一种移动加热并在带钢表面涂覆Zn层的系统及方法与流程

一种移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统及方法
技术领域
1.本发明涉及一种控制系统及方法，尤其涉及一种移动加热系统及方法。


背景技术：

2.物理蒸发镀(pvd)技术是指在真空条件下加热被镀金属，使之以气态的方式沉积到基材上形成镀膜的工艺技术，其根据加热方式的不同又分为电加热(电阻或感应式)和电子束枪加热(ebpvd)等。相应地，真空镀膜作为表面改性和镀膜工艺，早已在电子、玻璃、塑料等行业得到了广泛地应用。该技术主要优点在于其环保、良好的镀膜性能和可镀物质的多样性。
3.在连续带钢中运用真空镀膜技术的关键在于镀膜生产连续化、大面积、高速率、大规模生产等几个方面。从上个世纪八十年代开始，世界各大钢铁公司都对此技术进行了大量的研究。随着热镀锌和电镀锌技术的成熟，该技术正在受到空前地重视，并被认为是创新型的表面镀膜工艺。
4.而在真空镀膜的过程中，关键就是如何通过加热方式的改变和喷嘴的布置得到厚度均匀一致的镀层。在真空镀膜过程中，镀层的粘滞力和钢板的初始温度有较大的关系。不同钢种与zn蒸汽结合并形成复合层时，也与沉积钢板的起始温度有较大的关系。在我国的大部分地区，四季的温度差别比较大，有的地区四季温差可达到60℃，即使在同一地区的早晚温差也会出现20℃以上的差别。在这样大的温差下，为钢板镀膜的过程中沉积钢板也会存在较大的温差，同样沉积情况下，早晚生产的镀膜层就会存在较大差异，镀层粘滞力不同也导致了后续使用过程中出现较大的差异性。
5.公开号为cn105431564a，公开日为2016年3月23日，名称为“一种设置有锌涂层的钢板”的中国专利文献，公开了一种真空镀膜工艺及装置，所述至少一个锌层通过使用声速蒸汽射流的真空沉积涂覆方法制造，其中锌喷射室内的压强p喷射与沉积室内的压强p室之间的比在2
×
103至5.5
×
102之间。其中沉积室的压强维持在6
×
10-2
mbar至2
×
10-1
mbar之间。此外，狭缝的上部与待涂覆的所述钢板之间的距离在20mm至60mm之间。但在上述技术方案中并未明确钢板在镀层过程中是否需要加热，且在实际制备涂层的过程中，该专利所述的沉积室内的真空度不足。
6.公开号为cn101855380a，公开日为2010年10月6日，名称为“用于在金属带上沉积合金镀膜的工业蒸汽发生器”的中国专利文献，公开了一种zn蒸汽喷射器，所述喷射器包括蒸汽出口用的纵向缝隙，所述纵向缝隙起音颈作用并在整个基材宽度上延伸，烧结材料制的压力降构件或过滤介质在蒸汽通道上、紧接缝隙之前布置于所述喷射器中，以使从所述喷射器通过所述音颈流出的蒸汽流速均匀化。但该专利并未考虑钢板在镀膜之前需要的预热工艺和预热装置，当在不同地区进行该工艺操作时，镀膜过程中必然会导致蒸汽沉积过程中粘滞力不同，从而导致镀膜厚度的偏差。


技术实现要素：

7.本发明的目的之一在于提供一种移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统，本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统结构简单，操作方便，其可以有效应用于带钢真空镀膜技术，用于在带钢表面涂覆形成均匀一致的镀层，提高真空镀膜的带钢质量。该系统在真空镀膜的过程中，可以在带钢镀膜之前进行预热和均匀化，从而可以有效避免不同区域应用该工艺时出现的镀层粘滞力不同的缺点，具有良好的推广前景和应用价值。
8.为了实现上述目的，本发明提供了一种移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统，其包括：
9.真空室，其内具有腔体；
10.非接触式感应加热器，其设于所述真空室内；
11.第一喷射镀膜装置，其设于所述真空室内，并沿着带钢移动的方向设于所述非接触式感应加热器的下游，所述第一喷射镀膜装置与所述非接触式感应加热器分别设于带钢的两侧；
12.冷却辊，其设于所述真空室内，并沿着带钢移动的方向设于所述第一喷射镀膜装置的下游。
13.进一步地，在本发明所述的系统中，所述真空室的入口端设有第一真空锁；并且/或者所述真空室的出口端设有第二真空锁。
14.在本发明所述的技术方案中，第一真空锁和第二真空锁不仅可以保证真空室腔体内的真空度，还可以协助带钢进入和移除真空室。
15.进一步地，在本发明所述的系统中，所述冷却辊被设置为能够沿着与带钢移动的方向垂直的方向移动，以靠近或远离带钢。
16.在上述技术方案中，在本发明所述的系统中，冷却辊可以靠近或远离带钢，当冷却辊贴近带钢时，其可以对带钢起到冷却作用。
17.进一步地，在本发明所述的系统中，所述真空室内的压力为1
×
10-5
pa～5pa。
18.进一步地，在本发明所述的系统中，所述第一喷射镀膜装置被设置为能够沿着带钢移动的方向移动。
19.进一步地，在本发明所述的系统中，所述第一喷射镀膜装置喷射金属蒸汽时的出口速度为200m/s～700m/s。
20.进一步地，在本发明所述的系统中，还包括第二喷射镀膜装置，其设于所述真空室内，并沿着带钢移动的方向设于所述冷却辊的下游，所述第二喷射镀膜装置与所述非接触式感应加热器设于带钢的同侧。
21.在上述技术方案中，在本发明所述的系统中，还可以包括第二喷射镀膜装置，第二喷射镀膜装置与非接触式感应加热器设于带钢的同侧，即第二喷射镀膜装置与第一喷射镀膜装置分别设于带钢的两侧，第二喷射镀膜装置与第一喷射镀膜装置作用和功能相同，通过它们之间的相互配合，可以实现带钢的双面喷射镀膜。
22.相应地，本发明的另一目的在于提供一种移动加热并在带钢表面涂覆zn层的方法，该方法实施简单，操作方便，其通过在带钢镀膜之前进行了预热和均匀化，从而可以避免不同区域应用该工艺时出现的镀层粘滞力不同的缺点。
23.为了实现上述目的，本发明提出了上述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的方
法，其由上述的系统实施。
24.进一步地，在本发明所述的方法中，其工艺参数满足下列各项的至少其中之一：
25.当带钢移动速度v为5～20m/min时，非接触式感应加热器的中心线与第一喷射镀膜装置的中心线之间的距离l1＝10～110cm，冷却辊与带钢之间的距离h1＝5～30mm，非接触式感应加热器的功率w＝5～50kw；
26.当带钢移动速度为21～50m/min时，l1＝15～110cm，h1＝3～30mm，w＝5～50kw；
27.当带钢移动速度为51～100m/min时，l1＝20～110cm，h1＝3～30mm，w＝5～50kw；
28.当带钢移动速度为100～150m/min时，l1＝25～110cm，h1＝3～30mm，w＝5～50kw；
29.当带钢移动速度为151～200m/min时，l1＝30～110cm，h1＝1～30mm，w＝5～50kw；
30.当带钢移动速度为200～300m/min时，l1＝30～110cm，h1＝0mm，w＝5～50kw。
31.进一步地，在本发明所述的方法中，当所述系统还包括第二喷射镀膜装置时，第一喷射镀膜装置的中心线与第二喷射镀膜装置的中心线之间的距离l2＝(0.3～2)l1。
32.本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统及方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
33.本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统结构简单，操作方便，其可以有效应用于带钢真空镀膜技术，用于在带钢表面涂覆形成均匀一致的镀层，提高真空镀膜的带钢质量。该系统在真空镀膜的过程中，可以在带钢镀膜之前进行预热和均匀化，从而可以有效避免不同区域应用该工艺时出现的镀层粘滞力不同的缺点，具有良好的推广前景和应用价值。
34.此外，本发明根据系统中的预热特点，结合真空腔体中的真空度和喷射镀膜装置喷射金属蒸汽时的出口速度，确定了新的镀膜工艺，从而进一步提高了镀膜粘滞力并使得带钢镀膜厚度更加均匀。
35.相应的，本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的方法也具有上述的优点以及有益效果。
附图说明
36.图1为本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统在一种实施方式下的结构示意图。
37.图2为本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统在另一种实施方式下的结构示意图。
具体实施方式
38.下面将结合具体的实施例和说明书附图对本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统及方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
39.图1为本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统在一种实施方式下的结构示意图。
40.如图1所示，在本实施方式中，本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统可以包括：真空室4、非接触式感应加热器5和第一喷射镀膜装置6。其中，真空室4内具有
腔体，非接触式感应加热器5和第一喷射镀膜装置6设置在真空室4内，第一喷射镀膜装置6可以沿着带钢1移动的方向设置于非接触式感应加热器5的下游，第一喷射镀膜装置6与非接触式感应加热器5分别设置于带钢1的两侧。
41.此外，需要说明的是，非接触式感应加热器5中可以包括加热器51和感应器52，非接触式感应加热器5可以感应并加热进入真空室4的带钢1。为了防止喷射镀膜过程中金属蒸汽进入非接触式感应加热器5，对其功能产生影响，非接触式感应加热器5需要具有密闭性，在某些实施方式中，非接触式感应加热器5外壳可以采用陶瓷材料，并通过陶瓷螺栓将盖板密闭。
42.另外，需要注意的是，在本实施方式中，为了保证本发明系统的有效实施，在该系统中的真空室的入口端还设有第一真空锁2，在真空室的出口端设有第二真空锁3，第一真空锁2和第二真空锁3不仅可以保证真空室4的腔体内的真空度，还可以协助带钢1进入和移除真空室4。相应地，为了得到较好的实施效果，在本发明系统中，真空室4内的压力可以控制在1
×
10-5
pa～5pa之间。
43.需要说明的是，在本实施方式中，第一喷射镀膜装置6被设置为能够沿着带钢1移动的方向移动，且第一喷射镀膜装置6可以向带钢1的一侧喷射zn蒸汽，形成镀层。第一喷射镀膜装置6为一个密闭的热腔体，其可以包括：外层绝热板61、电阻加热丝62、喷嘴63和供气管64。其中，绝热板61包覆在电阻加热丝62外侧，喷嘴63可以与供气管64连接，并插入至电阻加热丝62围成的加热腔的内部。
44.为了保证带钢镀层的质量，第一喷射镀膜装置6喷射金属蒸汽时的出口速度不宜过低，同时综合考虑到生产成本，出口速度也不宜过高，在本发明的系统中，第一喷射镀膜装置6喷射金属蒸汽时的出口速度可以控制在200m/s～700m/s之间。
45.在本实施方式中，本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统可以实现带钢1的单面喷射镀锌，带钢1移动速度v为50m/min，带钢宽度为1000mm，进行清洗干燥后，可以由第一真空锁2进入真空室中，控制真空室4的真空度保持在1.0
×
10-2
pa，第一喷射镀膜装置6与非接触式感应加热器5分别设置于带钢1的两侧。非接触式感应加热器5的中心线和第一喷射镀膜装置6的中心线距离l1为50cm，非接触式感应加热器5的加热功率为20kw，控制第一喷射镀膜装置6金属蒸汽喷射出口速度为300m/s。带钢1经过第一喷射镀膜装置6后被喷射zn蒸汽，从而形成镀层，镀层带钢可以由第二真空锁3移出真空室4，带钢1单面喷射镀锌完成。
46.图2为本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统在另一种实施方式下的结构示意图。
47.如图2所示，同时参考图1，在本实施方式中，本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统包括：真空室4、非接触式感应加热器5、第一喷射镀膜装置6、第二喷射镀膜装置7和冷却辊8。相较于图1所示的实施例，在本实施方式中，系统中还添加了第二喷射镀膜装置7和冷却辊8。其中，冷却辊8设置在真空室4内，并沿着带钢1移动的方向设于第一喷射镀膜装置6的下游；第二喷射镀膜装置7也设置于真空室4内，且其结构和功能与第一喷射镀膜装置6相同。
48.但需要注意的是，第二喷射镀膜装置7沿着带钢1移动的方向设置在冷却辊8的下游，且第二喷射镀膜装置7与非接触式感应加热器5设于带钢1的同侧，在本发明中，第一喷
射镀膜装置的中心线与第二喷射镀膜装置的中心线之间的距离l2＝(0.3～2)l1。由此可见，第一喷射镀膜装置6和第二喷射镀膜装置7分别设置在带钢1的两侧，它们均可以向带钢1喷射镀膜，第一喷射镀膜装置6和第二喷射镀膜装置7相互配合，可以实现带钢1的两面喷射镀膜。
49.需要说明的是，在本实施方式中，冷却辊8能够沿着与带钢1移动的方向垂直的方向移动，以靠近或远离带钢1，当冷却辊8贴近带钢1时，其可以对带钢1起到冷却作用。
50.在本发明中，当带钢移动速度v为5～20m/min时，非接触式感应加热器5的中心线与第一喷射镀膜装置6的中心线之间的距离l1＝10～110cm，冷却辊8与带钢1之间的距离h1＝5～30mm，非接触式感应加热器5的功率w＝5～50kw；
51.当带钢移动速度为21～50m/min时，l1＝15～110cm，h1＝3～30mm，w＝5～50kw；
52.当带钢移动速度为51～100m/min时，l1＝20～110cm，h1＝3～30mm，w＝5～50kw；
53.当带钢移动速度为100～150m/min时，l1＝25～110cm，h1＝3～30mm，w＝5～50kw；
54.当带钢移动速度为151～200m/min时，l1＝30～110cm，h1＝1～30mm，w＝5～50kw；
55.当带钢移动速度为200～300m/min时，l1＝30～110cm，h1＝0mm，w＝5～50kw。
56.在本实施方式中，本发明所述的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统可以实现带钢1的双面喷射镀锌，带钢1移动速度v为120m/min，带钢宽度为1200mm，进行清洗干燥后，可以由第一真空锁2进入真空室4中，控制真空室4的真空度保持在3.0
×
10-2
pa。第一喷射镀膜装置6与非接触式感应加热器5分别设置于带钢1的两侧，第一喷射镀膜装置7沿着带钢移动的方向设于非接触式感应加热器5的下游，非接触式感应加热器5中心线和第一喷射镀膜装置6中心线的距离l1为70cm，第二喷射镀膜装置7与非接触式感应加热器5布置在同一侧，第一喷射镀膜装置6的中心线与第二喷射镀膜装置7的中心线之间的距离l2为90cm，冷却辊8与带钢1之间的距离h1为5mm，非接触式感应加热器5的加热功率为30kw，控制第一喷射镀膜装置6和第二喷射镀膜装置7金属蒸汽喷射的出口速度均为350m/s。
57.带钢1经过非接触式感应加热器5后被加热，经过第一喷射镀膜装置6后被喷射zn蒸汽，形成单侧镀层，此时带钢1温度升高，经过冷却辊8时被冷却辊8降温，当带钢1经过第二喷射镀膜装置7时被第二喷射镀膜装置7喷射zn蒸汽，在带钢1的另一侧形成镀层，镀层带钢可以由第二真空锁3移出真空室4，带钢双面喷射镀锌完成。
58.综上述所，本发明的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的系统结构简单，操作方便，其可以有效应用于带钢真空镀膜技术，用于在带钢表面涂覆形成均匀一致的镀层，提高真空镀膜的带钢质量。该系统在真空镀膜的过程中，可以在带钢镀膜之前进行预热和均匀化，从而可以有效避免不同区域应用该工艺时出现的镀层粘滞力不同的缺点。此外，根据该预热特点，结合真空腔体中的真空度和喷射镀膜装置喷射金属蒸汽时的出口速度，本发明确定了新的镀膜工艺，从而有效提高带钢镀膜粘滞力并使得带钢镀膜厚度更加均匀。
59.相应地，本发明的移动加热并在带钢表面涂覆zn层的方法同样具有上述优点及有益效果。
60.需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本技术文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
61.此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或
是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
62.还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。