專利名稱：對金屬條進行熱浸鍍涂層的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及對金屬條、尤其是對鋼帶進行熱浸鍍涂層的一種裝置，在此裝置里金屬條可以垂直地穿過一個裝有熔化的鍍層金屬的容器并穿過一個前置的導向通道。在這種情況下，在該導向通道部位里設有一個電磁感應器，它借助于一個電磁移動場在鍍層金屬里可以感應出感應電流，用來抑制阻擋容器里的鍍層金屬，該感應電流與電磁移動場相互作用施加一個電磁力，其中所述感應器至少有兩個主線圈，該主線圈前后緊隨地布置在金屬條的運動方向上；所述感應器并且至少具有兩個校正線圈，用于在正交于金屬條表面的方向上調節金屬條在導向通道里的位置，這些校正線圈同樣也前后緊隨地布置在金屬條的運動方向上。
用于金屬帶的通常的金屬浸鍍涂層設備有一個維護很費事的部分，也就是鍍槽及其中的裝備，所要鍍層的金屬帶的表面必須在涂層之前清洗掉氧化殘余物并進行活化，用于與鍍層金屬連接。由于這個原因，在涂層之前在加熱過程中在降低的大氣壓下對鋼帶表面進行處理。由于氧化層在此之前用化學的或腐蝕的方法被去除了，因此隨著降低的加熱過程就使表面如此活化，從而使表面在加熱過程之后呈現為純的金屬的表面。
但是隨著帶表面的活化這種帶表面對于周圍空氣中的氧的親合性提高了。為了阻止空氣中的氧在鍍層工序之前就到達帶表面，將浸入口里的帶從上面放入到熱浸鍍池里。由于鍍層金屬為液體狀而且想充分利用重力作用與噴吹裝置一起來調定鍍層厚度，然而這就不允許以下的工序接觸鋼帶，直至鍍層金屬完全固化為止，因此所述帶必須在鍍槽里換向至垂直方向。這用一個在液體金屬里運動的輥輪來進行。由于液體，該輥輪遭受強烈的磨損，并且是生產過程中發生停機和故障失效的原因。
由于鍍層金屬的涂覆厚度希望較小，該厚度處于微米級范圍，因此對于帶表面的質量提出了高的要求。這意味著，即使是引導帶的輥子的表面也必須有高的質量。在這些表面上的缺陷一般會造成鋼帶表面上的損傷。這是設備經常停機的另一種原因。
此外熟知的熱浸鍍涂層設備在鍍層速度方面有極限值。這是指去除噴嘴(Abstreifduese)工作時的極限值，指連貫的金屬帶的冷卻過程的極限值以及用于調定鍍層金屬里合金層的加熱過程的極限值。因此產生以下情況一方面一般限制了最高速度，而另一方面所確定的金屬帶不能以設備可能的最高速度運轉。
在熱浸鍍涂層過程中發生了鍍層金屬與帶表面連接的合金化過程。此時所形成的合金層的特性和厚度很大程度上取決于鍍槽里的溫度。由于這個原因在有些鍍層過程中必須使鍍層金屬保持為液態，但是溫度卻不得超過規定的極限值。這與去除鍍層金屬所希望的作用相反地進行，用來調定某一個鍍層厚度，因為隨著溫度的降低去除過程所必須需要的涂層金屬的粘度就增高，并因此使去除過程困難了。
為了避免這些與液體涂層金屬中運轉的輥子相關聯的問題，為此開始使用一種向下敞開的涂層槽，該涂層槽在其下面部位里有一個導向通道，用于使鋼帶垂直地向上穿過，而且設有一個用于密封的電磁封閉裝置。此處指電磁感應器，它們以向后擠壓的、泵送的或者收縮的電磁交替場或移動場來工作，這些電磁場使涂槽向下保持密封。
這樣的解決方案例如由EP 0 673 444 B1就熟知了。一種用于使涂槽向下保持密封的電磁封閉機構也在按照WO 96/03533或者按JP5086446的解決方案中提出了。
對于非鐵磁金屬帶的涂覆因此雖然是可能的，但在基本為鐵磁的鋼帶時出現了以下一些問題這些鋼帶在電磁密封里通過鐵磁性被拉到通道壁上，因而使帶表面損傷。此外有問題的是涂層金屬通過感應場不許可地被加熱了。
對于連續的鐵磁性鋼帶通過位于兩個移動場感應器之間的導向通道的情況來說，涉及到一種不穩定的平衡。只有在導向通道的中間處作用于帶上的磁吸引力之和為零。一旦鋼帶從其中心位置偏移，它就更靠近這兩個感應器中的一個，而它與另一個感應器就遠離了。這種偏移的原因可能就是帶的簡單的平面位置誤差。同時要指出的是在鋼帶運動方向上的各種波紋，這是在鋼帶的寬度上看的(中間不平、四分之一處不平、邊緣波浪、顫動、扭曲、槽弓形、S形等等)。對磁性吸引力來說負有責任的磁感應按照一個指數函數與感應器有間距地在場強方面減少。因此吸引力以類似的方式以感應場強度平方而隨著離感應器的距離增加而減少。對于偏移的帶來說這意味著隨著偏移到一個方向，所述至一個感應器的吸引力呈指數增高，而另一個感應器的回復力則呈指數降低。這兩種作用本身相互加強，因此平衡是不穩定的。
這了解決這些問題，也就是說為了使金屬條在導向通道里的位置能準確地調節，DE19535854A1和DE10014867A1對此有說明。按照那里所公開的構思，除了用于產生電磁移動場的線圈之外還設有附加的校正線圈，這些線圈與一個調節系統相連接，并用于保證使金屬帶在偏離中心位置時又返回至所述中心位置。
在這些早就熟知的解決方案中業已證實為不利的是調節金屬帶使之保持在導向通道的中間，這由于以下原因而比較困難由于主線圈和校正線圈的磁場的重疊有時造成磁場的消除，并因此使金屬帶有效地回復至導向通道的中間變得困難或者說不可能。鋼帶阻撓力的試驗表明，隨著鋼帶的變薄-這也是符合當今的趨勢的，鋼帶的固有剛度降低，因而只是很少的阻力就能抵抗由于感應器的磁場而產生的變形。有問題的是，在這種關系中在導向通道下方的下部導向輥輪和在涂槽上方的上部導向輥輪之間的大的張緊長度，在一種生產設備中此長度可以明顯地超出20m。這加強了對金屬帶在導向通道里的位置進行有效的調節的必要性，而通過上面所述的情況這是比較難的。
因而本發明的任務是，進一步開發一種開頭所述種類的用于對金屬條進行熱浸鍍涂層的裝置，從而克服上述的缺點。尤其應該是有效地使金屬帶保持在導向通道的中間。
該項任務按照本發明如下來解決在金屬條的運動方向上看的話，至少有一部分較正線圈垂直于運動方向、并垂直于正交于金屬條表面的方向相互偏置布置。
在金屬條的運動方向上看的話，較正線圈優選地布置成至少兩列，最好是六列。此外每個列至少有兩個校正線圈。另外優選的是在下一列里一個校正線圈的中心-如果在金屬條運動方向上看的話，正好布置在前面列的控制線圈的兩個中心之間。
利用所述的按照本發明的方案，就可以根據校正線圈從列至列的偏置布置(在金屬條的運動方向上看)使得用于密封導向通道的移動場線圈的磁場和用于調節導向通道里的鋼帶位置的校正線圈的磁場相互疊加成一個共同的磁場，該磁場既起密封又起調節的作用。利用本發明就避免了在校正線圈的邊界處在一列里由于取消了磁場而出現的場的消除，此外為了金屬帶被調節的定位就不再可能對導向通道里的金屬帶產生影響。
在按本發明規定的裝置中感應場相互疊加，而且在一側場的消除的不受歡迎的效果可以通過偏置地位于其下方的校正線圈來補償。在感應器的底邊上此效果就不再有問題了，這是因為金屬液體柱的調節范圍位于導向通道的上半部里，而且因此不再有故障。
按照一種改進方案，在金屬條的運動方向上看，分別有至少一個校正線圈布置在如同一個主線圈那樣的相同的高度上。另外還規定了電磁感應器具有許多溝槽用于安放主線圈和校正線圈，這些溝槽垂直于金屬條的運動方向并垂直于正交的方向而延伸。同時可以有利地規定在每個溝槽里至少布置了一個主線圈的一部分和至少一個校正線圈的一部分。此外業已證實為有利的是布置在溝槽里的校正線圈的部分分別比主線圈的各個部分更靠近地布置在金屬條處。
用交流電無論給主線圈還是校正線圈供電都是特別有意義的。為此最好設有這種機構用該機構就可以以三相交流電對主線圈進行供電，特別有利的是，如果總共布置有六個在金屬條的運動方向上相互緊隨著布置的主線圈的話(也就是六列)，這些線圈用分別偏置60°相位的交流電來供電。
此外還建議使用可以用交流電給校正線圈供電的機構，這種交流電與用其對于在位置上相鄰的主線圈進行驅動的電流具有相同的相位。
為了對主線圈和校正線圈實現相位正確的供電，可以優選地使用一個供電機構，該供電機構具有一種通過光波導體的脈沖同步化。
所述裝置的這種設計方案就可以實現使校正線圈與移動場同相地運行。對于移動場感應器來說，大多數情況下使用了一個旋轉磁場的三個相，對于校正線圈來說主線圈分別有一個相就足夠了，校正線圈位于這個主線圈之前。對于在金屬條兩邊對兩個感應器的動力供電來說，可以應用對移動場來說三相的變頻器；對校正線圈來說用一相變頻就夠了，也就是說對于每個校正線圈只有一個變頻器。同時單個變頻器的同步化具有重要的意義。這以特別簡單的方式用上述的脈沖同步化通過光波導體就可能，由于強的磁場及其漏泄磁場，因而這是優選推薦的。
連續鋼帶的位置可以通過感應磁場傳感器來檢測，這些傳感器用一個最好是高頻的弱電的測量場來驅動。為此一個小功率的較高頻率的電壓與移動場磁道疊加。較高頻率的電壓對密封沒有影響；因此以同樣的方式并不使涂層金屬或者鋼帶加熱。較高頻率的感應可以從正常密封的強烈的信號中過濾出來，并且然后提供一個正比于傳感器距離的信號。用這種信號就可以掌握并調節鋼帶在導向通道中的位置。
使用校正線圈的所建議的方案對金屬條的固有剛度的試驗就可以明顯改善金屬帶的可調節能力。因而鋼帶在感應器部位里就不再有長的張緊長度，并因而有足夠的固有剛度，用于在鋼帶運行通過時調節鋼帶在導向通道里的位置。
附圖中表示了本發明的一個實施例。附圖示出
圖1一個熱浸鍍涂層槽的簡圖，它帶有一個穿過該槽引導的金屬條；圖2一個電磁感應器的正視圖，該感應器布置在熱浸鍍涂層容器的下側面上；圖3電磁感應器的配置于圖2的側視圖；圖4由電磁感應器所產生的電磁移動場的相序。
圖1表示了對一個金屬條1、尤其是對一個鋼帶進行熱浸鍍涂層的原理。所要涂層的金屬條1垂直地從下進入涂層設備的導向通道4里。導向通道4形成了容器3的下端，該容器裝有液態的涂層金屬2。金屬條1在運動方向X上垂直向上導向移動。為了使液態的涂層金屬2不會從容器3里流出，在導向通道4的部位里布置了一個電磁感應器。該感應器由兩半部分5a和5b組成，其中在金屬條1的側面各布置有一個。在電磁感應器5里產生一個電磁移動場，它抵制阻擋容器3里的液態涂層金屬2并阻止其流出。
圖2和3中可以看到電磁感應器5的準確的構造。所表示的只是兩個對稱形成的感應器5a、5b中的一個，該感應器布置在金屬條1的兩側。如圖2所示，金屬條1在運動方向X上在感應器5a處經過地向上移動。為了產生電磁移動場，感應器5a總共設置有六個主線圈6。它們分布在感應器5a的整個寬度上(見圖3)。主線圈6布置在溝槽10里，這些溝槽布置在感應器5a的金屬基體里。圖2右側旁邊對于主線圈6的總計五個線路部分標出了電流方向，它們或者從圖面里出來，或者進入圖面里。
為了使金屬條1在垂直于金屬1的表面的N的方向上(見圖2和3)能夠精確保持對中地在導向通道4里，而不碰到感應器5a、5b，校正線圈7都布置在感應器5a、5b里。尤其如圖3中可見的那樣，有多個校正線圈7并排地定位于總計6個列8’，8”，8，8””，8”，8中的每個列里。在兩個相鄰的溝槽10里布置了在感應器5a的總寬度上延伸的主線圈6以及多個并排地定位的校正線圈7。
如由圖3可見，兩個相互緊隨列8’，8”，8，8””，8”，8的校正線圈7都是相互錯開布置的。校正線圈7的中心用9表示。如由圖3下右側可見，校正線圈7相互錯開布置的偏置距離a和b相等。用這種設計方案就可以使校正線圈7所產生的、調節導向通道4里金屬條1的磁場不會雙方都消除。可以有效地進行調節。
圖4表示了三相電流的相序，如它在六個示意表示的主線圈6中所出現了那樣。三個相位用R、S和T表示。相序為R、-T、S、-R、T、-S。
每個校正線圈7必須分別用相同的相位來控制，這種相位存在于主線圈6里，校正線圈7布置在該主線圈6之前。用于產生移動場的主線圈6用一個旋轉磁場的三個相位來進行控制，而對校正線圈7分別只用一個相位供電。用相位準確地指向的電流實現對線圈6和7的供電可以借助于適合的和充分熟知的變頻器來實現。這些變頻器必須相應地同步化，特別是一種通過光波導體的脈沖同步化適合于此情況。
附圖標記列表1. 金屬條(鋼帶)2. 鍍層金屬3. 容器4. 導向通道5，5a，5b電磁感應器6. 主線圈8’，8”，8，8””，8”，8列9. 校正線圈7的中心10. 溝槽X運動方向N正交方向a中心9的間距b中心9的間距R三相電流的相位S三相電流的相位T三相電流的相位
權利要求
1.用于對金屬條(1)、尤其是對鋼帶進行熱浸鍍涂層的裝置，在該裝置里金屬條(1)可以垂直地穿過一個盛放著熔化了的鍍層金屬(2)的容器(3)，并穿過一個置于前面的導向通道(4)，其中在導向通道(4)部位上設有一個電磁感應器(5)，該電磁感應器借助于一個電磁移動場在鍍層金屬(2)里可以感應出感應電流用來抑制阻擋容器(3)里的鍍層金屬(2)，該感應電流與電磁移動場相互作用施加一個電磁力，其中感應器(5)至少有兩個主線圈(6)，該主線圈前后緊隨地布置在金屬條(1)的運動方向(X)上；并且所述感應器至少具有兩個校正線圈(7)，該校正線圈用于在正交于金屬條(1)的表面的方向(N)上調節金屬條(1)在導向通道(4)里的位置，該校正線圈同樣也相互緊隨地布置在金屬條(1)的運動方向(X)上，其特征在于，在金屬條(1)的運動方向(X)上看，至少有一部分校正線圈(7)垂直于運動方向(X)、并垂直于正交于金屬條(1)表面的方向(N)而相互偏置布置。
2.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，在金屬條(1)的運動方向(X)上看，校正線圈(7)布置在至少兩個列上(8’，8”，8，8””，8”，8)，最好布置在六個列上。
3.按權利要求2所述的裝置，其特征在于，每個列(8’，8”，8，8””，8”，8)至少有兩個校正線圈(7)。
4.按權利要求3所述的裝置，其特征在于，在金屬條(1)的運動方向(X)上在一個緊隨的列(8”)上來看，一個校正線圈(7)的中心(9)位于前面列(8’)的校正線圈(7)的兩個中心(9)之間。
5.按權利要求1至4中任意一項所述的裝置，其特征在于，在金屬條(1)的運動方向上看，分別有至少一個校正線圈(7)布置在如同一個主線圈(6)那樣的相同的高度上。
6.按權利要求1至5中任意一項所述的裝置，其特征在于，電磁感應器(5)為了放置主線圈(6)和校正線圈(7)而具有許多溝槽(10)，該溝槽垂直于金屬條(1)的運動方向(X)并且垂直于正交方向(N)地延伸。
7.按權利要求6所述的裝置，其特征在于，在每個溝槽(10)里至少布置了至少一個主線圈(6)的一部分以及至少一個校正線圈(7)的一部分。
8.按權利要求7所述的裝置，其特征在于，校正線圈(7)的布置在溝槽(10)里的部分比主線圈(6)的每個部分布置得更靠近金屬條(1)。
9.按權利要求1至8中任意一項所述的裝置，其特征在于用來給主線圈(6)供給三相交流電的機構。
10.按權利要求9所述的裝置，其特征在于，總共布置了六個在金屬條(1)的運動方向上(X)相互緊接著布置的主線圈(6)，它們用各自偏置60°相位的多相電流供電。
11.按權利要求9或10所述的裝置，其特征在于用交流電給校正線圈(7)供電的機構，該交流電具有如同向在位置上相鄰的主線圈(6)供給的電流那樣相同的相位。
12.按權利要求11所述的裝置，其特征在于，用交流電給主線圈(6)和校正線圈(7)供電的機構具有一個用于通過光波導體實現脈沖同步化的機構。
全文摘要
本發明涉及對金屬條(1)、尤其是對鋼帶進行熱浸鍍涂層的一種裝置，在此裝置里金屬條(1)可以垂直地穿過一個裝有熔化的鍍層金屬(2)的容器(3)并穿過一個前置的導向通道(4)，其中在該導向通道(4)部位里設有一個電磁感應器(5)，該電磁感應器借助于一個電磁移動場在鍍層金屬(2)里可以感應出感應電流，用來抑制阻擋容器(3)里的鍍層金屬(2)，感應電流與電磁移動場相互作用施加一個電磁力，其中感應器(5)至少具有兩個主線圈(6)，該主線圈前后緊隨地布置在金屬條(1)的運動方向(X)上；所述感應器并且至少具有兩個校正線圈(7)，該校正線圈用于在垂直于金屬條(1)的表面的方向(N)上調節金屬條(1)在導向通道(4)里的位置，這些校正線圈同樣也前后緊隨地布置在金屬條(1)的運動方向(X)上。為了改善在導向通道里對于金屬帶的調節效率，按照本發明規定了在金屬條(1)的運動方向(X)看，至少有一部分校正線圈(7)垂直于運動方向(X)、并垂直于正交于金屬條(1)表面的方向(N)相互偏置布置。
文檔編號C23C2/40GK1639379SQ03805619
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月20日 優先權日2002年3月9日
發明者F·貝爾格曼, M·茨倫巴赫, W·特拉科夫斯基, O·N·耶普森, H·貝倫斯 申請人:Sms迪馬格股份公司