢板带的加热时间应能保证再结晶和表面处理工作的完成。然后利用换热器将钢板冷却到与熔融金属镀液相近的温度上。
钢板带在经过退火炉之后,会穿过一条导管而浸入到熔融金属的镀液中,其中的导管也被称为“下行管道(descente de cloche)”,导管中的气氛对钢板具有保护作用。
导管的下端浸入到金属镀液中,以便于在该导管内部利用所述镀液的液面形成一液态密封结构,钢板带在穿过所述导管时会经过该密封结构。
利用一浸没在金属镀液中的滚筒使钢板带返向。钢板带从该金属镀液中浮现出来,然后再经过扫吹装置,该装置用于对涂覆到该钢板带上的液态金属厚度进行调节。
在钢板带被从镀液中拉出时,其要穿过锌镀液的液面,而液面上却覆盖着氧化锌和浮渣,其中的浮渣来源于钢板带的熔解反应。
为了防止这些固态颗粒被带钢夹带走,需要镀液的液面对工作人员而言是可接近的,并要定期地进行清理,以避免钢板带粘带上颗粒。
但是,这种人工清理的方法并不能恒久地保证镀液液面的清洁度,也不能保证不存在固态颗粒,原因在于颗粒会周期性从镀液中上浮到钢板带的拉出区域处。
这样,镀涂后的钢板带上就具有目视可见的缺陷,在锌扫吹处理过程中,这些缺陷被放大化或被显露出来。
这是因为异物颗粒在被扫吹气流吹走或驱散之前,先会被气流保持住,因而就会在液态锌上形成厚度较薄的条纹,这些条纹的长度在几毫米到几厘米的范围内。
用来克服此类缺陷的第一种方案的措施在于通过泵吸出来自于镀液的氧化锌和浮渣,来对液封的液面进行清洁。
但这种泵抽操作只能保证在进行泵吸处的、非常局部的液封表面得以清洁,且其有效性和作用范围非常小,从而并不能保证液面—尤其是钢板带离开锌镀液处的液面区域获得完全的清洁。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于对金属带执行连续热浸镀的方法和设备,本发明能克服上述的缺陷,并能满足顾客希望金属带表面上不带有任何可见缺陷的要求,而达到非常低的缺陷密度。
本发明的技术主题涉及一种用于在一箱体内对金属带执行连续热浸镀的工艺,其中的箱体中容纳有一种液态金属镀液,在该工艺过程中,金属带在保护性气氛中连续地穿过一导管,导管的下部浸入到液态金属镀液中,从而在所述导管内、利用所述镀液的液面形成了一个液体密封结构,金属带绕过布置在金属镀液中的一个折返滚筒而被返向,且镀覆后的金属带在离开金属镀液时要经过扫吹处理,所述工艺的特征在于在金属带离开液态金属镀液的区域处,将一隔离封罩中的液态金属与所述镀液的液面隔离开,并利用从该区域流入到所述封罩中的液态金属,回收分离出金属氧化物颗粒和金属间化合物颗粒,液态金属在该封罩中的落差是这样确定的可防止金属氧化物颗粒及金属间化合物颗粒上浮、而成为液态金属流的逆流;并将所述颗粒从该封罩中提取出去。
本发明的目的还在于提供一种用于对金属带执行连续热浸镀的设备,这种类型的设备包括-一箱体,其中容纳有一种液态金属镀液;-一导管,金属带在保护性气氛中穿过该导管,导管的下部浸入到液态金属镀液中,从而在该导管内部、利用所述镀液液面形成一液态密封结构;-一滚筒,其设置在镀液中,用于使金属带返向;以及-扫吹装置,用于对离开金属镀液后的已镀覆金属带进行扫吹,该设备的特征在于在一方面,设备包括一封罩,其位于金属带离开液态金属镀液的区域处,用于相对于镀液的液面将该区域中的液态金属隔离开,并利用从该区域流入到所述封罩中的液态金属分离回收金属氧化物颗粒和金属间化合物颗粒,液态金属在所述封罩内的落差大于50mm,以防止金属氧化物颗粒及金属间化合物颗粒逆着液态金属流而上浮;在另一方面,设备还包括用于将所述颗粒从该封罩中提取出去的装置。
根据本发明的其它特征-在所述封罩内,液态金属的落差大于100mm;-所述封罩包围着金属带,并具有一底壁和两同心的侧壁板,在两壁板之间围出一隔室,并在所述封罩的上部形成了一个开孔,外壁板的上边缘高于液态金属镀液的液面,而内壁板的上边缘则低于所述液面;-封罩内壁板的下部向外张开,从而敞向箱体的底部,其上部则与金属带平行;-用于提取出颗粒的装置是由一个泵构成的,该泵的吸入侧通过一连接管与封罩的隔室相连接,并在该泵的泵出侧设置了一条管道,用于将抽取出的液态金属排到箱体的后方;-设备包括定位装置,用于相对于封罩内壁板的上边缘对金属带进行定位。


从下文参照附图所作的例示性详细描述,可对本发明其它的特征和优点有更清楚的认识,在附图中图1是一个示意性的侧视图,表示了根据本发明的连续浸镀设备;图2是根据本发明的封罩的比例放大图,该封罩设置在金属带从镀锌设备中离开的位置处;图3是沿图2中的3-3线所作的剖视图;图4是一个示意性的侧视图,表示了封罩内壁板上边缘的第一种实施形式;以及图5是一个示意性的侧视图,表示了封罩内壁板上边缘的第二种实施方式。
具体实施例方式
在下文中,将针对金属带连续镀锌设备的特定情况展开描述。但是,对于任何其它的连续热浸镀工艺,只要在该工艺中会发生表面污染、且必须要保证具有清洁的液封,则就适于采用本发明。
首先,钢板带1在离开冷轧机组之后,会在还原性气氛中经过一退火炉(图中未示出),该退火炉的目的是在钢板带由于受到冷轧而产生显著的加工硬化之后、对其进行再结晶,并调整其表面的化学状态,以促进镀锌工作所必需的那些化学反应。
在该退火炉中,带钢被加热到某一温度,该温度例如在650℃到900℃的范围内。
在离开退火炉之后,钢板带1穿过图1所示的镀锌设备,该设备总体上用标号10指代。
该设备10包括一箱体11,其中容纳着一种液锌镀液12,该镀液中包含有铝、铁等化学元素,还可能包含其它的元素,这些元素尤其是指铅和锑。
该液锌镀液的温度约为460℃。
在离开退火炉之后,利用热交换器将钢板带1冷却到与液态锌镀液接近的温度上,然后再将其浸入到液锌镀液12中。
如图1所示,镀锌设备10包括一导管13,钢板带1穿入到该导管中,该导管中充有能保护钢板的气氛。
该导管也被称为“下行管道(descente de cloche)”,在图中所示的实例中,该导管的截面形状为矩形。
导管13的下部13a被浸入到锌镀液12中,从而在该导管13中、由所述镀液12的表面形成了一个液态密封结构14。
这样,钢板带1在浸入到液锌镀液12中时,会在导管13的下部13a中穿过该液封14的液面。
钢板带1被布置在镀锌液12中的一滚筒15折返,滚筒15通常也被称为底部滚筒。在离开镀锌液12之后,已被镀锌的钢板带1要经过扫吹装置16,该装置例如是由多个喷气嘴16a组成的,这些喷气嘴16a正对着钢板带1的两侧,用于调节液锌镀层的厚度。
这样,如图1、图2所示,在钢板带1从液锌镀液12中拉出的区域17处,设备包括一封罩20,用于将该区域17内的锌液与镀液12的液面隔离开,并如下文将要介绍的那样利用从该区域17流入到所述封罩20内的锌液,而回收氧化锌颗粒和金属间化合物颗粒。
封罩20包围着金属带1,其具有一底壁21和两同心侧壁板,这两面壁板分别为外壁板22和内壁板23,在它们之间围成一隔室24。在封罩20的上部,壁板22与23限定了一个开孔25。
如图2所示,外壁板22的上边缘22a高于液锌镀液12的液面,且内壁板23的上边缘23a低于该液面。
液态金属在封罩20内的落差是这样确定的应能防止金属氧化物颗粒和金属间化合物颗粒逆着液态金属的流动而上翻,该落差要大于50mm,且最好是大于100mm。
优选的是内壁板23的下部朝向箱体11的底部而向外张开。封罩20的内壁板23和外壁板22是由不锈钢制成的,且它们的厚度例如在10到20mm之间。
根据图4所示的第一实施例,内壁板23的上边缘23a是平直的,且最好是带有锥度的。
根据图5所示的第二实施例,封罩内壁板23的上边缘23a在纵向上包括一系列凹谷26和凸起27。
凹谷26和凸起27是圆弧的形式,且所述凹谷26与所述凸起27之间的高度差“a”最好是在5到10mm之间。另外,凹谷26与凸起27之间的距离“d”例如是在150mm的数量级上。
同样,在该实施例中,内壁板23的上边缘23a最好也是锥面形状。
如图1所示,设备包括用于将聚积在封罩20的隔室24中的颗粒提取出去的装置。
该提取装置是由一泵30构成的,该泵30的吸入侧通过一连接管31与隔室24相连通,并在其排流侧上设置了一条管道32,用于将抽吸入的锌液排送到镀液12的体积中。
另外,设备还包括定位装置,用于相对于内壁板23的上边缘23a对钢板带1进行定位,该定位装置是由两个水平的滚筒26、27组成的,这两个滚筒分别位于钢板带的两侧,并相互错开。
通常,钢板带1经过导管13和液封14而穿入到锌镀液12中,且该带钢夹带上来自于镀液的氧化锌和浮渣,从而在镀层上形成目视可见的缺陷。
这些颗粒在液锌镀液12中是过饱和的,它们的密度小于液态锌的密度,从而上浮到镀液的表面上—尤其是在钢板带离开镀液的区域处。
这样,当将钢板带1从液锌镀液12中拉出时,钢板带会经过液面上覆盖着氧化锌和金属间化合物颗粒的区域17。
为了避免这一缺陷,利用环绕着钢板带1的封罩20的内壁板23,减小了钢板带1被从镀液中拉出处的区域17,且封闭在该区域17中的锌液的液面会翻过所述隔室20内壁板23的上边缘23a,流入到封罩20的隔室24中。
这样,悬浮在液锌区域17的表面上、并会带来可见缺陷的颗粒就会被夹带到封罩20的隔室24中,且对容纳在该隔室24中的液锌进行泵吸,从而使隔室24中的液面保持在足够低的液位上,以便于锌液可从该区域17自然地流向所述隔室24。
按照这样的方式,镀覆后钢板带1的离液区域17的自由液面就被封罩20的内壁板23隔离了,且该液锌表面始终能得到补充,在箱体11的后方,被泵30从隔室24中抽吸出的锌液通过排流管32注入到镀液12中。
利用这样形成的效果,镀覆后的钢板带在离开液锌镀液12时,所穿过的液锌表面始终能保持清洁,从而在从该镀液中浮现出时只带有极少的缺陷。
通过将锌锭加入到籍体11中可提高锌镀液12的液面,由此可对流入到封罩20隔室24中的液锌进行调节。
根据一种变型例,可通过改变封罩20相对于锌镀液12液面的垂直位置、来对流入到隔室24中的锌液进行调节。为此目的,可在该封罩20上安装用于调节其垂直位置的调高装置。此类调高装置例如是由至少一个液压缸、气压缸或其它适宜的动作元件构成的。
如果隔室24中的液位下降,则就对应着流入到该隔室24中的锌液量略微减少,因而也就意味着区域17内液锌的液面下降。
液面下降的原因是钢板带1消耗了一部分锌液;并从锌镀液12的液面上撇去了浮液。
利用根据本发明的设备,能显著地降低钢板带镀覆表面上缺陷的密度,所以,所制得的镀层的表面质量能满足顾客提出的标准,顾客希望部件的表面上能不带有可见的缺陷。
本发明可应用到任何金属的浸镀工艺中。
权利要求
1.一种用于在一箱体(11)内对一金属带(1)执行连续热浸镀的工艺,其中的所述箱体中容纳有一种液态金属镀液(12),在该工艺过程中,所述金属带(1)在保护性气氛中连续地穿过一导管(13),所述导管的下部(13a)浸入到所述液态金属镀液(12)中,从而在所述导管(13)内、利用所述镀液的液面形成了一个液体密封结构(14),所述金属带(1)绕过布置在所述金属镀液(12)中的一个折返滚筒(15)而被返向,且镀覆后的所述金属带(1)在离开金属镀液(12)时要经过扫吹处理,所述工艺的特征在于在所述金属带(1)离开所述液态金属镀液(12)的区域处,将一隔离封罩(20)中的液态金属与所述镀液的液面隔离开,并利用从该区域(17)流入到所述封罩(20)中的液态金属,回收分离金属氧化物颗粒和金属间化合物颗粒,所述液态金属(12)在该封罩(20)中的落差是这样确定的可防止金属氧化物颗粒及金属间化合物颗粒上浮、而成为液态金属流的逆流,并将所述颗粒从该封罩(20)中提取出去。
2.一种用于对一金属带(1)执行连续热浸镀的设备,这种类型的设备包括-一箱体(11),其中容纳有一种液态金属镀液(12);-一导管(13),所述金属带(1)在保护性气氛中穿过该导管,所述导管(13)的下部(13a)浸入到液态金属镀液(12)中,从而在该导管内部、利用所述镀液液面形成一液态密封结构(14);-一滚筒(15),其设置在所述镀液(12)中,用于使所述金属带(1)返向;以及-扫吹装置(16),用于对离开所述金属镀液(12)后的已镀覆金属带(1)进行扫吹,其特征在于在一方面,所述设备包括一封罩(20),其位于所述金属带(1)离开所述液态金属镀液(12)的区域(17)处,用于相对于所述镀液(12)的液面将该区域(17)中的液态金属隔离开,并利用从该区域(17)流入到所述封罩(20)中的液态金属分离回收金属氧化物颗粒和金属间化合物颗粒,所述液态金属(12)在所述封罩(20)内的落差大于50mm,以防止金属氧化物颗粒及金属间化合物颗粒逆着液态金属流而上浮;在另一方面,所述设备还包括用于将所述颗粒从该封罩(20)中提取出去的装置(30)。
3.根据权利要求2所述的设备,其特征在于所述封罩(20)内液态金属的落差大于100mm。
4.根据权利要求2或3所述的设备,其特征在于所述封罩(20)包围着所述金属带(1),并具有一底壁(21)和两同心的侧壁板(22、23),在两壁板之间围出一隔室(24),并在所述封罩(20)的上部形成了一个开孔(25),外壁板(22)的上边缘(22a)高于液态金属镀液(12)的液面,而内壁板(23)的上边缘(23a)则低于所述液面。
5.根据权利要求4所述的设备,其特征在于所述封罩(20)内壁板(23)的下部向外张开,从而敞向所述箱体(11)的底部,而其上部则与所述金属带(1)平行。
6.根据权利要求4所述的设备,其特征在于所述隔室(20)内壁板(23)的上边缘(23a)是平直的。
7.根据权利要求4所述的设备,其特征在于所述隔室(20)内壁板(23)的上边缘(23a)在纵向上包括一列凹谷(26)和凸起(27)。
8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于所述凹谷(26)和所述凸起(27)为圆弧的形状。
9.根据权利要求7或8所述的设备,其特征在于所述凹谷(26)与所述凸起(27)之间的高度差在5到10mm之间。
10.根据上述权利要求7到9之一所述的设备,其特征在于所述凹谷(26)与所述凸起(27)之间的距离在150mm的数量级上。
11.根据上述权利要求4到10之一所述的设备,其特征在于所述隔室(20)内壁板(23)的上边缘(23a)是带有锥度的。
12.根据上述权利要求2到4之一所述的设备,其特征在于所述设备包括调高装置,用于调节所述封罩(20)相对于所述液态金属镀液(12)的液面的垂直位置。
13.根据权利要求2所述的设备,其特征在于所述用于提取颗粒的装置是由一个泵(30)构成的,该泵的吸入侧通过一连接管(31)与所述封罩(20)的隔室(24)相连接,并在该泵的泵出侧设置了一条管道(32),用于将抽取出的液态金属排送到镀液(12)的体积中。
14.根据上述权利要求之一所述的设备,其特征在于所述设备包括定位装置(35、36),用于相对于所述封罩(20)内壁板(23)的上边缘(23a)对所述金属带(1)进行定位。
15.根据权利要求14所述的设备,其特征在于所述定位装置是由两水平滚筒(26、27)构成的,这两个滚筒分别位于所述钢板带(1)的两侧,并相互错开。
全文摘要
本发明涉及一种用于在一箱体(11)内对金属带(1)执行连续热浸镀的方法,其中的箱体(11)中容纳有一种液态金属镀液(12),该方法包括连续地将金属带(1)松卷送入到一导管(13)中,导管的下部浸入到液态金属镀液(12)中,并利用所述镀液的液面形成一液封(14);在将金属带(1)从液态金属镀液(12)中拉出的区域处,将一隔离腔(20)内的液态金属与所述镀液(12)的液面隔离开;通过使液态金属在所述区域与所述隔离腔(20)之间循环流动,而回收金属氧化物颗粒和金属间化合物颗粒;以及将所述颗粒从所述隔离腔(20)中提取出。本发明还涉及一种用于实施该方法的设备。
文档编号C23C2/26GK1479800SQ01820331
公开日2004年3月3日 申请日期2001年11月6日 优先权日2000年11月10日
发明者迪迪耶·多谢勒, 于格·博丹, 帕特里斯·卢卡, 洛朗·加什, 伊夫·普里让, 加什, 博丹, 斯 卢卡, 普里让, 迪迪耶 多谢勒 申请人:索拉克有限公司
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