專利名稱：一種熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液精確取樣裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體取樣裝置，特別是涉及一種熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液精確取樣裝 置及方法，屬于對液體進(jìn)行理化指標(biāo)測定的取樣工具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代連續(xù)帶鋼熱鍍生產(chǎn)線是冷軋廠生產(chǎn)高質(zhì)量建筑、家電、汽車用熱鍍板的基礎(chǔ) 設(shè)施，隨著涂鍍技術(shù)的發(fā)展，對建筑、家電和汽車用熱鍍板的表面質(zhì)量的要求亦越來越高。 要想獲得高質(zhì)量的熱鍍板表面，首要的前提是必須合理地配制出熔融的鍍液成分，而合理 配制鍍液成分的基礎(chǔ)是對鍍液現(xiàn)狀的精確分析，即必須建立在對熔融的鍍液成分的精確化 驗(yàn)檢測的基礎(chǔ)之上，然后根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，通過合理調(diào)整合金錠配比，才能獲得理想的鍍液成 分。熱鍍生產(chǎn)線的鍍鍋系統(tǒng)是鋼帶和鍍液的一個巨大的反應(yīng)器，存在物質(zhì)的輸入和輸 出、熱量的傳入和傳出。鋼帶表面元素的溶解，撈取鍍液和加入合金錠等工藝過程都會對鍍 鍋內(nèi)鋅、鐵、鋁等元素的濃度分布和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生很大的影響。鍍鍋中各種元素的輸入和輸 出通過不斷地加入合金錠進(jìn)行補(bǔ)充，鋼帶和鍍液的反應(yīng)使鋼帶表面的物質(zhì)溶入鍍液，一部 分物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成合金渣，最后，鍍鍋中的元素一部分由鋼帶帶出鍍鍋，另一部分由撈 出的合金渣帶出鍍鍋。各種合金元素的分布除了和鋼帶帶入的物質(zhì)有關(guān)之外，還和鋼帶的 速度、鍍液溫度、鋼帶表面狀態(tài)、鋼種等等因素有關(guān)。以熱浸鍍純鋅為例，在450°C時Fe在 鋅液中的溶解度為0. 02%，當(dāng)鋅液的Fe含量高于它的溶解度時，鍍鍋內(nèi)Fe元素與Al或Zn 反應(yīng)生成鋅渣，鋅液中鐵含量越高，生成的鋅渣越多。底渣的生成量隨鋅液鋁含量的增加而 減少，浮渣的生成是隨著鋁含量的增加而增加。隨著鋅液溫度的降低和Al含量的增加，鋅 渣顆粒的數(shù)量和尺寸會提高，這不利于形成良好的表面質(zhì)量。所以，持續(xù)地?fù)迫″円?，進(jìn)行 成分分析是非常必要的。目前，由于我國熱鍍生產(chǎn)線不具備在生產(chǎn)過程中的鍍鍋內(nèi)鍍液的精確取樣裝置和 方法，鍍鍋內(nèi)鍍液的合金渣形成機(jī)理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究存在一定盲點(diǎn)，對于Fe2Al5、FeZn13等 形成過程研究存在不足，難以準(zhǔn)確控制鍍液成分。同時，國內(nèi)外鍍液一般采用借助取樣勺人 工取樣的方式，其存在兩大問題，一是鍍液取樣的深度不能確定，因此就不能確切反映鍍鍋 中不同區(qū)域的成分濃度；二是在取樣時，容易將合金渣帶入，從而影響了對鍍鍋成分中各種 元素含量的有效測定。因此現(xiàn)有方法存在取樣效率低、誤差高、人員操作安全性差等缺點(diǎn)， 難以進(jìn)行取樣數(shù)據(jù)的量化研究，僅能作為參考值。中國實(shí)用新型專利CN2622692Y公開了一 種“鋅鍋取樣裝置”，該裝置通過搖動手輪，經(jīng)鏈輪傳動裝置帶動取樣管上下運(yùn)動完成取樣， 適合于2米以上的鍍鍋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液精確取樣裝置及方法，能對不同深 度、不同區(qū)域的鍍液進(jìn)行電動控制采樣。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液精確取樣裝置，由電控 系統(tǒng)、異步電機(jī)、空壓系統(tǒng)和取樣器組成，其特征在于，所述取樣器9由異步電機(jī)控制在鍍 鍋18上方進(jìn)行橫向往復(fù)位移和上下位移，一個密閉器10與取樣器9相互配合，打開或關(guān)閉 取樣器9下部的撈閘口 9. 1。鍍鍋18上方有框架6，框架6 —端為1號異步電機(jī)5，1號異 步電機(jī)5驅(qū)動絲杠8旋轉(zhuǎn)，絲杠8驅(qū)動1號滑塊11帶動2號滑塊12在軌道7上往復(fù)運(yùn)動； 2號異步電機(jī)14和驅(qū)動器13均置于2號滑塊12上面，2號異步電機(jī)14通過驅(qū)動器13帶 動取樣器9和密閉器10向下降入或向上升出鍍鍋18中的鍍液19。密閉器10在氣缸16帶 動下打開或關(guān)閉取樣器9的撈閘口 9. 1，氣缸16由空壓系統(tǒng)2通過儲氣裝置3在電磁閥4 的控制下提供壓縮空氣，1號異步電機(jī)5、2號異步電機(jī)14、空壓系統(tǒng)2和電磁閥4均與電控 系統(tǒng)1連接。氣缸16經(jīng)活塞16. 3驅(qū)動一個楔形滑塊10. 3進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，楔形滑塊10. 3 的斜面與彈簧10. 4接觸，實(shí)現(xiàn)彈簧10. 4的壓縮和釋放。密閉器10可沿著取樣器9上下滑 動，密閉器10經(jīng)密閉器連接桿10.2帶動與密閉器頂蓋10. 1，取樣器9下端固連撈閘口 9. 1 ； 密閉器頂蓋10. 1在坡形導(dǎo)向端口 9. 13的引導(dǎo)下，可向下運(yùn)動密閉住撈閘口 9. 1 ；鍍液樣品 盛在取樣器殼體9. 11和取樣器底蓋9. 12圍成的空間中，取樣器殼體9. 11)和取樣器底蓋 9. 12的材質(zhì)為碳化鎢。本裝置具備保險功能，電控系統(tǒng)1控制裝置避免接觸三棍系統(tǒng)15、 爐鼻17、鍍鍋18和鋼帶20。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液精確取樣方法，由電控系統(tǒng)、異步 電機(jī)和取樣器相結(jié)合，其特征在于，按照電控系統(tǒng)1中預(yù)先設(shè)定的采樣流程，由1號異步電 機(jī)5控制取樣器9在鍍鍋18上方進(jìn)行橫向往復(fù)運(yùn)動；2號異步電機(jī)14驅(qū)動取樣器9和密 閉器10同步進(jìn)入鍍液，對不同深度、不同區(qū)域的鍍液進(jìn)行電動控制采樣；采樣過程中，密閉 器10相對取樣器9向下或向上移動，打開或關(guān)閉取樣器9的撈閘口 9. 1 ；完成采樣后，返回 初始位置。1號異步電機(jī)5驅(qū)動1號滑塊11帶動2號滑塊12在軌道7上往復(fù)運(yùn)動，運(yùn)行 距離為Imm 3500mm ；2號異步電機(jī)14驅(qū)動取樣器9和密閉器10上下運(yùn)動，從而離開或進(jìn) 入鍍鍋18中的鍍液19中，運(yùn)行距離為Imm 5000mm。氣缸16經(jīng)活塞16. 3驅(qū)動一個楔形 滑塊10. 3進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，楔形滑塊10. 3的斜面與彈簧10. 4接觸，實(shí)現(xiàn)彈簧10. 4的壓縮和 釋放，并帶動密閉器連接桿10. 2向上或向下運(yùn)動，離開或進(jìn)入鍍鍋18中的鍍液19。密閉 器10下部經(jīng)密閉器連接桿10. 2帶動密閉器頂蓋10. 1，在坡形導(dǎo)向端口 9. 13的引導(dǎo)下，向 下運(yùn)動，密閉住撈閘口 9. 1，將鍍液樣品盛在取樣器9中。1號異步電機(jī)5驅(qū)動1號滑塊11 的運(yùn)動速度為l_/s 100mm/s，運(yùn)行距離為 3500mm，精度為士5_。取樣器9和密 閉器10運(yùn)動速度為10mm/s 200mm/s，運(yùn)行距離為Imm 5000mm，精度為士5mm。鍍液19 的溫度為400°C 700°C，取樣器9和密閉器10工作溫度為400°C 750°C。本發(fā)明通過電控系統(tǒng)、異步電機(jī)和取樣器相結(jié)合的方式，在不影響生產(chǎn)線生產(chǎn)的 情況下，可精確地在鍍鋁、鍍鋁硅、鍍鋁鋅硅、鍍鋅鋁鎂、鍍鋅等不同鍍鍋內(nèi)各點(diǎn)進(jìn)行鍍液取 樣工作，確切反映鍍鍋中不同區(qū)域的成分濃度，且在取樣時，不會將合金渣帶入，可對鍍液 成分中的各種元素含量進(jìn)行有效測定。本發(fā)明具有較強(qiáng)的產(chǎn)品適用性，可實(shí)現(xiàn)對于鍍鍋內(nèi) 各個點(diǎn)進(jìn)行鍍液精確取樣工作，避免了人工取樣誤差，最大限度地保證取樣的完整性、一致 性和可重復(fù)性，為鍍液研究打下良好的基礎(chǔ)。


如圖2中A圖所示，活塞16. 3在氣缸16中氣體的驅(qū)動下，向前運(yùn)動，從而推動楔 形滑塊10. 3向下壓迫彈簧10. 4收縮。彈簧10. 4壓力增加，帶動密閉器連接桿10. 2向下 運(yùn)動，降入鍍鍋18中的鍍液19。反之，活塞16. 3在氣缸16中氣體的驅(qū)動下，向后運(yùn)動，楔 形滑塊10. 3向上運(yùn)動，彈簧10. 4壓力減小，密閉器連接桿10. 2受力減小，向上運(yùn)動，升出 鍍鍋18中的鍍液19。密閉器10和取樣器9均為桿狀結(jié)構(gòu)，密閉器10可以沿著取樣器9上下滑動，密閉 器10和取樣器9也可以一起上下移動，完成進(jìn)入和離開鍍液的動作。密閉器10下部固連有 密閉器連接桿10. 2，取樣器9下端固連有撈閘口 9. 1。參見圖2中的B圖所示，在采樣時， 密閉器連接桿10. 2向上帶動密閉器頂蓋10. 1，打開密閉器頂蓋10. 1 ；采樣結(jié)束時，密閉器 頂蓋10. 1在坡形導(dǎo)向端口 9. 13的引導(dǎo)下，向下運(yùn)動，密閉住撈閘口 9. 1，鍍液樣品盛在由取 樣器殼體9. 11和取樣器底蓋9. 12圍成的取樣器9中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的一個實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例是采用本發(fā)明的裝置及其方法，進(jìn)行熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液取樣和 研究。實(shí)驗(yàn)所選生產(chǎn)線為國內(nèi)某大型鋼鐵企業(yè)的美鋼聯(lián)法熱鍍鋅生產(chǎn)線，鍍鍋內(nèi)鋅液重量 為300噸，鍍鍋寬度為2. 5m,長度為3. Om,深度為2. 8m。鋅液成分為0. 2%鋁，微量Fe，其余 為純鋅。鋼帶為國內(nèi)某鋼廠生產(chǎn)的汽車板用高強(qiáng)度IF鋼，其化學(xué)成分板如表1所示，試驗(yàn) 鋼帶厚度為0. 4mm，熱鍍工藝制度見表2，取樣制度見表3。鍍液取樣研究。采用0. 75%硝酸酒精進(jìn)行試樣腐蝕，采用日本日立公司JSM-6480 型靶電壓為20KV的掃描電子顯微鏡進(jìn)行試樣界面掃描，如圖3和圖4所示。由圖3可知，鋅液中存在一定量的FeZn13相、Fe2Al5相等金屬間化合物。在純鋅的 基體上面，分布著直徑超過60 μ m的面渣和底渣的混合物，即FeZn13相和Fe2Al5相的混合 物。深色的底渣(以FeZn13相為主)直徑小于40 μ m，分散分布于純鋅基體上面。當(dāng)取樣 深度在2500mm，由圖4可知，此時鍍液中只有深色的底渣(以FeZn13相為主)和純鋅共存。 這是因?yàn)椋冨佒械匿X與帶鋼表面的鐵溶解于過飽和的鍍液中。在這種鍍液中，各種不同的 鋅渣不斷地析出并相互轉(zhuǎn)換，并形成了不同晶體結(jié)構(gòu)的金屬間化合物。根據(jù)Zn-Fe 二元合 金相圖或Zn-Fe三元合金相圖可知，分別為FeZn7相、Fe5Zn21相、FeZn13相。這些金屬間化 合物隨鍍液流動而長大并相互轉(zhuǎn)化。以上結(jié)論均與國內(nèi)外相關(guān)研究相吻合。表1化學(xué)成分 單位Wt %
權(quán)利要求
一種熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液精確取樣裝置，由電控系統(tǒng)、異步電機(jī)、空壓系統(tǒng)和取樣器組成，其特征在于，所述取樣器(9)由異步電機(jī)控制在鍍鍋(18)上方進(jìn)行橫向往復(fù)位移和上下位移，一個密閉器(10)與取樣器(9)相互配合，打開或關(guān)閉取樣器(9)下部的撈閘口(9.1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取樣裝置，其特征在于，鍍鍋(18)上方有框架(6)，框架(6) 一端為1號異步電機(jī)(5)，1號異步電機(jī)(5)驅(qū)動絲杠⑶旋轉(zhuǎn)，絲杠⑶驅(qū)動1號滑塊(11) 帶動2號滑塊(12)在軌道(7)上往復(fù)運(yùn)動；2號異步電機(jī)(14)和驅(qū)動器(13)均置于2號 滑塊(12)上面，2號異步電機(jī)(14)通過驅(qū)動器(13)帶動取樣器(9)和密閉器(10)向下降 入或向上升出鍍鍋(18)中的鍍液(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取樣裝置，其特征在于，密閉器(10)在氣缸(16)帶動下打開 或關(guān)閉取樣器(9)的撈閘口(9. 1)，氣缸(16)由空壓系統(tǒng)(2)通過儲氣裝置(3)在電磁閥 (4)的控制下提供壓縮空氣，1號異步電機(jī)(5)、2號異步電機(jī)(14)、空壓系統(tǒng)(2)和電磁閥 ⑷均與電控系統(tǒng)⑴連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的取樣裝置，其特征在于，氣缸(16)經(jīng)活塞(16.3)驅(qū)動一個 楔形滑塊(10.3)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，楔形滑塊(10.3)的斜面與彈簧(10.4)接觸，實(shí)現(xiàn)彈簧 (10. 4)的壓縮和釋放。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取樣裝置，其特征在于，密閉器(10)可沿著取樣器(9)上下 滑動，密閉器(10)經(jīng)密閉器連接桿(10. 2)帶動與密閉器頂蓋(10. 1)，取樣器(9)下端固連 撈閘口(9. 1)；密閉器頂蓋(10. 1)在坡形導(dǎo)向端口(9. 13)的引導(dǎo)下，可向下運(yùn)動密閉住撈 閘口(9. 1)；鍍液樣品盛在取樣器殼體(9. 11)和取樣器底蓋(9. 12)圍成的空間中，取樣器 殼體(9. 11)和取樣器底蓋(9. 12)的材質(zhì)為碳化鎢。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取樣裝置，其特征在于，本裝置具備保險功能，電控系統(tǒng)(1) 控制裝置避免接觸三棍系統(tǒng)(15)、爐鼻(17)、鍍鍋(18)和鋼帶(20)。
7.一種熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液精確取樣方法，由電控系統(tǒng)、異步電機(jī)和取樣器相結(jié)合，其 特征在于，按照電控系統(tǒng)⑴中預(yù)先設(shè)定的采樣流程，由1號異步電機(jī)(5)控制取樣器(9) 在鍍鍋(18)上方進(jìn)行橫向往復(fù)運(yùn)動；2號異步電機(jī)(14)驅(qū)動取樣器(9)和密閉器(10)同 步進(jìn)入鍍液，對不同深度、不同區(qū)域的鍍液進(jìn)行電動控制采樣；采樣過程中，密閉器(10)相 對取樣器(9)向下或向上移動，打開或關(guān)閉取樣器(9)的撈閘口(9. 1)；完成采樣后，返回 初始位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的取樣方法，其特征在于，1號異步電機(jī)(5)驅(qū)動1號滑塊(11) 帶動2號滑塊(12)在軌道(7)上往復(fù)運(yùn)動，運(yùn)行距離為Imm 3500mm ；2號異步電機(jī)(14) 驅(qū)動取樣器(9)和密閉器(10)上下運(yùn)動，從而離開或進(jìn)入鍍鍋(18)中的鍍液(19)中，運(yùn) 行距離為Imm 5000mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的取樣方法，其特征在于，氣缸(16)經(jīng)活塞(16.3)驅(qū)動一個 楔形滑塊(10.3)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，楔形滑塊(10.3)的斜面與彈簧(10.4)接觸，實(shí)現(xiàn)彈簧 (10. 4)的壓縮和釋放，并帶動密閉器連接桿(10. 2)向上或向下運(yùn)動，離開或進(jìn)入鍍鍋(18) 中的鍍液(19)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的取樣方法，其特征在于，密閉器(10)下部經(jīng)密閉器連接桿 (10. 2)帶動密閉器頂蓋(10. 1)，在坡形導(dǎo)向端口(9.13)的引導(dǎo)下，向下運(yùn)動，密閉住撈閘口(9. 1)，將鍍液樣品盛在取樣器(9)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的取樣方法，其特征在于，1號異步電機(jī)(5)驅(qū)動1號滑塊(11) 的運(yùn)動速度為lmm/s 100mm/s，運(yùn)行距離為Imm 3500mm，精度為士5mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的取樣方法，其特征在于，取樣器(9)和密閉器(10)運(yùn)動速度 為10mm/s 200mm/s，運(yùn)行距離為Imm 5000mm，精度為士5mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的取樣方法，其特征在于，鍍液(19)的溫度為400°C 700°C， 取樣器(9)和密閉器(10)工作溫度為400°C 750°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱鍍生產(chǎn)線鍍鍋鍍液精確取樣裝置及方法，所述裝置包括位于鍍鍋(18)上的框架(6)，框架(6)一端為1號異步電機(jī)(5)，1號異步電機(jī)(5)通過驅(qū)動絲杠(8)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動1號滑塊(11)帶動2號滑塊(12)在軌道(7)上往復(fù)運(yùn)動，2號異步電機(jī)(14)通過驅(qū)動器(13)帶動取樣器(9)和密閉器(10)降入或升出鍍液(19)，密閉器(10)在氣缸(16)帶動下打開或封閉取樣器(9)的撈閘口(9.1)，1號異步電機(jī)(5)、2號異步電機(jī)(14)、空壓系統(tǒng)(2)和電磁閥(4)均與電控系統(tǒng)(1)連接。本發(fā)明可精確地進(jìn)行鍍鍋內(nèi)各點(diǎn)的鍍液取樣，避免人工取樣誤差，保證取樣的完整性、一致性和可重復(fù)性。
文檔編號G01N1/10GK101949784SQ20101025389
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者張啟富, 郝曉東 申請人:中國鋼研科技集團(tuán)有限公司;新冶高科技集團(tuán)有限公司