专利名称：用于金属带热浸覆层的方法和装置的制作方法
用于金属带热浸覆层的方法和装置本发明涉及一种用于金属带、尤其是钢带的热浸覆层的方法，在该 方法中金属带垂直通过一个容纳熔化的覆层金属的容器，并且通过一个 前置的导槽，其中为了将覆层金属保持在容器中，在导槽的区域中借助 于至少两个布置在金属带两侧的感应器产生一个电磁场，并且其中为了 金属带在导槽中中心位置的稳定，改变感应器的电磁激励和/或者借助于 至少两个布置在金属带两侧的校正线圏产生一个叠加在感应器的电》兹 场上的电磁场。此外本发明涉及到 一种用于金属带热浸覆层的装置。常规的金属带金属浸入覆层装置具有一个需要大量保养的部件，即 带有位于里面的装备的覆层容器。待覆层的金属带的表面必须在覆层前 清除掉氧化残留物，并且为了与覆层金属的连接被活化。由于这一原因 带钢表面在覆层前在还原气氛的热处理过程中进行处理。因为氧化层首 先被用化学的或者磨蚀的方法清除，表面这样用还原热处理过程活化， 以使在热处理过程后它就是纯金属的。但是随着带钢表面的活化，带钢表面对环境空气中的氧气的亲和性 上升。为了防止空气中的氧气在覆层过程之前又接触到带钢表面，带钢 在一个浸入弯管中从上面插入浸入覆层槽。因为覆层金属以液态形式存 在，并且人们想利用重力与排气装置一起调整覆层厚度，然而接下来的 过程直到覆层金属完全硬化禁止带钢的接触，带钢在覆层容器中必须沿 着垂直方向往回转。它用一个在液态金属中运4亍的辊子来实现，通过液 态覆层金属该辊子遭受到强烈的磨损，同时是停车的原因，并且因此在 生产运行中发生故障。通过希望的覆层金属的微小的覆层厚度，它可以在微米的范围内变 动，对带钢表面的质量提出了高的要求。这意味着引导带钢辊子的表面 也必须具有高的质量。在该表面上的扰动通常导致在带钢表面的损伤。 它是设备经常停车的另外的原因。为了避免这类与在液体覆层金属中运行的辊子相关联的问题，解决 方法是众所周知的，在该方法中使用一个向下敞开的覆层容器，它在它 的底部区域具有一个用于垂直带钢向上穿过的导槽，并且为了密封使用 一个电磁封闭。在这里涉及到电磁感应器，它用向后推的、抽吸的或者
束紧的电磁交变场或者移动场工作，它向下密封覆层容器。一种这样的解决办法例如由EP0854940B1,由WO01/71051A1,由 WO2004/050940A2和WO2004/050941A1已是众所周知的。非铁磁的金属带的覆层因此在特别好的方式下是可能的，然而在基 本上是铁磁的钢带中产生问题，由于它在电磁密封中通过铁磁体被吸向 槽壁，并且由此损伤带钢表面。在待穿越的铁磁钢带通过导槽在两个移动场感应器之间的位置时 涉及到一个不稳定的平衡。只有在导槽的中心作用在带钢上的电》兹吸引 力的和是零。只要钢带由它的中心位置一偏转，当离另一个感应器远 时，它就要陷入两个感应器中接近的一个。这样的偏转的原因可能是带 钢的简单的平面位置误差。与此同时所有类型的沿着运行方向、在带钢 的整个宽度上看的带钢波紋(中心凸起、四边凸起、边缘波紋、颤动、 扭转、交叉弯曲、S形等等)值得一提。对于电磁吸力负责的电磁感应， 在它的场强中随着感应器的间隔根据指数函数减少。因此在类似的方式 下，吸力以感应场强的平方随着感应器增加的间距减少。对于偏转的带 钢意味着，随着偏转的方向到感应器的吸力呈指数上升。而另一个感应 器的拉回力呈指数减少。两种作用此消彼长，因此平衡是不稳定的。为了解决这一问题，即为了在导槽中金属带的位置的精确调节， EP0854940B1使用了 一种用于带钢稳定的方法，在该方法中为了密封以 及为了带钢稳定实现了移动场线圏的共同使用，其中电磁场的控制、它 的场强或者它的频率依据由传感器检测的带钢位置在覆层槽中可以调 节，电；兹移动场的控制纟皮叠加。在W02004/050940A2中，为了金属带中心位置的稳定，在导槽中 设有电磁附加线圈或者校正线圈的控制，其中首先金属带的位置在导槽 中被测量，并且在感应器中和在附加线圈中的感应电流测量之后，为了 保持金属带在导槽中的中心位置，依据测量的参数对在附加线圈中的感 应电；克施力n"f》响。为了确定在导槽中金属带的位置，目的在于它的中心位置调节， WO2004/050941A1设有两个线圈，它沿着金属带输送方向看在感应器高 度延伸之内，布置在感应器和金属带之间，其中为了获得在导槽中对金 属带的实际位置的提示，在线圈中的感应电压被测量。那么所有过去已知的方法根据在导槽中金属带位置的确定来安
排，其中基于确定的位置，可调节的感应器或者附加的的线圈或者校正 线圈这样控制，以使金属带尽可能保持在导槽的中心。已经证明，这样的方式经常造成问题，因为为了不损伤在导槽的区 域中金属带的表面，金属带的位置的确定必须无接触的进行。此外已知 的传感器(例如涡流传感器、激光传感器或者电容传感器)在非常高的 电磁场的环境下不总是无可指摘的工作，因此中心位置的调节不总是可 靠的进行。因此本发明的任务是，提出一种用于金属带热浸覆层的方法和所属 的装置，用它可以克服所提到的缺点。因此调节的作用被改善，由此可 能以简单的方式使金属带保持在导槽的中心。根据方法通过本发明该任务的解决其特征在于，在导槽中金属带中心位置的稳定通过下列步骤顺序在闭环调整回路中实现a) 基本上沿着水平方向作用的、金属带在离开中心位置时施加在 测力元件上的力的测量；b) 为了使金属带保持在导槽中的中心位置，依据测量的力对在感 应器中的感应电流和/或者在校正线圏中的感应电流施加影响。那么本发明的想法基于这样的思路，借助于对已知的感应器电流和 /或者校正线圈电流的影响，当金属带离开中心位置时，它施加在测力元 件上的水平力是中心调节的基础。那么与过去已知的解决办法不同，不 测量由中心位置的偏转。根据第 一种方法的扩展设有，沿着水平方向作用的力的测量在导槽 下面进4亍。优选的是设有，在已知的方式下，为了密封产生的电磁场是一个多 相的移动场，它通过4妾上带有在2赫兹和2千赫兹之间频率的交流电而 产生。另一种可选择方案是也可以设有一种单相的交变场，它通过接上 带有在2千赫兹和10千赫兹之间的频率的交流电而产生。用于金属带、尤其是钢带的热浸覆层的装置，其中金属带垂直通过 一个容纳熔化的覆层金属的容器，并且通过一个前置的导槽，有至少两 个在金属带的两侧布置在导槽区域中的感应器，用于产生拦住在容器中 的覆层金属的电磁场，并且根据本发明其特征在于，至少有一个用于测 量沿着水平方向作用的、金属带在离开在导槽中的中心位置时施加在测 力元件上的力的测力元件，以及一个适合于依据测量力的、在至少一个感应器中感应电流控制的调节装置。首先除了感应器以外有两个布置在金属带两侧的校正线圏，其中调 节装置适合于它的感应电流的控制。感器可以作为电阻应变片来构成。测力元件布置在导槽之下具有优点。此外特别优选的设有，在金属 带的两侧各布置 一个测力元件。以此带钢的水平力在两个偏离中心^f立置 的方向上可以容易的被4企测。用本发明的提议可以实现一个筒单的测量布置的校准。此外提出的 布置非常抗干扰，因为不需要特别灵敏的传感器。当例如测力元件配备有电阻应变片(DMS)时，在严酷的的环境条件下还是可以进行高精度 的力的测量。可能用于力的测量的测量元件通常是已知的，所以有丰富 的运行经验，因此可以保证，测力元件可良好的适合于持续运行。尤其是带钢表面和环境在带钢在中心平面中的稳定中起不到主要 的作用。液体覆层金属，出色的带钢表面和强烈的电磁场都不会干扰本 方法。那么系统工作非常抗千扰。在附图
中表示了 一个根据本发明的实施例。唯一的附图示意表示了 一台带有一条穿过它的金属带的热浸式覆层装置。热浸式覆层装置具有充满熔化的覆层金属2的容器3。在熔化的覆 层金属中可涉及例如锌或者铝。在钢带形式下的待覆层的金属带1沿着 输送方向F垂直向上通过容器3。在这个位置可以看出来，原则上也是 可能的，金属带1从上向下通过容器3。用于金属带1穿越容器3，容 器在底部区域敞开。 一个以夸大的宽度表示的导槽4位于这里。为了使熔化的液体覆层金属2不通过导槽4向下流出，两个电^兹感 应器5处于金属带1的两侧，电磁感应器产生一个克服覆层金属2的重 力的磁场，并且借此朝下密封住导槽4。感应器由未表示的供给方式用 感应电流Ii供皇会。在感应器5中涉及两个面对钢带1布置的交变场感应器或者移动场 感应器，它们在2赫兹-IO千赫兹的频率范围工作，并且建立一个垂直 于输送方向F的横向电磁场。对于单相系统(交变场感应器)的优选的 频率范围处在2千赫兹和10千赫兹之间，对于多相系统(例如移动场 感应器)的优选的频率范围在2赫兹和2千赫兹之间。
目标是这样保持处在导槽4中的金属带1，以使它尽可能精确的位 于导槽4的中心平面10中。在附图中金属带1用位于中心平面10中画 出的线表示。处在两个处于面对面的感应器5之间的金属带1,通常在感应器5 之间的电磁场接上时被吸引向较近安放的感应器，其中吸力随着接近感 应器不断增加，它导致钢带的中心位置非常不稳定。因此在装置工作时 产生问题，以致金属带1由于感应器5的吸力不能自由地和通过在激活 的感应器5之间的导槽4的中心运行。因此为了金属带1在导槽4的中心平面10中的稳定，在导槽4或 者金属带1的两侧布置了校正线圈6。校正线圏由一个调节装置8这样 控制，以使感应器5和校正线圏6磁场的叠加始终让金属带1保持在导 槽4的当中。那么借助于校正线圈6感应器5的磁场可以按照控制被增强或者减 弱(磁场的叠加原理)。以这种方式可以对在导槽4中金属带的位置产 生影响。在导槽4的下面有一对测力元件7，而且在金属带1的两侧各有一 个测力元件7。每个测力元件有一个带钢导轮11,它紧贴在金属带1上。 在带钢导轮11和导轮11的支架12 (仅示意表示)之间布置有一个电阻 应变片(DMS)形式的力传感器9。用它可以测量带钢1施加在测力元 件7上的水平力Fh的伍。为此在附图中用虚线画出金属带1的位置，其 中带钢不在导槽4的中心，而是(非常夸张的画出)向右侧偏离了中心 平面10。由于处在带钢拉力下的金属带l在虚线画出的位置向右侧在测力元 件7上施加一个水平力分量FH,力传感器记录下一个水平力不等于0。 测量值将转送给调节装置8。那么调节装置8获得水平作用力fh的值和方向作为输入量。算法 储存在调节装置8中，它从现有的水平力fh出发影响在校正线圏6中的 感应电流k。例如如在附图中所示，当存在一个带钢由中心平面10向 右侧的偏移时，产生一个通过右侧测量元件7测得的向右的水平力。调 节装置8因此通过左侧校正线圈6提高的感应电流lK控制它，其结果是 带钢被强烈的吸向左侧，并且那么又移动到额定位置(中心平面10)。 以这种方式金属带1的位置在闭合控制回路下这样保持，以使金属带1
与中心平面IO的位置偏差变得最小。带钢距离中心平面IO的偏差越大，每个测力元件7的带钢导轮11 的包角也越大。由于钢带的拉力，产生了一个水平力FH的相应的、有 相互关系的值。也可以设想，本发明仅用一个唯一的测力元件7实施。那么在钢带 的偏差向右时即产生一个钢带导轮11的较大的包角，并且因此产生一 个相应的、较大的水平力。与此相反一个向左的位置偏差使带钢1的包 角逐步变小，直到带钢从带钢导轮11上离开，因此能够结束向左的偏转。由于有磁场，在没有调节时金属带1的位置就要稳定，其中带钢或 右或左紧贴在导槽4的壁上。通过校正线圏6可以有目的的移动到这两 个位置，由此可以进行测量装置的简单的校准。作为位置调节的额定值 那么可以使用在两个极限值之间的每个力值，理想的方式是根据中心平 面10的中心位置。因此在本发明的按规定的结构时不会发生金属带1与导槽4的壁的 接触，所以可以实现高质量的热浸覆层。
附图标记表 1金属带(钢带)2覆层金属j 谷為4导槽5 感应器 6才交正线圈7 测力元件 8调节装置9 力传感器10 中心平面11 带钢导轮12 支架FH 水平作用力h 在感应器中的感应电 流Ik 在校正线圈中的感应电流F 输送方向
权利要求
1.用于金属带(1)、尤其是钢带热浸覆层的方法，在该方法中金属带(1)垂直通过一个容纳熔化的覆层金属(2)的容器(3)，并且通过一个前置的导槽(4)，其中为了将覆层金属(2)保持在容器(3)中，在导槽(4)的区域中借助于至少两个布置在金属带(1)两侧的感应器(5)产生一个电磁场，并且其中为了金属带(1)稳定在导槽中(4)的中心位置上，改变感应器(5)的电磁激励和/或者借助于至少两个布置在金属带(1)两侧的校正线圈(6)产生一个叠加在感应器(5)的电磁场上的电磁场，其特征在于，金属带(1)稳定在导槽(4)中的中心位置上通过下列步骤顺序在闭环调整回路中实现a)测量沿着水平方向作用的、金属带(1)在离开中心位置时施加在测力元件(7)上的力(FH)；b)为了使金属带(1)保持在导槽(4)中的中心位置，依据测量的力(FH)对在感应器(5)中的感应电流(II)和/或者在校正线圈(6)中的感应电流(Ik)施加影响。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着水平方向作用 的力(Fh)的测量在导槽(4)下面进行。
3. 根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，电磁场是一 个多相的移动场，它通过4妄上带有在2赫兹和2千赫兹之间频率的交流 电而产生。
4. 根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，电磁场是一 种单相的交变场，它通过接上带有在2千赫兹和10千赫兹之间的频率 的交流电而产生。
5. 用于金属带(l)、尤其是钢带热浸覆层的装置，其中金属带(l) 垂直通过一个容纳熔化的覆层金属(2)的容器(3),并且通过一个前 置的导槽(4)，带有至少两个在金属带(1)的两侧布置在导槽(4) 区域中的感应器(5、 6),用于产生拦住在容器(3)中的覆层金属(2) 的电磁场，其特征在于，至少有一个用于测量沿着水平方向作用的、金 属带(1)在离开在导槽(4)中的中心位置时施加在测力元件(7)上 的力(Fh)的测力元件(7),和一个适合于依据测量的力(Fh)控制 在至少一个感应器(5、 6)中的感应电流(I!、 Ik)的调节装置(8)。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，除了感应器(5)以 外有两个布置在金属带(1)两侧的校正线圈(6)，并且调节装置(8) 适合于控制它的感应电流(Ik)。
7. 根据权利要求5或者6所述的装置，其特征在于，测力元件(7) 构成装备有力传感器(9)的带钢导轮。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，力传感器(9)作为 电阻应变片(DMS)来构成。
9. 根据权利要求5至8中任一项所述的装置，其特征在于，测力 元件(7)布置在导槽(4)之下。
10. 根据权利要求5至9中任一项所述的装置，其特征在于，在金 属带(1)的两侧各布置一个测力元件(7)。
全文摘要
本发明涉及一种用于金属带(1)、尤其是钢带的热浸覆层的方法，在该方法中金属带(1)垂直通过一个容纳熔化的覆层金属(2)的容器(3)，并且通过一个前置的导槽(4)，其中为了将覆层金属(2)保持在容器(3)中，在导槽(4)的区域中借助于至少两个布置在金属带(1)两侧的感应器(5)产生一个电磁场，并且其中为了金属带(1)在导槽(4)中中心位置的稳定，改变感应器(5)的电磁激励和/或者借助于至少两个布置在金属带(1)两侧的校正线圈(6)产生一个叠加在感应器(5)的电磁场上的电磁场。为了达到金属带的抗干扰的中心调节，根据本发明设有，在导槽(4)中金属带(1)中心位置的稳定通过下列步骤顺序在闭环调整回路中实现a)沿着水平方向作用的、金属带(1)在离开中心位置时施加在测力元件(7)上的力(F<sub>H</sub>)的测量；b)为了使金属带(1)保持在导槽(4)中的中心位置，依据测量的力(F<sub>H</sub>)对在感应器(5)中的感应电流(I<sub>I</sub>)和/或者在校正线圈(6)中的感应电流(I<sub>k</sub>)施加影响。此外本发明涉及到一种用于金属带(1)的热浸覆层的装置。
文档编号C23C2/24GK101151396SQ200680010311
公开日2008年3月26日 申请日期2006年3月29日 优先权日2005年3月30日
发明者H·贝伦斯, M·齐伦巴克, O·N·杰普森, R·布里斯伯格 申请人:Sms迪马格股份公司