专利名称：用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对金属板实行半自动、连续退火和热浸镀的双用装置，也是一种将 预热退火和热浸镀工艺合二为一的装置，属金属板热处理及镀覆工艺技术领域。
背景技术：
为了减缓钢板的腐蚀或高温氧化，在很多工业应用场合使用了在钢板表面镀覆保护层的工 艺，该保护层通常是镀覆一层锌、铝或锌铝多元合金等进行防腐防氧化。镀层钢板已经应用在 家电、汽车、建筑和公路等众多行业中。
工业上主要使用连续热浸镀工艺生产镀层钢板(如改良森吉米尔法)，在该工艺中，钢板带 首先经过还原气氛下的加热和退火处理，然后被连续地送入一种由熔融金属组成的镀液中，其 中的金属例如是锌，镀液中通常可含有不同含量的铝，还可能掺有其它添加元素，例如铅、锑、 镁、硅等元素。镀液的温度取决于各种金属的性质及其含量。由于目前主要应用的镀液大多是 以锌、铝或锌铝合金为主要成分的，因此镀液温度通常在40(TC到75(rC之间。
以热浸镀55Al—43.4Zn—1.6Si镀层钢板为例，随着钢带从熔融镀液中通过，就在所述钢板 的表面形成一种复杂的Fe—Zn—Al—Si合金层。
这样，钢板在被镀覆之后，就有了抗腐蚀能力，镀层的厚度通常是利用空气吹扫的方法进 行控制的。镀层与钢板是利用上述的金属间合金层粘结到一起的。
目前应用比较广泛的主要有合金化热镀锌板(GA板)和55Al — 43.4Zn—1.6Si镀层钢板 (Galvalume板)等，经过多年的应用和实验发现，这两种镀层的综合保护性能是同类产品中 最好的，因此得到了广泛使用。
工业生产中，在金属板浸入熔融金属镀液之前，钢板首先要经过一还原性气氛的退火炉， 进入该退火炉的目的是对经过冷轧加工、从而产生显著加工硬化的钢板进行再结晶，同时对钢 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希望发生的反应。钢带被加热到 600'C到卯(TC左右，具体温度取决于之前的加工过程，对钢带的加热时间应能保证再结晶和表 面处理工作的完成，然后将钢带冷却到与镀液温度相近的温度范围。
在为了调整镀液配方而进行的研究中所存在的一个重要问题是，工业中使用的连续热浸镀 机组不适于该研究工作，主要原因是这类大型设备的机组是连续运行的，每调整一次配方都需 要对机组作很大变动，成本较大，且会影响机组的正常生产。鉴于此种原因，就需要一套适合 实验室规模的模拟工艺，以及一套小型化的，便于更换镀液配方，且容易更改各个主要浸镀工 艺参数的生产装置，用于科学研究及工业产品的开发。发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于金属板退火和热浸镀双用半自动装置，也即是提供一 种将预热退火和热浸镀工艺合二为一的工艺装置。
本实用新型涉及一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置，该装置包括有滑杆、 稳定管、炉盖、下热电偶、上热电偶、出气管、金属板、进光孔、炉体上加热区、炉体下加 热区、坩埚、镀液、保护性气体进气口、冷却喷嘴、气刀、下滑轨、上滑轨、垂直运动电机、 水平运动电机、观察孔、升降机构；其特征在于炉体分为退火和预热作用的炉体上加热区 和加热镀液作用的炉体下加热区；前者主要预热和退火被处理的金属板，后者主要加热金属 镀液；在炉体的底部设有一升降机构以取放盛有镀液的坩埚；在所述升降机构上面设置有盛 有镀液的坩埚，所述坩埚置于炉体下加热区内；在炉体上加热区内放置有一待处理的金属板， 该金属板设有一滑杆与之连接，在金属板与滑杆的连接端，两者间有陶瓷或石墨材料块件连 接过渡，以防止滑杆浸入镀液发生反应而污染镀液；在滑杆上端有一稳定管与之相连，而且 稳定管中间设有一金属牵引线与滑杆的顶端相连接，该牵引线与上面的垂直运动电机相连接， 以牵引作垂直上下滑动；稳定管是为了防止金属板和滑杆运动时发生振动而达到稳定的作用； 在炉体炉盖的上方左右两侧各设有气刀，用于对刚出炉口的己镀覆的金属板两侧进行吹扫平 整；炉体上部炉壁一侧开有进光孔，在其旁侧开有观察孔；炉体炉盖的中心位置开有圆孔， 滑杆穿过该圆孔插入于炉体内；在炉体的上加热区内设有上热电偶；在炉体的下加热区内的 盛有金属镀液的坩埚内插有下热电偶；上热电偶和下热电偶分别穿过开设在炉盖边部位置的 小圆孔，通过导线与温度自动控制装置相连接；上热电偶和下热电偶分别测量监控预热区的 温度和金属镀液的温度；炉体底部升降机构上开有保护性气体或还原性气体的进气口，在炉 体顶部的炉盖边缘位置开有出气口并连接有出气管；在炉体上方设置有两个导轨即上导轨和 下导轨，在上导轨上设置有一可在导轨上移动的垂直运动电机和一水平运动电机；两电机之 间有一金属带相连；垂直运动电机使金属板及与之相连的滑杆作垂直上下运动；水平运动电 机牵引所述的垂直运动电机、相连的稳定管、相连的滑杆和浸镀好的金属板连成一体在炉体 外及在上下滑轨上作水平方向运动；并移动至相隔一定距离的冷却喷嘴附近；冷却喷嘴设置 固定在下滑轨上，并正对着其下方的浸镀好的金属板。
所述的稳定管内置滑槽和滚珠，对滑杆起固定轨迹和防止转动的作用；所述的滑杆为圆 柱形中空管材或棒材；所述的物体上加热区和下加热区之间可添加一个平面形状与炉盖相同 的耐热不锈钢板以减少上下加热区之间的热量交换。
所述的设置在炉口上方的两个气刀，其出风口距金属板的距离在10 50mm之间。所述的保护气体或还原性气体为氮气或氩气或氢气或它们的混合气。
所述的炉体上加热区和炉体下加热区可采用独立加热方式，并用两个热电偶分别监控其 温度。
所述的冷却喷嘴喷射冷却形式为气冷、水冷或水雾冷。 所述的金属板主要为钢板；所述的金属镀液主要为锌、铝或锌铝合金。 本实用新型双用半自动装置的优点如下
本使用新型是可以模拟实际生产工艺中从退火段至冷却段的全过程；可以方便地调节镀 液成分以及诸多工艺参数，如退火温度和保温时间、热浸镀温度和时间、金属板进出镀液的 速度、冷却方式和冷却速度等。本实用新型装置运行成本低且工作精度高，适于研究丌发及 金属镀板的小批量生产。
图1是本实用新型双用热浸镀半自动装置简单结构的正视图。 图2是本实用新型双用热浸镀半自动装置简单结构的侧视图。 图中各数字代号表示如下
1.滑杆、2.稳定管、3.炉盖、4.下热电偶、5.上热电偶、6.出气管、7.待镀金属板、8.进 光孔、9.炉体上加热区、10.炉体下加热区、11.坩埚、12.金属镀液、13保护性气体进气 口、 14.冷却喷嘴、15.气刀、16.下滑轨、17.上滑轨、18.垂直运动电机、19.水平运动电 机、20.观察孔、21.升降机构。
具体实施方式
现将本实用新型热浸镀双用半自动装置的具体结构实施例叙述于后。
实施例一参见图1和图2，本实施例中， 一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动 装置包括有滑杆l、稳定管2、炉盖3、下热电偶4、上热电偶5、出气管6、金属板7、进 光孔8、炉体上加热区9、炉体下加热区IO、坩埚ll、镀液12、保护性气体进气口 13、冷却 喷嘴14、气刀15、下滑轨16、上滑轨17、垂直运动电机18、水平运动电机19、观察孔20、 升降机构21 。炉体分为退火和预热作用的炉体上加热区9和加热镀液作用的炉体下加热区10; 前者主要预热和退火被处理的金属板7，后者主要加热金属镀液12;在炉体的底部设有一升 降机构21以取放盛有镀液的坩埚11;在所述升降机构21上面设置有盛有镀液12的柑埚11， 所述坩埚置于炉体下加热区10内；在炉体上加热区9内放置有一待处理的金属板7，该金属 板7设有一滑杆1与之连接，在金属板7与滑杆1的连接端，两者间有陶瓷或石墨材料块件 连接过渡，以防止滑杆1浸入镀液12发生反应而污染镀液；在滑杆1上端有一稳定管2与之相连，而且稳定管2中间设有一金属牵引线与滑杆1的顶端相连接，该牵引线与上面的垂直 运动电机18相连接，以牵引作垂直上下滑动；稳定管2是为了防止金属板和滑杆运动时发生 振动而达到稳定的作用；在炉体炉盖3的上方左右两侧各设有一气刀15，用于对刚出炉口的 已镀覆的金属板7两侧进行吹扫平整；炉体上部炉壁一侧开有进光孔8，在其旁侧开有观察 孔20;炉体炉盖3的中心位置开有圆孔，滑杆l穿过该圆孔插入于炉体内；在炉体的上加热 区内设有上热电偶5;在炉体的下加热区10内的盛有金属镀液12的坩埚11内插有下热电偶 4;上热电偶5和下热电偶4分别穿过开设在炉盖3边部位置的小圆孔，通过导线与温度自动 控制装置相连接；上热电偶5和下热电偶4分别测量监控预热区的温度和金属镀液的温度； 炉体底部升降机构21上开有保护性气体或还原性气体的进气口 13，在炉体顶部的炉盖3边 缘位置开有出气口并连接有出气管6;在炉体上方设置有两个导轨即上导轨17和下导轨16， 在上导轨17上设置有一可在导轨上移动的垂直运动电机18和一水平运动电机19;两电机之 间有一金属带相连；垂直运动电机18使金属板7及与之相连的滑杆1作垂直上下运动；水平 运动电机19牵引所述的垂直运动电机18、相连的稳定管2、相连的滑杆1和浸镀好的金属板
7连成一体在炉体外及在上下滑轨上作水平方向运动；并移动至相隔一定距离的冷却喷嘴14
附近；冷却喷嘴14设置固定在下滑轨16上，并正对着其下方的浸镀好的金属板7。冷却喷
嘴14的喷射以水冷或水雾冷或气冷方式对金属板进行冷却。
稳定管2内置滑槽和滚珠，对滑杆1起固定轨迹和防止转动的作用；滑杆1为圆柱形中
空管材或棒材；滑杆1与炉盖3中心圆孔之间的接触部分设置有高温橡胶密封以起密封作用。 炉体上加热区9和下加热区10之间可添加有一个平面形状与炉盖相同的耐热不锈钢以减
少上下加热区之间的热量交换。
设置在炉口上方的两个气刀15，其出风口距金属板7的距离在10 50mm之间。
所采用的保护气体或还原性气体为氮气或氩气或氢气或它们的混合气。
炉体上加热区9和炉体下加热区10可采用独立加热方式，并用两个热电偶分别监控其温度。
本实用新型装置中所采用的待镀金属板7主要是钢板；所采用的金属镀液12主要是锌、 铝或锌铝合金。
本实施例中的热浸镀双用半自动装置的具体运作过程举例说明如下-在坩埚中放入纯锌或锌合金，坩埚经升降机构送入炉内，开启电炉将锌或锌合金熔化， 然后对其保温，保温温度在40(TC到54(TC的范围内。将待镀钢板固定在滑杆下端，启动垂直 运动电机，驱动滑杆使钢板进入炉体上加热区，关闭炉盖，将钢板加热到某一温度进行退火，
7该温度例如在350'C到50(TC的范围内。退火完成后，调整炉体上加热区的加热温度，使钢板 温降至一定温度，如40(TC到54(TC的范围内。然后启动垂直运动电机使钢板沉没入炉体下加 热区的镀液中，经热浸镀5 20秒后，将钢板从炉体中提出，并经气刀吹扫平整。然后启动 水平运动电机，带动垂直运动电机、稳定管、滑杆以及钢板四个部分整体水平移动，直至移 动至冷却喷嘴处为止，利用冷却喷嘴喷出的冷却水对钢板进行冷却。己镀钢板冷却至室温后 将其从滑杆上取下，即得到成品镀锌钢板。
权利要求1. 一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置，该装置包括有滑杆〔1〕、稳定管〔2〕、炉盖〔3〕、下热电偶〔4〕、上热电偶〔5〕、出气管〔6〕、金属板〔7〕、进光孔〔8〕、炉体上加热区〔9〕、炉体下加热区〔10〕、坩埚〔11〕、镀液〔12〕、保护性气体进气口〔13〕、冷却喷嘴〔14〕、气刀〔15〕、下滑轨〔16〕、上滑轨〔17〕、垂直运动电机〔18〕、水平运动电机〔19〕、观察孔〔20〕、升降机构〔21〕，其特征在于炉体分为退火和预热作用的炉体上加热区〔9〕和加热镀液作用的炉体下加热区〔10〕；前者主要预热和退火被处理的金属板〔7〕，后者主要加热金属镀液〔12〕；在炉体的底部设有一升降机构〔21〕以取放盛有镀液的坩埚〔11〕；在所述升降机构〔21〕上面设置有盛有镀液〔12〕的坩埚〔11〕，所述坩埚置于炉体下加热区〔10〕内；在炉体上加热区〔9〕内放置有一待处理的金属板〔7〕，该金属板〔7〕设有一滑杆〔1〕与之连接，在金属板〔7〕与滑杆〔1〕的连接端，两者间有陶瓷或石墨材料块件连接过渡，以防止滑杆〔1〕浸入镀液〔12〕发生反应而污染镀液；在滑杆〔1〕上端有一稳定管〔2〕与之相连，而且稳定管〔2〕中间设有一金属牵引线与滑杆〔1〕的顶端相连接，该金属牵引线与上面的垂直运动电机〔18〕相连接，以牵引作垂直上下滑动；稳定管〔2〕是为了防止金属板和滑杆运动时发生振动而达到稳定的作用；在炉体炉盖〔3〕的上方左右两侧各设有气刀〔15〕，用于对刚出炉口的已镀覆的金属板〔7〕两侧进行吹扫平整；炉体上部炉壁一侧开有进光孔〔8〕，在其旁侧开有观察孔〔20〕；炉体炉盖〔3〕的中心位置开有圆孔，滑杆〔1〕穿过该圆孔插入于炉体内；在炉体的上加热区内设有上热电偶〔5〕；在炉体的下加热区〔10〕内的盛有金属镀液〔12〕的坩埚〔11〕内插有下热电偶〔4〕；上热电偶〔5〕和下热电偶〔4〕分别穿过开设在炉盖〔3〕边部位置的小圆孔，通过导线与温度自动控制装置相连接；上热电偶〔5〕和下热电偶〔4〕分别测量监控预热区的温度和金属镀液的温度；炉体底部升降机构〔21〕上开有保护性气体或还原性气体的进气口〔13〕，在炉体顶部的炉盖〔3〕边缘位置开有出气口并连接有出气管〔6〕；在炉体上方设置有两个导轨即上导轨〔17〕和下导轨〔16〕，在上导轨〔17〕上设置有一可在导轨上移动的垂直运动电机〔18〕和一水平运动电机〔19〕；两电机之间有一金属带相连；垂直运动电机〔18〕使金属板〔7〕及与之相连的滑杆〔1〕作垂直上下运动；水平运动电机〔19〕牵引所述的垂直运动电机〔18〕、相连的稳定管〔2〕、相连的滑杆〔1〕和浸镀好的金属板〔7〕连成一体在炉体外及在上下滑轨上作水平方向运动，并移动至相隔一定距离的冷却喷嘴〔14〕附近；冷却喷嘴〔14〕设置固定在下滑轨〔16〕上，并正对着其下方的浸镀好的金属板〔7〕。
2. 如权利要求1所述的一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置，其特征在于所述的稳定管(2)内置滑槽和滚珠，对滑杆(1)起固定轨迹和防止转动的作用；所述的滑杆(1) 为圆柱形中空管材或棒材；所述的物体上加热区(9〕和下加热区(10)之间可添加一个 平面形状与炉盖相同的耐热不锈钢板以减少上下加热区之间的热量交换。
3. 如权利要求1所述的一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置，其特征在于所述的 设置在炉口上方的两个气刀(15)，其出风口距金属板(7)的距离在10 50mm之间。
4. 如权利要求1所述的一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置，其特征在于所述的 保护气体或还原性气体为氮气或氩气或氢气或它们的混合气。
5. 如权利要求1所述的一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置，其特征在于所述的 炉体上加热区(9)和炉体下加热区(10)可采用独立加热方式，并用两个热电偶分别监 控其温度。
6. 如权利要求1所述的一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置，其特征在于所述的 冷却喷嘴(14)喷射冷却形式为气冷、水冷或水雾冷。
7. 如权利要求1所述的一种用于金属板退火和热浸镀的双用半自动装置，其特征在于所述的 金属板(7)主要为钢板；所述的金属镀液〔12)主要为锌、铝或锌铝合金。
专利摘要本实用新型涉及一种对金属板实行半自动、连续退火和热浸镀的双用装置，属金属板热处理及镀覆工艺技术领域。本实用新型双用半自动装置具有一炉体，其分作上加热区〔9〕和下加热区〔10〕，对金属板〔7〕实行连续退火和热浸镀。通过进气口〔13〕向炉内通入保护性气体，在垂直运动电机〔18〕的牵引作用下，利用滑杆〔1〕带动金属板〔7〕进入炉体上加热区〔9〕中进行退火和预热，之后将金属板〔7〕垂直送入炉体下加热区〔10〕的坩埚〔11〕内的金属镀液〔12〕中，浸镀一定时间，将金属板〔7〕从炉口垂直提出炉体，用架置在炉盖〔3〕上方的气刀〔15〕将其表面镀液吹扫平整，最后用水平运动电机〔19〕牵引垂直运动电机〔18〕、相连的滑杆〔1〕、稳定管〔2〕以及金属板〔7〕整体沿双滑轨〔16；17〕作水平移动，移至与上炉体有一定距离的冷却喷嘴〔14〕处进行冷却。
文档编号C23F17/00GK201268723SQ20082015390
公开日2009年7月8日 申请日期2008年10月13日 优先权日2008年10月13日
发明者周国治, 张中可, 张捷宇, 谦 李, 帆 杨, 赵云鹤, 赵阳子, 云 车 申请人:上海大学