一種用于熱浸鍍實驗的氣氛聯合配氣裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于熱浸鍍鋅、鍍鋁技術領域，具體涉及一種用于熱浸鍍實驗的氣氛聯合配氣裝置及其配氣方法。
【背景技術】
[0002]熱浸鍍簡稱熱鍍，是將用于浸鍍的金屬基體材料在通過預處理階段后，把金屬基體材料浸入配置好的低熔點金屬或合金鍍液中，從而得到表面具有更高保護性鍍層的金屬基體的一種工藝方法，其中，還原法連續熱鍍是當今鋼帶生產的主要生產方法。
[0003]隨著對熱浸鍍技術研究的逐步加深，人們也加強了熱浸鍍工藝的優化和新型鍍層的開發工作。由于連續熱浸鍍生產線設備復雜、鋼帶運行速度快，在新工藝和新產品研發時不可能在實際生產線上進行，故采用熱浸鍍實驗裝置模擬實際熱浸鍍生產流程和工藝是一種低成本、高效率的研究方法。
[0004]熱浸鍍實驗裝置模擬退火過程是在還原性保護氣氛中進行的，而保護氣氛的水蒸氣含量，既露點值對金屬基體的氧化行為影響顯著，普通低碳鋼基體在熱浸鍍時要求露點值越低越好，近年來開發的雙相鋼先進高強鋼品種，如Trip鋼、IF鋼等，其基體中添加了較高含量的S1、Mn等合金元素，熱浸鍍退火時需要使用預氧化-還原工藝，即在退火開始工藝段，通過提高鋼板在還原氣氛中的露點值(至O?20°C)，使鋼板內氧化深度更大，減少合金元素在鋼板表面氧化物的形成，在退火后期工藝段，通過降低還原氣氛的露點值(-30?-50°C)，促進鋼板表面的氧化物還原成海綿鐵，提高鋼板與鍍液的浸潤性，形成表面質量優異的鍍層產品。因此熱浸鍍實驗裝置要求在配比還原性保護氣氛時需要對其進行加濕處理，即調節保護氣氛的露點值。
[0005]熱浸鍍實驗裝置屬于實驗室裝置，因此所使用的低濕加濕裝置也屬于實驗室裝置。現有的低濕加濕裝置的不足在于流量過低(配比露點為(TC的保護氣氛時最高流量只能達到3?4L/min)，且需要手工同時調節多路流量閥及開關閥，調節過程緩慢，不能滿足設備要求，限制了低濕加濕裝置的應用，不利于熱浸鍍新工藝和新產品的開發。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是解決熱浸鍍裝置保護氣氛配氣問題，提供一種用于熱浸鍍實驗的氣氛聯合配氣裝置及其配氣方法，能夠配比帶有定露點、定氫含量及定流量的氮氫混合加濕氣氛。
[0007]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0008]—種用于熱浸鍍實驗的氣氛聯合配氣裝置，該裝置包括氮氣總管路a、氮氣支線管路b、氮氣加濕管路C、氫氣管路d、混合氣體總管路e、放空管路f、氫分儀管路g、露點儀管路h、自動化控制系統20和多個氣體控制閥和過濾器;其中，氮氣總管路a的出端分成氮氣支線管路b和氮氣加濕管路C，氮氣支線管路b、氮氣加濕管路c和氫氣管路d的出端匯成混合氣體總管路e，該混合氣體總管路e上裝有氫分儀17、露點儀18及流量計9，形成閉環伺服系統，實現精確控制氫含量、露點及氣流量;所述各個管路分別安裝有由自動化控制系統20控制的各個氣體控制閥。
[0009]所述氮氣支線管路b、所述氮氣加濕管路c和所述氫氣管路d上分別安裝單向閥和質量流量控制器;所述混合氣體總管路e上安裝流量計9，并且混合氣體總管路e在連通放空管路f的節點之后安裝混合氣體總管路電磁閥11;所述排空管路f上安裝排空管路電磁閥19；
[0010]混合氣體總管路e上連通有氫分儀管路g、露點儀管路h和放空管路f，并且氫分儀管路g和露點儀管路h的出端與放空管路f連通。
[0011 ]所述自動化控制系統20分別與氮氣總管路電磁閥2、混合氣體總管路電磁閥11、排空管路電磁閥19、氮氣支線管路質量流量控制器5、氮氣加濕管路質量流量控制器6、氫氣管路質量流量控制器15、氫分儀17、露點儀18、流量計9和高濕加濕器16連接。
[0012]所述氮氣總管路a上安裝帶壓力表的氮氣總管路減壓閥I和氮氣總管路電磁閥2。
[0013]所述氮氣加濕管路c上進一步安裝高濕加濕器16，用于發生高露點濕氣；高濕加濕器16為恒定50°C露點的高濕加濕器，最高加濕能力為20L/min。
[0014]所述氫氣管路d上還安裝帶壓力表的氫氣管路減壓閥12和氫氣管路電磁閥13。
[0015]所述排空管路f上還安裝排空管路單向閥10;
[0016]所述排空管路電磁閥19位于連通氫分儀管路g和露點儀管路h的節點之前。
[0017]所述氫分儀管路g上在氫分儀17之前還安裝氫分儀管路過濾器7;
[0018]所述露點儀管路h上在露點儀18之前還安裝露點儀管路過濾器8。
[0019]所述自動化控制系統20包括PLC控制器和HMI人機交互界面；
[0020]所述自動化控制系統20還分別與氮氣總管路電磁閥2、氫氣管路電磁閥13電連接。[0021 ]配比的氮氫混合加濕氣體，其氫氣含量為O?50%，露點值為-50?20 V，氣流量為20?50L/min。
[0022]該裝置適用于熱浸鍍鋅及鋅基合金、熱浸鍍鋁及鋁基合金的熱浸鍍實驗。
[0023]—種用于熱浸鍍實驗的氣氛聯合配氣裝置的配氣方法，其特征在于:
[0024]包括如下步驟:
[0025]I)配氣前準備:通過自動化控制系統20關閉氮氣總管路電磁閥2、混合氣體總管路電磁閥11、氫氣管路電磁閥13、排空管路電磁閥19、氮氣支線管路質量流量控制器5、氮氣加濕管路質量流量控制器6、氫氣管路質量流量控制器15、氫分儀17、露點儀18和流量計9，開啟高濕加濕器16;
[0026]Π )設置參數:通過自動化控制系統20設置氫含量值、露點值和混合氣體流量值；
[0027]m)配氣:通過自動化控制系統20進行自動控制，開啟氮氣總管路電磁閥2、氫氣管路電磁閥13和排空管路電磁閥19，并控制氮氣支線管路質量流量控制器5、氮氣加濕管路質量流量控制器6和氫氣管路質量流量控制器15的開度，開啟氫分儀17、露點儀18和流量計9測量混合氣體總管路e中實際的氫含量值、露點值和混合氣體流量值，形成反饋信號，自動化控制系統20進一步調節質量流量控制器5、質量流量控制器6和質量流量控制器15的開度；
[0028]IV)配氣完畢:當混合氣體總管路e中實際的氫含量值、露點值和混合氣體流量值達到設定值后，通過自動化控制系統20關閉電磁閥19，開啟電磁閥11，向熱浸鍍實驗裝置中通入保護氣體，配氣完畢。
[0029]步驟I中，調節氮氣總管路a和氫氣管路d的壓力為不超過0.4Mpa。
[0030]還包括如下步驟:
[0031 ] V )改變參數:實驗過程中，改變氫含量值、露點值和混合氣體流量值時，重新進入步驟1-1V。
[0032]采用所述的用于熱浸鍍實驗的氣氛聯合配氣裝置的配氣方法配比的氮氫混合加濕氣體，其氫氣含量為O?50%，露點值為-50?20°C，氣流量為20?50L/min。
[0033]用于熱浸鍍實驗的氣氛聯合配氣裝置的配氣方法適用于熱浸鍍鋅及鋅基合金、熱浸鍍鋁及鋁基合金的熱浸鍍實驗。
[0034]本發明的有益效果在于:
[0035]本發明的用于熱浸鍍實驗的氣氛聯合配氣裝置及其配氣方法操作簡單，反應迅速，配氣速度快，氣流量大，自動化程度高，可配比定露點、定氫含量、定流量的氮氫混合加濕氣氛，其氫氣含量范圍是O?50%，露點范圍是-50?20 °C，氣流量范圍是20?50L/min，大幅提高了熱浸鍍實驗設備適用性。
[0036]本發明適用于熱浸鍍鋅及鋅基合金、熱浸鍍鋁及鋁基合金的熱浸鍍實驗。
【附圖說明】
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