專利名稱：用于金屬連鑄坯熱浸覆層的裝置和用于熱浸覆層的方法
技術領域：
本發明涉及一種裝置和一種方法，用于對金屬連鑄坯、尤其是鋼帶通過Zn，Al，Zn-Al合金進行熱浸覆層，在該裝置中金屬連鑄坯垂直地穿過一個容納熔融的覆層金屬的容器并穿過前置的導引通道，其中在導引通道的兩側設置電磁感應器，它們產生一個磁場用于使覆層金屬保持在容納容器里面，并且其中該容納容器由一個預熔容器提供熔融的覆層金屬。
已知的用于金屬帶的金屬浸漬覆層裝置具有一個需要費事維護的部分，因為覆層容器具有位于其中的裝備。要被覆層的金屬帶的表面在覆層前必需進行清潔并為了與覆層金屬連接必需被激活。因此鋼帶在覆層前要在一個直通爐中在還原氣氛中進行處理。因為氧化層事先被化學地去除，因此通過還原的熱處理使表面被激活，由此使表面在熱處理后純金屬地呈現。在此將鋼帶加熱到對于鋅、鋁或鋅-鋁合金覆層所需的溫度。
但是通過激活鋼帶表面增加了鋼帶表面對于周圍空氣氧的親和性。為了防止空氣氧在覆層過程之前再進入到帶表面上，使在一個浸漬支管中的鋼帶從上面進入浸漬覆層池。因為覆層金屬呈液體狀并且想利用重力與吹氣裝置(氣刀)的共同作用調節覆層厚度，但是下面的過程禁止接觸鋼帶直到覆層金屬完全固化，因此必需使覆層容器中的鋼帶偏轉到一個垂直方向。這一點通過一個轉向輥實現，它在液體金屬中運轉。由于液體的覆層金屬使這個轉向輥處于嚴重的磨損并引起停機并由此造成生產運行故障。
由于所期望的微小的覆層金屬的覆層厚度，它們可能在微米范圍中變化，因此對鋼帶表面質量提出很高的要求。這意味著，與鋼帶接觸的轉向輥表面也必需具有高的質量。這個表面上的缺陷通常也導致鋼帶表面上的損傷。這也是裝置可能停機的另一原因。
為了避免這種與在液體覆層金屬中運轉的轉向輥相關的問題，已知許多解決方案，它們具有一個向下敞開的覆層容器，該容器在其底部具有一個導引通道，它限定鋼帶垂直向上導引的高度，并且為了密封具有一個電磁鎖。在此是一個電磁的感應器，它通過回壓的、抽吸或收縮的電磁交變場或行波場工作，該電磁場使覆層容器向下密封。
例如由EP 0 673 444 B1已知這樣的解決方案。按照WO 96/03533或按照JP 5086446的解決方案也使用一種電磁鎖用于向下密封覆層容器。
為了精確地調節金屬連鑄坯在導引通道中的位置，在DE 195 35854 A1和DE 100 14 867 A1中規定了專門的解決方案。按照在其中所公開的方案除了用于產生電磁行波場的線圈以外還具有附加的修正線圈，它與一個調節系統連接并負責使金屬帶在偏離中間位置時再返回到這個位置。
在由EP 0 630 421 B1中已知的用于對一個金屬連鑄坯進行熱浸覆層的裝置中在覆層容器下方設置一個電磁的鎖閉裝置。在那里規定，對于熔融液體覆層金屬的容器附設一個預熔容器，其中該容器在容積上數倍地小于預熔容器。為了再充滿或排空該容器與預熔容器通過輸入和排出通道連接，其中熔融的多余材料在預熔容器與覆層容器之間在排除空氣氧的條件下循環。
按照這個實施例用于覆層金屬的預熔容器設置在獨立的覆層容器的側面。該預熔容器的這種布置特別有利于新的熱浸覆層裝置，它們可以最佳地執行熱浸覆層過程。
已經證實，垂直覆層工藝(也稱為CVGL工藝＝連續垂直鍍鋅工藝)在工藝技術上比傳統的熱浸覆層工藝更有利，傳統的熱浸覆層工藝通過一個在熔融的覆層金屬中運轉的轉向輥和穩定輥工作。因此期望將現有的熱浸覆層裝置改裝成垂直覆層裝置。與此相關尤其要注意空間比例，它們通常需要在設計上壓縮，這將導致沒有最佳的工藝條件。
因此本發明的目的是，實現一種方法，改裝現有的傳統的熱浸覆層裝置，以最佳地執行垂直覆層工藝，其中能夠最大程度地利用現有的裝置。
這個目的按照本發明由此得以實現，所述預熔容器直接設置在容器且尤其是導引通道的下方。在此優選的是，該預熔容器容納設置在熔融的覆層金屬中的轉向輥，對于這個預熔容器也涉及這樣一種容器，它適合于執行傳統的熱浸覆層工藝。
通過這個改進方案實現簡單且經濟的方案用于將現有的熱浸覆層裝置改裝或現代化到垂直覆層工藝，而且可以實現最佳的工藝條件。用于熱浸覆層的容器包括前置的導引通道直接設置在傳統的裝置上方并在那里設置在起到預熔容器作用的覆層容器的上方；該覆層容器在傳統工藝中具有浸漬到覆層金屬中的轉向輥，該覆層容器也用來作為垂直覆層裝置的預熔容器。
按照一個優選的改進方案所述金屬連鑄坯通過一個來自爐子的爐支管在一個輸送方向上輸送，其中該金屬連鑄坯通過至少一個轉向輥、最好兩個轉向輥偏轉到垂直方向并且通過至少一個導引輥輸送到導引通道。
另外有利的是，所述金屬連鑄坯在輸送方向上的延長線與金屬連鑄坯在垂直方向上穿過導引通道的延長線的相交線位于預熔容器中熔融的覆層金屬的液面以下。
優選使所述爐支管的端部和導引通道的下端部與一個氣密的和加熱的輥道室連接。在此還可以規定，在爐支管的端部與輥道室之間設置閘門，尤其是輥道閘門。
所述裝置還最好具有一個可控且可調節的泵，它將熔融的覆層金屬從預熔容器泵抽到容納容器里面。此外可以具有一個可控且可調節的排流體，它將熔融的覆層金屬從容納容器排流到預熔容器里面。在容納容器、預熔容器、泵和/或排流體之間的管道可以加熱。
在容納容器的上方可以設置一個轉向輥，它使金屬連鑄坯從垂直方向轉向。這個轉向輥最好進行水冷，一般可以利用改裝的或現代化的覆層裝置的覆層容器上方的冷卻段。
至少一個現有的轉向輥以及導向輥，它們與金屬連鑄坯接觸，可以配有一個陶瓷覆層，該覆層不被熔融的覆層金屬浸潤。
所述方法用于對一個金屬連鑄坯在垂直覆層工藝中進行熱浸覆層，其中容納容器由預熔容器提供熔融的覆層金屬，按照本發明的特征在于，為了啟動熔融覆層金屬的覆層過程使在輸送方向上移動的金屬連鑄坯從預熔容器輸送到原先還空著的預熱的容納容器。
在此有利的是，在啟動覆層過程之前在輥道室中通過以一種保護氣體對輥道室加載和/或在輥道室中調節所期望的溫度建立一個具有非常低的露點的氛圍，它有利于覆層金屬粘附在金屬連鑄坯的表面上。
一種改進方案規定，所述金屬連鑄坯以450℃至530℃之間的溫度輸送到導引通道。
還可以規定，所述覆層金屬在容納容器中的液面高度按照一個給定值進行控制。
在預熔容器與容納容器之間通過泵和排流體實現熔融覆層金屬的輸送，其體積流遠大于、最好至少5倍于覆層金屬從容器中通過金屬連鑄坯的排出量。
可以將新的覆層金屬以固體形狀輸送到預熔容器。可以從預熔容器中最好周期地排出污染物。
在附圖
中示出本發明的一個實施例。該唯一的附圖簡示出一個用于通過覆蓋金屬對金屬連鑄坯進行覆層的熱浸覆層裝置的側視圖。
所示的熱浸覆層裝置按照垂直覆層工藝工作，即，金屬連鑄坯1在輸送方向R上穿過一個導引通道4垂直向上移動并與熔融的覆層金屬2接觸，該覆層金屬位于一個容器3里面以及導引通道4的上部。
要注意，這個垂直覆層裝置以一個改裝的熱浸覆層裝置為基礎，在其中執行傳統的熱浸覆層工藝(在熔融的覆層金屬中具有轉向輥)。在此所述金屬連鑄坯1在一個輸送方向Z上進入一個容器6，在其中具有熔融的覆層金屬2。一個轉向輥7使金屬連鑄坯1偏轉到垂直方向V。在該容器6的上方設置一個吹氣裝置22，它是一個“氣刀”，通過它調節金屬連鑄坯1上的覆層金屬2的層厚。在上方還設置一個冷卻裝置23，它冷卻金屬連鑄坯1包括覆層金屬2。
在此示出，所述金屬連鑄坯1在輸送方向Z上的延長線與金屬連鑄坯1在垂直方向V上穿過導引通道4的延長線的相交線12在容器6中位于覆層金屬2的液面13以下。
兩個轉向輥10和11這樣設置，使金屬連鑄坯1的通過線不僅在爐支管9中而且在熱浸覆層裝置的垂直部分中與原先的傳統的覆層裝置都相同。
但是在所示的熱浸覆層裝置中所述金屬連鑄坯1不進入位于容器6中的覆層金屬里面，而是使金屬連鑄坯1從輸送方向Z通過轉向輥10和11偏轉到垂直方向V，由此可以使金屬連鑄坯1在轉向輥10和導引輥24的上方進入導引通道4。電磁感應器5保持位于容器3中的覆層金屬2，使得它不能向下通過導引通道4流出來。
在原先的裝置中在熔融的覆層金屬2中運轉的轉向輥7用虛線示出，由此要表明，它對于所示的熱浸覆層裝置不再是必需的并因此可以拆掉。
所述金屬連鑄坯1在此首先在一個爐子8中加熱并在輸送方向R上輸送。它通過原先的熱浸覆層裝置具有的一個爐支管9并通過一個輥道閘門15到達一個輥道室14(最好電加熱的)，該輥道室使爐支管9的端部和導引通道4的下端部氣密地相互連接。在輥道室14中使金屬連鑄坯1保持在爐子中調節的溫度T上。
雙輥道閘門15的任務是，使爐子8中的與輥道室14中的不同保護氣體氛圍相互分開并防止在故障情況下空氣從輥道室14進入爐子8。此外該輥道閘門在啟動熱浸覆層裝置時滿足一個重要的工藝技術方面的功能能夠實現保護氣體氛圍在輥道室14中的密封，在短時間內達到對于覆層所需的低露點。其作用是，在非常短的時間內在覆層金屬2充滿容器3之后可以使覆層金屬2完好地粘附在金屬連鑄坯1上，這一點與傳統的熱浸覆層工藝相比是一個重要的優點。
所述閘門15可以加載氮氣或其它保護氣體，由此實現輥道室14的氛圍相對于爐子8中的氛圍的必需的密封。該輥道室14同樣充滿保護氣體，其中最好使用氮氣、氮氫混合氣(氮氣與最多5％的氫氣)或者具有微小導熱能力的保護氣體(如氬氣)。
原先的熱浸覆層裝置的容器6作為預熔容器，即，從該容器將熔融的覆層金屬2通過一個浸入到熔液中的可控或可調節的泵16以及一個可加熱的管道19輸送到容器3里面。在容器3的底部設置一個可控或可調節的排流體17，它由一個可操縱的塞子組成(可以在雙箭頭的方向上運動)。通過該排流體17通過另一可加熱的管道20可以使覆層金屬2從容器3返回到預熔容器6里面。
通過相應地控制泵16或排流體17可以在容器3中保持一個所期望的覆層金屬2的液面高度h。在管道19以及20中覆層金屬2的輸送運動通過箭頭示意地給出。
在熱浸覆層裝置和空氣冷卻段23的上方具有一個液體冷卻的轉向輥21，它使金屬連鑄坯1從垂直方向V偏轉并在輸送方向R上輸送離開熱浸覆層裝置。
所述泵16側面設置在輥道室14的下方；該泵16浸入到預熔容器6中的熔融的覆層金屬2里面。
所述預熔容器6的容積數倍于容器3的容積。
使熔融的覆層金屬2從容器3回流到預熔容器6里面的管道20終結在預熔容器6中的液面13以下。
由泵16從預熔容器6輸送到容器3中的熔融覆層金屬2的量最好保持恒定。由此得到一個恒定的覆層金屬循環，其中持續地將新的且無污染物的覆層金屬從預熔容器6輸送到容器3。覆層金屬2的溫度調節在預熔容器6中實現，其液面13連續地通過熔化固體覆層金屬塊進行調節或保持恒定。在此調節預熔容器6中的液面13，使得在熱浸覆層裝置出現故障時容器3中的所有覆層金屬2都可以由預熔容器6接收。
所述“氣刀”22和冷卻段23與傳統的熱浸覆層裝置類似設置在容器3的上方。空氣冷卻段23由于相對較短的供使用的冷卻長度在其效率上相應地適配。作為附加地冷卻金屬連鑄坯1的措施可以使用一個從內部進行水冷的轉向輥21。
所述預熔容器6配有一個未示出的裝料裝置，通過它可以將固體的覆層金屬塊為了熔化加入到預熔容器6里面。
要被覆層的潔凈的由熱軋或冷軋鋼制成的金屬連鑄坯1在覆鋅層時以一個450℃至530℃之間的溫度穿過爐子8的終端區和爐支管9以及通過以保護氣體加載的輥道室14的閘門15輸送，其中開始覆層過程時容器3還是空的，即，開始時沒有覆層金屬2位于其中。
在金屬連鑄坯1在輸送方向R上啟動后通過泵16將熔融的覆層金屬2從預熔容器6泵抽到容器3里面。事先已經將電磁感應器5激活，因此使充滿到容器3中的覆層金屬2保持在這個容器里面并且不能向下流出。
接著通過相應地控制不僅泵16而且控制排流體17在容器3中保持所期望的液面高度h。
在此當通過泵16以及通過相應地控制熔融的覆層金屬2通過排流體17的排流盡可能恒定地輸送熔融的覆層金屬2時根據帶速和所期望的覆層質量控制在容器3中的液面高度h。
在此通過在預熔容器6與容器3之間的泵抽以及回流循環的熔融覆層金屬2的量數倍于單位時間通過金屬連鑄坯1作為覆層涂覆的覆層金屬的量。
通過從預熔容器6將熔融的覆層金屬2泵抽到容器3里面持續地將新的且干凈的覆層金屬輸送到容器3。污染物、尤其是硬鋅可以在預熔容器6中析出并以所期望的時間間隔從容器中去除。
附圖標記清單1金屬連鑄坯2熔融的覆層金屬3容器4導引通道5感應器(磁鐵)6預熔容器7轉向輥8爐子9爐支管10轉向輥11轉向輥12相交線13液面14輥道室15閘門(輥道閘門)16泵17排流體1819管道20管道21轉向輥22吹氣裝置23冷卻段24導引輥Z輸送方向V垂直方向T溫度h液面高度R金屬連鑄坯的輸送方向
權利要求
1.一種裝置，用于對金屬連鑄坯(1)、尤其是鋼帶進行熱浸覆層，其中金屬連鑄坯(1)垂直地穿過一個容納熔融的覆層金屬(2)的容器(3)并穿過前置的導引通道(4)，其中在導引通道(4)處設置電磁感應器(5)，它們產生一個磁場用于使覆層金屬(2)保持在容納容器(3)里面，并且該容納容器(3)由一個預熔容器(6)提供熔融的覆層金屬(2)，其特征在于，所述預熔容器(6)設置在導引通道(4)的下方。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述預熔容器(6)容納一個設置在熔融的覆層金屬(2)中的轉向輥(7)。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于從一個爐子(8)引出的爐支管(9)，從該爐支管使金屬連鑄坯(1)在輸送方向(Z)上排出，其中金屬連鑄坯(1)通過至少一個轉向輥(10，11)、最好兩個轉向輥偏轉到垂直方向(V)并輸送到導引通道(4)。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述金屬連鑄坯(1)在輸送方向(Z)上的延長線與金屬連鑄坯(1)在垂直方向(V)上穿過導引通道(4)的延長線的相交線(12)位于預熔容器(6)中熔融覆層金屬(2)的液面以下，使金屬連鑄坯(1)的通過線與傳統方法相同。
5.如權利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述爐支管(9)的端部和導引通道(4)的下端部與一個氣密的輥道室(14)連接。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，在爐支管(9)的端部與輥道室(14)之間設置一個閘門(15)，尤其是一個輥道閘門。
7.如權利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于一個可控且可調節的泵(16)，它將熔融的覆層金屬(2)從預熔容器(6)泵抽到容納容器(3)里面。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于一個可控且可調節的排流體(17)，它將熔融的覆層金屬(2)從容納容器(3)排流到預熔容器(6)里面。
9.如權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，在容納容器(3)、預熔容器(6)、泵(16)和/或排流體(17)之間的管道(19，20)可加熱。
10.如權利要求1至9中任一項所述的裝置，其特征在于，在容納容器(3)的上方設置一個轉向輥(21)，它使金屬連鑄坯(1)從垂直方向(V)轉向。
11.如權利要求3至10中任一項所述的裝置，其特征在于，至少一個轉向輥(10，11，21)以及導向輥(24)配有一個陶瓷覆層，該覆層不被熔融的覆層金屬(2)浸潤。
12.一種方法，用于對金屬連鑄坯(1)、尤其是鋼帶進行熱浸覆層，其中金屬連鑄坯(1)垂直地穿過一個容納熔融的覆層金屬(2)的容器(3)并穿過前置的導引通道(4)，其中在導引通道(4)處產生一個磁場、尤其是電磁場，用于使覆層金屬(2)保持在容納容器(3)里面，并且其中該容納容器(3)由一個預熔容器(6)提供熔融的覆層金屬(2)，其中使用如權利要求1至11中任一項所述的裝置，其特征在于，為了啟動熔融覆層金屬(2)的覆層過程使在輸送方向(R)上移動的金屬連鑄坯(1)從預熔容器(6)輸送到原先空的預熱的容納容器(3)。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，在啟動覆層過程之前在輥道室(14)中通過以一種保護氣體對輥道室(14)加載和/或在輥道室(14)中調節所期望的溫度(T)建立一種有利于覆層金屬(2)粘附在金屬連鑄坯(1)的表面上的氛圍。
14.如權利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述金屬連鑄坯(1)在覆鋅層時以450℃至530℃之間的溫度輸送到導引通道(4)。
15.如權利要求12至14中任一項所述的方法，其特征在于，所述覆層金屬(2)在容納容器(3)中的液面高度(h)按照一個給定值進行控制。
16.如權利要求12至15中任一項所述的方法，其特征在于，在預熔容器(6)與容納容器(3)之間通過泵(16)和排流體(17)實現熔融覆層金屬(2)的輸送，其體積流遠大于、最好至少5倍于覆層金屬(2)從容器(3)中通過金屬連鑄坯(1)的排出量。
17.如權利要求12至16中任一項所述的方法，其特征在于，從預熔容器(6)中最好周期地排出污染物。
全文摘要
本發明涉及一種裝置用于對金屬連鑄坯(1)、尤其是鋼帶進行熱浸覆層，其中金屬連鑄坯(1)垂直地穿過一個容納熔融的覆層金屬(2)的容器(3)并穿過前置的導引通道(4)，其中在導引通道(4)處設置一個磁鐵、尤其是一個電磁感應器(5)，它們產生一個磁場用于使覆層金屬(2)保持在容納容器(3)里面，并且該容納容器(3)由一個預熔容器(6)提供熔融的覆層金屬(2)。此外本發明還涉及一種用于熱浸覆層的方法，其中使用一個這樣的裝置。為了以簡單的方法和工藝過程最佳化地改裝所述裝置，按照本發明規定，將所述預熔容器(6)設置在導引通道(4)的下方。
文檔編號C23C2/40GK1813077SQ200480017963
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月8日 優先權日2003年6月27日
發明者H·-G·哈通, B·滕克霍夫, R·布里斯伯格, H·貝倫斯, K·弗羅曼 申請人:Sms迪馬格股份公司