一种用于热浸镀实验的气氛联合配气装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于热浸镀锌、镀铝技术领域，具体涉及一种用于热浸镀实验的气氛联合配气装置及其配气方法。
【背景技术】
[0002]热浸镀简称热镀，是将用于浸镀的金属基体材料在通过预处理阶段后，把金属基体材料浸入配置好的低熔点金属或合金镀液中，从而得到表面具有更高保护性镀层的金属基体的一种工艺方法，其中，还原法连续热镀是当今钢带生产的主要生产方法。
[0003]随着对热浸镀技术研究的逐步加深，人们也加强了热浸镀工艺的优化和新型镀层的开发工作。由于连续热浸镀生产线设备复杂、钢带运行速度快，在新工艺和新产品研发时不可能在实际生产线上进行，故采用热浸镀实验装置模拟实际热浸镀生产流程和工艺是一种低成本、高效率的研究方法。
[0004]热浸镀实验装置模拟退火过程是在还原性保护气氛中进行的，而保护气氛的水蒸气含量，既露点值对金属基体的氧化行为影响显著，普通低碳钢基体在热浸镀时要求露点值越低越好，近年来开发的双相钢先进高强钢品种，如Trip钢、IF钢等，其基体中添加了较高含量的S1、Mn等合金元素，热浸镀退火时需要使用预氧化-还原工艺，即在退火开始工艺段，通过提高钢板在还原气氛中的露点值(至O?20°C)，使钢板内氧化深度更大，减少合金元素在钢板表面氧化物的形成，在退火后期工艺段，通过降低还原气氛的露点值(-30?-50°C)，促进钢板表面的氧化物还原成海绵铁，提高钢板与镀液的浸润性，形成表面质量优异的镀层产品。因此热浸镀实验装置要求在配比还原性保护气氛时需要对其进行加湿处理，即调节保护气氛的露点值。
[0005]热浸镀实验装置属于实验室装置，因此所使用的低湿加湿装置也属于实验室装置。现有的低湿加湿装置的不足在于流量过低(配比露点为(TC的保护气氛时最高流量只能达到3?4L/min)，且需要手工同时调节多路流量阀及开关阀，调节过程缓慢，不能满足设备要求，限制了低湿加湿装置的应用，不利于热浸镀新工艺和新产品的开发。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是解决热浸镀装置保护气氛配气问题，提供一种用于热浸镀实验的气氛联合配气装置及其配气方法，能够配比带有定露点、定氢含量及定流量的氮氢混合加湿气氛。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0008]—种用于热浸镀实验的气氛联合配气装置，该装置包括氮气总管路a、氮气支线管路b、氮气加湿管路C、氢气管路d、混合气体总管路e、放空管路f、氢分仪管路g、露点仪管路h、自动化控制系统20和多个气体控制阀和过滤器;其中，氮气总管路a的出端分成氮气支线管路b和氮气加湿管路C，氮气支线管路b、氮气加湿管路c和氢气管路d的出端汇成混合气体总管路e，该混合气体总管路e上装有氢分仪17、露点仪18及流量计9，形成闭环伺服系统，实现精确控制氢含量、露点及气流量;所述各个管路分别安装有由自动化控制系统20控制的各个气体控制阀。
[0009]所述氮气支线管路b、所述氮气加湿管路c和所述氢气管路d上分别安装单向阀和质量流量控制器;所述混合气体总管路e上安装流量计9，并且混合气体总管路e在连通放空管路f的节点之后安装混合气体总管路电磁阀11;所述排空管路f上安装排空管路电磁阀19；
[0010]混合气体总管路e上连通有氢分仪管路g、露点仪管路h和放空管路f，并且氢分仪管路g和露点仪管路h的出端与放空管路f连通。
[0011 ]所述自动化控制系统20分别与氮气总管路电磁阀2、混合气体总管路电磁阀11、排空管路电磁阀19、氮气支线管路质量流量控制器5、氮气加湿管路质量流量控制器6、氢气管路质量流量控制器15、氢分仪17、露点仪18、流量计9和高湿加湿器16连接。
[0012]所述氮气总管路a上安装带压力表的氮气总管路减压阀I和氮气总管路电磁阀2。
[0013]所述氮气加湿管路c上进一步安装高湿加湿器16，用于发生高露点湿气；高湿加湿器16为恒定50°C露点的高湿加湿器，最高加湿能力为20L/min。
[0014]所述氢气管路d上还安装带压力表的氢气管路减压阀12和氢气管路电磁阀13。
[0015]所述排空管路f上还安装排空管路单向阀10;
[0016]所述排空管路电磁阀19位于连通氢分仪管路g和露点仪管路h的节点之前。
[0017]所述氢分仪管路g上在氢分仪17之前还安装氢分仪管路过滤器7;
[0018]所述露点仪管路h上在露点仪18之前还安装露点仪管路过滤器8。
[0019]所述自动化控制系统20包括PLC控制器和HMI人机交互界面；
[0020]所述自动化控制系统20还分别与氮气总管路电磁阀2、氢气管路电磁阀13电连接。[0021 ]配比的氮氢混合加湿气体，其氢气含量为O?50%，露点值为-50?20 V，气流量为20?50L/min。
[0022]该装置适用于热浸镀锌及锌基合金、热浸镀铝及铝基合金的热浸镀实验。
[0023]—种用于热浸镀实验的气氛联合配气装置的配气方法，其特征在于:
[0024]包括如下步骤:
[0025]I)配气前准备:通过自动化控制系统20关闭氮气总管路电磁阀2、混合气体总管路电磁阀11、氢气管路电磁阀13、排空管路电磁阀19、氮气支线管路质量流量控制器5、氮气加湿管路质量流量控制器6、氢气管路质量流量控制器15、氢分仪17、露点仪18和流量计9，开启高湿加湿器16;
[0026]Π )设置参数:通过自动化控制系统20设置氢含量值、露点值和混合气体流量值；
[0027]m)配气:通过自动化控制系统20进行自动控制，开启氮气总管路电磁阀2、氢气管路电磁阀13和排空管路电磁阀19，并控制氮气支线管路质量流量控制器5、氮气加湿管路质量流量控制器6和氢气管路质量流量控制器15的开度，开启氢分仪17、露点仪18和流量计9测量混合气体总管路e中实际的氢含量值、露点值和混合气体流量值，形成反馈信号，自动化控制系统20进一步调节质量流量控制器5、质量流量控制器6和质量流量控制器15的开度；
[0028]IV)配气完毕:当混合气体总管路e中实际的氢含量值、露点值和混合气体流量值达到设定值后，通过自动化控制系统20关闭电磁阀19，开启电磁阀11，向热浸镀实验装置中通入保护气体，配气完毕。
[0029]步骤I中，调节氮气总管路a和氢气管路d的压力为不超过0.4Mpa。
[0030]还包括如下步骤:
[0031 ] V )改变参数:实验过程中，改变氢含量值、露点值和混合气体流量值时，重新进入步骤1-1V。
[0032]采用所述的用于热浸镀实验的气氛联合配气装置的配气方法配比的氮氢混合加湿气体，其氢气含量为O?50%，露点值为-50?20°C，气流量为20?50L/min。
[0033]用于热浸镀实验的气氛联合配气装置的配气方法适用于热浸镀锌及锌基合金、热浸镀铝及铝基合金的热浸镀实验。
[0034]本发明的有益效果在于:
[0035]本发明的用于热浸镀实验的气氛联合配气装置及其配气方法操作简单，反应迅速，配气速度快，气流量大，自动化程度高，可配比定露点、定氢含量、定流量的氮氢混合加湿气氛，其氢气含量范围是O?50%，露点范围是-50?20 °C，气流量范围是20?50L/min，大幅提高了热浸镀实验设备适用性。
[0036]本发明适用于热浸镀锌及锌基合金、热浸镀铝及铝基合金的热浸镀实验。
【附图说明】
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