CN101184861B - 用金属层涂覆细长的金属元件的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制细长的金属元件(1)上的金属涂层的厚度的设备和方法，其中所述涂层适于通过将元件连续传送过熔融金属的熔池(2)而被涂敷，并且所述元件自熔池沿传送方向(3)沿预定传送路径(x)传送。所述设备包括至少一对电磁擦拭构件，在所述元件(1)的每一侧上包括一个擦拭构件，以通过施加移动磁场从元件上擦除过量的熔融金属，并且各擦拭构件包括擦拭柱(5)。所述设备包括至少一对电磁稳定构件，在所述元件(1)的每一侧上包括一个稳定构件，用于稳定元件相对于预定传送路径(x)的位置，所述稳定构件包括稳定柱(5)。所述元件(1)的同一侧上的擦拭构件和稳定构件被设置成使得擦拭柱(5)和稳定柱(5)重合。

Description

用金属层涂覆细长的金属元件的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制细长的金属元件上的金属涂层的厚度的设备，其中，所述涂层通过将细长的金属元件连续传送过熔融金属的熔池而被涂敷，并且所述元件自熔池沿传送方向沿预定传送路径传送。

本发明还涉及一种用于控制细长的金属元件上的金属涂层的厚度的方法。所述涂层通过将元件连续传送过熔融金属的熔池而被涂敷。

在连续地对金属条带镀锌时，这种设备和这种方法尤其有利。本发明将随后参考这种应用进行描述。然而，应当注意到，本发明还可以应用于其它金属物体的镀锌，例如金属线、杆、管或其它细长的元件。还应当注意到，本发明可以应用于具有除了锌之外的其它涂层(例如锡或铝，或者这些或其它金属的混合物)的细长的金属元件的涂层。

背景技术

在金属条带(例如钢条)的连续镀锌过程中，钢条连续地穿过容纳有熔融金属(通常为锌)的熔池。在熔池中，条带通常在浸没的辊的下方穿过，并且随后向上移动，穿过稳定辊和校正辊。条带从熔池中浮出并被传送过擦拭设备，例如气刀或电磁擦拭器。电磁擦拭器产生变化的磁场，所述变化的磁场用于控制涂层的厚度，并且擦除来自金属熔池的任何过量的锌。过量的锌返回至熔池，并且由此可以被重新利用。条带随后被无支撑地传送，直到涂层冷却并固化。被涂覆的钢条随后经由上辊被引导或导向至用于将条带切割成分离的条带段或用于将条带缠绕在辊上的装置。通常，条带沿竖直方向远离浸没的辊移动，穿过校正辊和稳定辊以及气刀，到达上辊。

当钢条被镀锌时，目的在于获得均匀并且厚度薄的涂层。当带上过量的熔融金属已经被擦除之后，并且涂层已经固化时，控制涂层的厚度的一种通常的方法是测量在条带例如已经穿过上辊之后涂层的质量。这个测量读数用于控制气刀，并由此控制涂层的厚度。然而，由于钢条的几何结构，条带必须无支撑地运行的距离、其速度、以及来自电磁擦拭器的影响，金属条将沿基本上垂直于其传送方向的方向移动或振动。可以采取诸如使用校正辊和稳定辊、调节钢条的速度和/或调节条带必须无支撑地运行的距离之类的某些措施，以减少这些横向移动。如果不减小，则这些横向移动将显著地干扰精确地擦拭，导致不均匀的涂层厚度。

此外，条带上的干扰力可能由擦拭器设备引起。WO 02/14574公开了一种用于控制金属条带上的涂层的厚度的设备。所述设备包括设置在条带的各侧上的电磁擦拭构件，所述电磁擦拭构件包括沿条带的传送方向一个接一个地设置的两个擦拭柱。通过擦拭构件向涂层上施加磁力将过量熔融金属从物体上擦除。所述设备还包括设置在条带的各侧上的电磁稳定设备，所述电磁稳定设备包括三个稳定柱。为了减小条带的振动(所述振动由来自擦拭构件的干扰力或由条带的自由长度引起)，各电磁擦拭柱沿条带的传送方向设置在两个稳定柱之间。

本发明的目的在于提出一种改善的设备，以在涂覆金属条时控制金属涂层的厚度，由此获得质量改善的涂覆条带。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种用于控制细长的金属元件上的金属涂层的厚度的设备。所述细长的金属元件优选为金属条带。

在用于控制金属条带上的金属涂层的厚度的设备中，所述涂层适于通过将条带连续传送过熔融金属的熔池而被涂敷。所述条带用于自熔池沿传送方向沿预定传送路径传送，并且所述设备包括至少一对电磁擦拭构件，在所述条带的每一侧上包括一个擦拭构件，以通过向条带施加移动磁场从条带中擦除过量的熔融金属，其中各擦拭构件包括擦拭柱。所述设备包括至少一对电磁稳定构件，在所述条带的每一侧上包括一个稳定构件，以稳定条带相对于预定传送路径的位置，从而各稳定构件包括稳定柱。在条带的同一侧的所述擦拭构件和所述稳定构件适于使得擦拭柱和稳定柱重合。这样导致来自稳定构件的稳定磁力作用在与来自擦拭构件的干扰力相同的区域内。由于稳定力作用在与来自擦拭构件的条带上的干扰相同的区域内，因此减小了片材的弯曲和振动。另一个优点在于所述设备提供了比现有技术的设备更加紧凑的设计。擦拭构件和稳定构件优选地具有共用的磁芯。所述共用的磁芯包括后磁芯部件和前磁芯部件。

根据一个实施例，擦拭构件和稳定构件形成集成单元，这实现了设备的紧凑设计。

根据一个实施例，所述擦拭构件具有两个相绕组。通过将擦拭柱设置为仅仅具有两个相绕组(而不是如现有的三个相绕组)来擦除过量金属，在涂层上仅获得擦拭力的一个峰值，这被证实足以获得良好的对过量涂层的擦拭。这还意味着来自擦拭设备的干扰仅仅发生在条带的垂直于条带的传送方向的区域中。

根据一个实施例，稳定构件包括稳定绕组。稳定绕组设置在条带和相绕组之间。通过将稳定绕组设置在条带和相绕组之间，稳定构件可以作用在与擦拭构件相同的区域中。

根据一个实施例，所述磁芯具有基本上为T形的横截面，并且包括基部和顶部。所述基部基本上由前磁芯部件构成，其包括擦拭柱和稳定柱，并且所述顶部基本上由后磁芯部件构成。所述顶部沿基本上平行于传送方向的方向设置，并且所述基部自顶部沿朝向条带的方向延伸。

根据一个实施例，稳定绕组围绕基部设置，并且所述相绕组围绕基部各侧上的顶部设置。这提供了紧凑的设计并且导致来自稳定构件的稳定磁力作用在与发生来自擦拭构件的干扰相同的条带上的区域内。由于稳定力作用在与来自擦拭构件的干扰相同的区域内，因此将减小片材的弯曲和振动，同时保持或改善涂层的质量。

根据一个实施例，所述设备包括第二对擦拭构件，所述第二对擦拭构件沿垂直于传送方向的方向与第一对擦拭构件间隔开地设置。这样致使进一步改善了越过条带的宽度的厚度的控制，这样能够改善涂覆条带的质量。

根据一个实施例，所述设备包括第三对擦拭构件，所述第三对擦拭构件沿垂直于传送方向的方向与第一对擦拭构件和第二对擦拭构件间隔开地设置。通过垂直于传送方向且沿条带的宽度设置三个擦拭构件，擦拭器力和稳定力的控制可以被调节至恰好在由相应的擦拭构件覆盖的区域中满足当前需求。例如，一个擦拭构件垂直于条带的中心线设置，并且另外两个擦拭构件位于垂直于所述中心线设置的所述擦拭构件的相应的侧部。这样致使额外地改善的越过条带的宽度的厚度的控制，并且这样获得改善的涂覆条带的质量。

根据一个实施例，至少一个用于检测条带关于其预定传送路径的位置的传感器被设置在非常靠近至少一个擦拭构件的位置处。通过将至少一个传感器设置在非常靠近产生干扰力的位置处(例如擦拭构件)，获得了改善的对条带的位置的检测。这又意味着可以实现改善的条带的控制和稳定性，并且由此改善的涂覆条带的质量。

根据一个实施例，所述设备包括稳定元件，所述稳定元件适于控制稳定柱的最靠近条带的部分中的磁导率。所述稳定元件包括例如设置在所述稳定绕组的外侧的外线圈。在稳定柱的所述部分中的导磁率基于条带至相应的稳定柱的距离确定。通过控制稳定柱的所述部分中的磁导率，稳定柱之间的条带的位置受控。

根据一个实施例，所述设备包括电路，其适于向条带的至少一个边缘施加电流，以产生辅助擦拭力。施加至条带的一个边缘的电流在条带的另一个边缘流出，例如通过闭合电路或通过短路。辅助擦拭力通过施加的电流和来自擦拭柱的磁场的结合而形成，由此形成向下朝向熔池的辅助擦拭力。所述电路适于基于与沿条带的宽度的涂层的所需的厚度值相比较的涂层的沿条带的宽度的实际厚度控制施加至所述条带的至少一个边缘的电流。涂层的实际厚度例如在设置在擦拭构件之后的控制设备中进行测量。辅助擦拭力通常在条带的边缘处最大，并且在需要时容许获得越过条带的更均匀的擦拭。

根据第二方面，本发明涉及一种用于在细长的金属元件上涂覆一定厚度的金属涂层的方法。根据一个实施例，所述细长的金属元件为金属条带。

当控制金属条带上金属涂层的厚度时，所述涂层通过将条带连续传送过熔融金属的熔池而被涂敷。沿传送方向沿预定传送路径传送所述条带，并且通过向条带上尚未固化的金属涂层提供移动磁场，以从条带上擦除过量的熔融金属。此外，通过在与作用在条带上的移动磁场相同的区域中向条带提供稳定磁力，物体的位置相对于预定传送途径稳定。通过这种方式，条带在与干扰发生的区域相同的区域中稳定，这减小了条带中的弯曲和振动，并且从而允许用于擦拭器的更高的力密度，这又容许条带的速度增加并且获得更快的进程，且保持或改善条带的质量。

在擦除过量的熔融金属之后测量涂层的厚度，并且所测量的厚度和所需的厚度值控制流到产生移动磁场的两相绕组的电流。

根据一个实施例，条带相对于传送路径的位置通过产生参数值(例如，预定传送路径和条带的实际位置之间的距离)的至少一个传感器确定，这控制稳定磁力的量级。所述稳定磁力随后响应条带的位置施加至条带。

根据一个实施例，通过至少控制稳定柱的最靠近条带的部分中的磁导率使条带稳定。稳定柱的所述部分的磁导率受到稳定元件的控制，所述稳定元件包括例如外线圈。通过基于金属条带在擦拭柱之间所处的位置控制磁导率，防止金属条带因磁力朝向其中一个柱移动，并且所述条带在擦拭柱之间保持居中。

根据本发明的一个实施例，向金属条带的至少一个边缘施加电流。通过施加与来自擦拭柱的磁场结合的电流，获得向下的力，从而有助于获得均匀的擦拭作用。向下的力在条带的边缘最大。

附图说明

现将参考附图通过对实施例的说明更加详细地解释本发明，其中

图1示意性地示出了从侧面观察的穿过用于控制金属条带上的金属涂层的厚度的设备的一个实施例的剖面图。

图2示意性地示出了通过前侧视角观察的图1中的设备的第一实施例。

图3示意性地示出了通过前侧视角观察的图1中的设备的第二实施例。

图4示意性地示出了通过前侧视角观察的图1中的设备的第三实施例。

图5示出了擦拭柱的最靠近条带设置的端部的磁性饱和状态。

具体实施方式

以下的说明涉及设备和方法。图1示出了用于控制金属条带1上的金属涂层的厚度的设备。条带1通过连续地传送条带通过熔池而涂覆有熔融金属层。条带沿传送方向3沿预定传送路径x从熔池传送。预定传送路径x基本上在浸入熔池2中的辊和设置在擦拭和稳定单元4a、4b之后的上辊之间延伸。擦拭和稳定单元4a、4b适于从条带1中擦除过量的熔融金属和稳定条带1。擦拭和稳定单元4a、4b包括：擦拭构件，其包括用于第一相的第一相绕组6a、6b和用于第二相的第二相绕组7a、7b；稳定构件，其包括稳定绕组8a、8b；以及共用的磁芯12a、12b，所述共用的磁芯包括擦拭和稳定柱5a、5b。擦拭和稳定单元4a、4b在条带的相对侧设置在基本上相同的高度上。

磁芯12a、12b包括后磁芯部件9a、9b和前磁芯部件，并且具有基本上为T形的横截面，其中，横截面包括基部和顶部。基部基本上由前磁芯部件构成，其包括擦拭和稳定柱5a、5b，并且所述顶部基本上由后磁芯部件构成。所述顶部沿基本上平行于传送方向的方向设置，并且所述底部自顶部沿朝向条带1的方向延伸。稳定绕组8a、8b围绕基部设置，并且相绕组6a、6b、7a、7b围绕底部各侧上的顶部设置。

相绕组6a、6b、7a、7b被供应有交流电流(未示出)，并且在条带1上产生交变的磁场，即所谓的移动磁场。所述磁场包括涂层中的电流路径I(未示出)，以及沿与条带的传送方向相对的方向作用在涂层上的力。擦拭构件根据线性马达或电磁搅拌器动作，以获得电磁场。通过这种方式，沿条带的纵向擦除过量的涂覆材料。

稳定绕组8a、8b被供应有直流电流(未示出)，这样稳定力垂直于条带1作用，由于稳定柱5a、5b适于与擦拭柱5a、5b重合，则稳定力可以作用在条带上与来自擦拭柱的干扰出现的区域相同的区域内。当然，可以在擦拭构件之外出现干扰和振动，例如由于条带1的自由长度，即条带1无支撑运行的长度。并且这些干扰或振动可以通过所述擦拭构件稳定。擦拭和稳定柱5a、5b设置在距离预定传送路径x一定距离处。当然所述距离随着条带1的当前厚度和涂层的厚度变化。

图1示出了用于检测条带1相对于其预定传送路径x的位置的传感器10a、10b设置在条带1的各侧上。传感器10a、10b在非常靠近擦拭和稳定单元4a、4b的位置处设置。传感器10a、10b适于检测取决于条带相对于预定传送路径x的位置的参数的值，从而稳定构件向条带1施加与所检测的值相应的力。来自传感器10a、10b的信号在信号处理装置(未示出)中进行处理，并且变流器(未示出)中的控制程序控制流过稳定绕组8a、8b的电流以稳定条带1。

用于测量层的厚度的控制设备11a、11b设置在擦拭和稳定单元4a、4b之后。

图2示意性地示出了根据图1的第一对擦拭和稳定单元中的第一擦拭和稳定单元4a、4b如何沿条带的宽度设置。

图3示意性地示出了第二对擦拭和稳定单元中的第二擦拭和稳定单元17a、17b如何沿垂直于传送方向3的方向与第一对间隔开地设置。

图4示意性地示出了第三对擦拭和稳定单元中的第三擦拭和稳定单元18a、18b如何沿垂直于传送方向3的方向与第二对间隔开地设置。图4还示出了如何设置电路16以在条带1的一个边缘13a施加电流I以在涂层上产生进一步的擦拭力。擦拭力通过电流I与来自擦拭构件4a、4b、4c的电磁力结合而产生。电流I在条带13b的另一边缘处流出。

图5示出了至少稳定柱5a、5b的最靠近条带处的部件15a、15b的磁导率通过稳定元件进行控制，所述稳定元件包括例如外线圈。相应的部件15a、15b中的磁导率基于在一对擦拭和稳定单元中的擦拭柱5a和5b之间定位的金属带的位置进行控制。通过控制磁导率，防止金属条带因磁力朝向其中一个柱移动，相反，条带能够在擦拭柱5a、5b之间保持居中。

本发明不限于示出的实施例，当然，本领域的技术人员可以在不脱离如权利要求书所限定的本发明的范围内以多种方式进行修改。例如，在三对擦拭和稳定单元4a、4b、17a、17b、18a、18b垂直于传送方向3设置的情况下，最外侧的两对擦拭和稳定单元4a、4b、18a、18b可以沿条带和垂直于传送方向在同一直线设置，并且中间的擦拭和稳定单元17a、17b可以设置在所述两对最外侧的擦拭和稳定单元的前侧和后侧。

Claims (19)

1.一种用于控制细长的金属条带(1)上的金属涂层的厚度的设备，其中所述金属涂层适于通过将所述金属条带(1)连续传送过熔融金属的熔池(2)而被涂敷，并且所述金属条带适于自熔池(2)沿传送方向(3)沿预定传送路径(x)传送，并且其中所述设备包括至少一对电磁擦拭构件，在所述金属条带的每一侧上包括一个电磁擦拭构件，以通过向所述金属条带施加移动磁场而从所述金属条带中擦除过量的熔融金属，各电磁擦拭构件包括擦拭柱(5a、5b)，并且其中所述设备包括至少一对电磁稳定构件，在所述金属条带的每一侧上包括一个电磁稳定构件，用于稳定所述金属条带相对于预定传送路径(x)的位置，所述电磁稳定构件包括稳定柱(5a、5b)，其特征在于所述电磁擦拭构件具有第一相绕组和第二相绕组(6a、6b、7a、7b)，所述金属条带的同一侧上的所述电磁擦拭构件和所述电磁稳定构件被设置成使得所述擦拭柱(5a、5b)和所述稳定柱(5a、5b)重合。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电磁擦拭构件和所述电磁稳定构件具有共用的磁芯(12a、12b)。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述电磁擦拭构件和所述电磁稳定构件形成集成单元。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述电磁稳定构件包括稳定绕组(8a、8b)。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述稳定绕组(8a、8b)设置在所述金属条带(1)和所述相绕组(6a、6b、7a、7b)之间。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述磁芯(12)具有基本上为T型的横截面，并且包括基部和顶部，并且所述顶部沿基本上平行于传送方向(3)的方向设置，并且所述基部自顶部沿朝向所述金属条带(1)的方向延伸。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述稳定绕组(8)围绕所述基部设置，并且所述相绕组(6a、6b、7a、7b)围绕所述基部各侧上的所述顶部设置。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述设备包括第二对电磁擦拭构件，所述第二对电磁擦拭构件沿垂直于传送方向(3)的方向与第一对电磁擦拭构件间隔开地设置。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述设备包括第三对电磁擦拭构件，所述第三对电磁擦拭构件沿垂直于传送方向(3)的方向与第一对电磁擦拭构件和第二对电磁擦拭构件间隔开地设置。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，至少一个用于检测所述金属条带(1)关于其预定传送路径(x)的位置的传感器(10a、10b)被设置在非常靠近至少一个所述电磁擦拭构件的位置处。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述设备包括稳定元件，所述稳定元件适于控制所述稳定柱(5a、5b)的最靠近所述金属条带(1)的部分(15a、15b)中的磁导率。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述稳定元件包括设置在所述稳定绕组(8a、8b)的外侧的外线圈(14a、14b)。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述设备包括电路(16)，其适于向所述金属条带(1)的至少一个边缘(13a、13b)施加电流(I)，以产生附加的擦拭力。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述电路(16)适于基于擦除之后测得的所述金属涂层的厚度控制所述电流(I)。

15.一种用于控制细长的金属条带(1)上的金属涂层的厚度的方法，其中所述金属涂层适于通过将所述金属条带连续传送过熔融金属的熔池(2)而被涂敷，其中所述方法包括：

沿传送方向(3)沿预定传送路径(x)传送所述金属条带(1)；

通过向具有尚未固化的金属涂层的所述金属条带(1)施加移动磁场，以从所述金属条带(1)中擦除过量的熔融金属；

在擦除过量的熔融金属之后测量所述金属涂层的厚度，从而用测得厚度与所需厚度值之间的差值控制流到产生所述移动磁场的相绕组(6a、6b、7a、7b)的电流；

通过在与作用在所述金属条带上的所述移动磁场的区域相同的区域中向所述金属条带(1)施加稳定磁力以稳定物体相对于预定传送路径(x)的位置。

16.根据权利要求15所述的方法，包括：

通过至少一个产生控制所述稳定磁力的量级的参数值的传感器(10a、10b)，确定所述金属条带(1)相对于传送路径(x)的位置；以及

响应所述金属条带(1)的位置向所述金属条带施加所述稳定磁力。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，通过控制至少在向所述金属条带施加所述稳定磁力的稳定柱(5)的最靠近所述金属条带(1)的部分(15a、15b)中的磁导率使所述金属条带(1)稳定。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，至少在所述稳定柱(5)的最靠近所述金属条带(1)的部分(15a、15b)中的磁导率受到外线圈(14a、14b)的控制。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，向所述金属条带(1)的至少一个边缘(13a、13b)施加电流，使得所述电流和所述移动磁场一起产生朝向所述熔池(2)的擦拭力。

Images