專利名稱：可收集熔渣的鍍鋅槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用含鋅金屬給金屬帶鍍層的鍍鋅槽。更具體地，本發(fā)明涉及一種成形為可促使底部熔渣沉積在鍍鋅槽的收集區(qū)上的鍍鋅槽，這樣可以將熔渣一直保留直至清除掉，并且清除時不會影響鍍鋅操作。
鋼鍍鋅是用于防腐。將鋼件浸入或穿過含鋅金屬的熔池給表面鍍鋅，這個過程稱為“鍍鋅”，“熱鍍鋅”或“熱浸鍍鋅”。
當(dāng)鋼件是通常繞成卷的帶狀時，鍍鋅操作可以連續(xù)進(jìn)行。鋼帶在進(jìn)入熔池前先從卷上繞下，進(jìn)行清洗、退火或其它準(zhǔn)備工作。鋼帶由浸在熔池中的鍍鋅輥引導(dǎo)。鋼帶在鍍鋅輥下移動，然后從熔池中移出。
在鍍鋅過程中熔池里會形成熔渣。底部熔渣是熔渣的一種形式，主要為δ相(FeZn7)的鐵鋅金屬間化合物。熔渣比熔融鋅略重。熔渣在鍍鋅槽中形成時，最初很小，由于液體的流動懸浮在鋅池中。然而，由于奧氏熟化，顆粒通常會長大，當(dāng)達(dá)到臨界尺寸就沉積在鍍鋅槽的底面上。
一旦大量的底部熔渣聚集，如鋼帶穿過鍍鋅槽時產(chǎn)生的渦流會移動聚集的底部熔渣的顆粒使其與鋼帶接觸。這導(dǎo)致已鍍鋅的鋼帶上出現(xiàn)缺陷。這些有缺陷的產(chǎn)品必須廢棄或以次品賣掉。
熔渣通常是定期從鍍鋅槽中清理掉。一般將熔渣從鍍鋅槽的底部舀出來。為此，由于熔渣沉積在熔池的整個底部，在清理熔渣時不得不停止鍍鋅操作。在連續(xù)操作時，這種停工時間會導(dǎo)致成本高，效率低。如果用一種不會引起鍍鋅帶表面缺陷，又不影響鍍鋅操作的方式來消除熔渣是較為理想的。
現(xiàn)在，已經(jīng)做了許多努力來減少底部熔渣。例如美國專利No．220768(1879年10月21日授權(quán)給Morewood)公開了一種雙平面鍍鋅槽，其中鍍鋅槽的第一部分比第二部分深。鍍鋅槽的淺的部分在上端有一個擋板用來收集表面浮渣或熔渣，浮渣或熔渣是一種鋅、鋅的氧化物、鐵鋁鋅金屬間化合物的混合物。該專利沒有討論使用雙平面鍍鋅槽來處理熔渣的問題。與本發(fā)明不同的是，鍍鋅在鍍槽的深部分和淺部分都進(jìn)行。
美國專利No．2159297(1932年7月授權(quán)給Shover)描述了一種鍍金屬的方法和裝置。該專利公開了使用一根和鍍室底部相連的管子，以允許清除沉積的底部熔渣。該專利并沒有教導(dǎo)如何使用雙平面鍍槽促使熔渣沉積在一個遠(yuǎn)離鍍鋅區(qū)域的特定區(qū)域，以便熔渣不會降低鍍層質(zhì)量。
美國專利No．4275098(1981年6月23日授權(quán)給Gunji等人)描述了一種鋼帶連續(xù)熱浸鍍鋅的方法和裝置。該專利公開一種雙段鍍鋅槽，其中進(jìn)行金屬鍍層的第一段有一個傾斜的底面，底面上開有一個口通到較深的第二段。具有傾斜底面的鍍鋅室是為了使底部熔渣掉入深處的第二段，在那里與鋁反應(yīng)生成表面熔渣。不含底部熔渣的物質(zhì)循環(huán)到鍍鋅室，用機(jī)械方法將表面熔渣除掉。該專利沒有公開用任何方法來消除更深的室中的底部熔渣；相反，它還要求底部熔渣和鋁反應(yīng)生成表面熔渣。該專利還使用一個葉輪增加攪拌效果和促進(jìn)底部熔渣和鋁反應(yīng)。這與本發(fā)明不同，本發(fā)明需要一個減小攪拌的收集區(qū)。而且，熔渣不會象該專利建議的那樣順著傾斜段滑下去，而是呆在落下的地方。這意味著熔渣不會在該專利裝置的較深的段中聚集。熔渣沉積在熔融金屬流速低的地方。該專利裝置通過使熔渣在較深的段中混合并流過此段，不讓熔渣在此處堆積。
美國專利No．4476805(1984年10月16日授權(quán)給Higuchi等人)描述了一種用熔融鍍層金屬給鋼帶的一側(cè)進(jìn)行鍍層的裝置。該專利公開了一種雙平面熔槽。與本發(fā)明的浸鍍法不同，該裝置是一種噴鍍器。該專利沒有討論雙平面熔槽的優(yōu)點(diǎn)。專利中既沒有提出熔渣不太可能沉積在淺槽端的建議，也沒有提出任何促使熔渣沉積在深槽端的建議。該發(fā)明裝置在清除熔渣時必須停止鍍鋅操作。這和本發(fā)明正相反，本發(fā)明在鋼帶鍍鋅的同時可以消除熔渣。
美國專利No．5587017(1996年12月24日授權(quán)給Yamanaka等人)公開了一種生產(chǎn)金屬鍍覆的鋼板的方法和裝置。該專利教導(dǎo)如何利用位于浸輥下的鍍鋅槽淺區(qū)來促進(jìn)熔渣在由升高的部分而形成的鍍鋅槽深區(qū)中的沉積。本發(fā)明浸輥的下方和前方設(shè)一個淺區(qū)。在浸輥前方留有一個淺區(qū)對阻止在此區(qū)域沉積熔渣是十分重要的。如果熔渣堆積在浸輥前方，必須停止鍍鋅操作來清除熔渣。根據(jù)本發(fā)明，熔渣只沉積在遠(yuǎn)離浸輥的后方深區(qū)，這樣不用影響鍍鋅操作就可除去熔渣。在該專利中并沒有公開或建議這種結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。而且，該專利裝置中的陡峭的邊并沒有建議用本發(fā)明中的斜坡，斜坡更利于清除熔渣，在該專利裝置中，除渣裝置可能會破壞陡峭的邊。
本發(fā)明提供了一種用含鋅金屬給金屬帶鍍層的鍍鋅槽，包括一個鍍鋅區(qū)和一個收集區(qū)，其中收集區(qū)比鍍鋅區(qū)深，收集區(qū)的尺寸和位置設(shè)成使得a．收集區(qū)僅在鍍鋅區(qū)的一側(cè)；b．熔渣聚集在收集區(qū)；c．含鋅的熔融金屬在收集區(qū)環(huán)流的速度小于熔渣的落速；d．熔渣在不干擾鍍鋅操作的情形下就可消除。
本發(fā)明還提供了一種鍍鋅裝置，包括一個由鍍鋅區(qū)和收集區(qū)構(gòu)成的鍍鋅槽，一個鍍鋅輥和一個除渣裝置。


圖1是本發(fā)明鍍鋅槽的側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明鍍鋅槽的俯視圖；圖3是本發(fā)明鍍鋅槽的后視圖。
如圖1-圖3所示，本發(fā)明的鍍鋅槽包括一個鍍鋅區(qū)12和一個收集區(qū)14。收集區(qū)14位于鍍鋅區(qū)的一側(cè)且比鍍鋅區(qū)12更深。
在本專業(yè)中，鍍鋅槽是眾所周知的。在本發(fā)明中可以使用任何鍍鋅槽的設(shè)計(jì)。只要鍍鋅槽由一個鍍鋅區(qū)12和一個收集區(qū)14構(gòu)成就可以。典型地，鍍鋅槽包括一個金屬殼16，里面內(nèi)襯是耐火磚18和高溫砂漿(圖中未示出)。金屬殼16最好由結(jié)構(gòu)鋼制成。本發(fā)明的鍍鋅槽10可由任何這類材料制成，這類材料必須有足夠強(qiáng)度來容納熔融金屬，能抵抗熔池的操作溫度(約為790°F到900°F)。
鍍鋅輥20一般從框架上懸下來，浸入到鍍鋅槽的熔融金屬中。即將鍍鋅的金屬帶22進(jìn)入鍍鋅槽10的熔池中，繞過鍍鋅輥20，然后從鍍鋅池10引出，再繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)行下一步工序。本發(fā)明的鍍鋅槽10對鍍鋅輥20的種類及鍍鋅工藝沒有限制。任何在熔融的鍍層金屬液中含有鋅的鍍層工藝都可用在本發(fā)明的鍍鋅槽10中。
本發(fā)明的鍍鋅槽10包括一個鍍鋅區(qū)12，它是在鍍鋅輥20正下方的鍍鋅槽的一部分。鍍鋅槽中的鍍鋅區(qū)12比收集區(qū)14淺，使較高流速的熔融金屬流過鍍鋅區(qū)。這種較高流速的熔融金屬流減弱了底部熔渣的聚集，使任何形成的熔渣顆粒都懸浮在熔融的金屬池中。由于液體循環(huán)，熔融的鋅和熔渣顆粒都移到收集區(qū)14中。
本發(fā)明鍍鋅槽還包括位于鍍鋅區(qū)一側(cè)的一個收集區(qū)14。收集區(qū)14比鍍鋅區(qū)深。深的收集區(qū)創(chuàng)造一個使熔融鍍層金屬液的流速小于熔渣顆粒的落速的地方，使熔渣顆粒在收集區(qū)沉積。鍍鋅槽的所述的深的收集區(qū)也為從鍍鋅區(qū)移過來的熔渣創(chuàng)造了一個聚集區(qū)，這樣以后用除渣裝置不影響鍍鋅操作就可除渣。為促使熔渣顆粒在收集區(qū)14沉積，避免在所述的收集區(qū)14中產(chǎn)生渦流是必要的。所以，收集區(qū)14不應(yīng)設(shè)有任何攪拌器、混和器或其它提高流速的裝置。
除渣裝置是眾所周知的，包括機(jī)械勺或泵裝置。除渣裝置最好是一個除渣泵24。如美國專利申請No．08／792，922中所描述的，該發(fā)明名稱是“在鍍鋅或鍍鋅退火中清除或回收熔融金屬中的底部熔渣的方法和裝置”，發(fā)明人是Meneice，申請日為1996年6月19日。該申請結(jié)合在本發(fā)明中作為參考。
通常，鍍鋅區(qū)12的深度應(yīng)減小而收集區(qū)14的深度應(yīng)加大。鍍鋅區(qū)12的深淺是由鍍鋅輥20之類的鍍鋅裝置限制的。鍍鋅區(qū)12必須足夠深到能使金屬帶22充分浸入熔池中。優(yōu)選地，鍍鋅區(qū)12深度為40″～100″，深度更優(yōu)選地為83．5″(2．1m)。收集區(qū)14的深度必須使熔融金屬的流速減小到熔渣的落速以下，這樣熔渣才能從熔池中沉積出來。收集區(qū)的深度受到清除收集在底部的熔渣能力的限制。優(yōu)選地，收集區(qū)14深度在約52"到約130″。如果除渣泵24用來除去收集的熔渣，那么更優(yōu)選地，收集區(qū)14的深度比泵的長度多出約6″(15．2cm)。最優(yōu)選地，收集區(qū)14的深度為約110．5″(2．8m)。優(yōu)選地，收集區(qū)14與鍍鋅區(qū)12之間深度的比值在約1．1～1．5。最優(yōu)選地，在約1．3∶1。
因?yàn)槭占瘏^(qū)14在鍍鋅區(qū)的一側(cè)，不用干擾鍍鋅操作就可進(jìn)行除渣操作。收集區(qū)14最好位于鍍鋅區(qū)12的后方。這意味著收集區(qū)14離從熔池中引出的金屬帶比離正在進(jìn)入熔池的金屬帶更近。
鍍鋅槽10還包括一個過渡區(qū)，位于鍍鋅區(qū)12和收集區(qū)14之間，它可以是任何形狀。比如，過渡區(qū)可以是從較淺的鍍鋅區(qū)12到較深的收集區(qū)14的一個成90°的臺階，最好是一個成一定角度的斜坡26。更優(yōu)選地，斜坡與水平方向成約45°或更小的角度。最優(yōu)選地，該角為約30°。除渣勺可更容易清理斜坡26，同成90°的陡峭的邊相比，在用勺除渣時斜坡26不易被除渣勺砍削。
權(quán)利要求
1．一種用含鋅金屬給金屬帶鍍層的鍍鋅槽，包括一個鍍鋅區(qū)和一個收集區(qū)，其中所述的收集區(qū)比所述的鍍鋅區(qū)深，所述的收集區(qū)的尺寸和位置設(shè)成使得a．所述的收集區(qū)僅位于所述的鍍鋅區(qū)的一側(cè)；b．熔渣在所述的收集區(qū)聚集；c．所述的含鋅的熔融金屬在所述的收集區(qū)環(huán)流的速度小于所述熔渣的落速；d．所述熔渣在不影響鍍鋅操作的情形下就可從所述的收集區(qū)中除去。
2．如權(quán)利要求1所述的鍍鋅槽，其特征是所述的收集區(qū)位于所述的鍍鋅區(qū)的后方。
3．如權(quán)利要求1所述的鍍鋅槽，其特征是所述的收集區(qū)與所述的鍍鋅區(qū)的深度之比為約1．1-1．5。
4．如權(quán)利要求3所述的鍍鋅槽，其特征是深度之比為約1．3∶1。
5．如權(quán)利要求1所述的鍍鋅槽，其特征是所述的鍍鋅區(qū)的深度為約40″-100″間，所述的收集區(qū)的深度為約52″-130″之間。
6．如權(quán)利要求5所述的鍍鋅槽，其特征是所述的鍍鋅區(qū)深度為約83．5″，所述的收集區(qū)深度為約110．5″。
7．如權(quán)利要求1所述的鍍鋅槽，其特征是還包括一個位于所述的鍍鋅區(qū)與所述的收集區(qū)之間的過渡區(qū)，所述的過渡區(qū)為斜坡狀。
8．如權(quán)利要求7所述的鍍鋅槽，其特征是所述的過渡區(qū)的傾斜度為與水平面成約45°或小于45°。
9．如權(quán)利要求8所述的鍍鋅槽，其特征是所述的過渡區(qū)是成約30°的斜坡。
10．一種鍍鋅裝置，包括由一個鍍鋅區(qū)和一個收集區(qū)組成的一個鍍鋅槽，其中所述的收集區(qū)比所述的鍍鋅區(qū)深，所述的收集區(qū)的尺寸和位置設(shè)成使得a．所述的收集區(qū)僅位于所述的鍍鋅區(qū)的一側(cè)；b．熔渣在所述的收集區(qū)聚集；c．所述的含鋅的熔融金屬在所述的收集區(qū)環(huán)流的速度小于熔渣的落速；d．熔渣從所述的收集區(qū)消除時不會影響鍍鋅操作；一個懸掛在所述的鍍鋅區(qū)上方的鍍鋅輥和一個除渣裝置。
11．如權(quán)利要求10所述的鍍鋅裝置，其特征是所述的除渣裝置選自一個舀勺或一個除渣泵。
12．如權(quán)利要求11所述的鍍鋅裝置，其特征是所述的除渣裝置是一個除渣泵。
全文摘要
一種用于鋼帶鍍鋅的鍍鋅槽,包括兩個沿著底面分開的高度區(qū)。第一個較淺的區(qū)位于鍍鋅輥的下方,在此區(qū)熔融的含鋅金屬液的流速相對較高,并且熔渣顆粒懸浮在熔液中不沉積在底面。第二個較深的區(qū)位于第一個區(qū)的一側(cè),在此區(qū)熔融金屬的流速小于熔渣顆粒的落速,促使熔渣顆粒在此區(qū)沉積。這提供了所有熔渣聚集在此的收集區(qū),以后可以不干擾鍍鋅操作用除渣裝置(如機(jī)械勺或泵)將熔渣除去。
文檔編號C23C2/00GK1281515SQ98812045
公開日2001年1月24日 申請日期1998年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月9日
發(fā)明者史蒂文·L·波士頓, 戴維·J·邁內(nèi)克 申請人:Ak鋼鐵公司