[发明专利]一种热浸镀镀层厚度控制的模拟实验设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料的镀覆，特别是涉及热浸镀镀层厚度控制的 模拟实验设备及方法。

背景技术

镀层厚度控制工艺是钢带连续热镀锌生产中重要的工艺环节，其 控制的精度和稳定性决定了镀层质量和表面形貌。镀层控制装置是镀 锌生产线的最重要设备之一，决定了产品的镀层厚度，影响了产品的 表面质量。当具有一定速度的钢带从镀锅内拉出时，钢带附近的镀液 受到钢带的泵升作用，以一定速度随钢带一起带出镀锅表面。虽然， 在重力作用下，会有一部分镀液回流进锌锅。但是，黏附在钢带表面 的镀液仍要远多于镀层所需的数量，而且镀层表面的均匀性和平整性 较差。因此，镀层厚度控制装置通过调节喷吹压力、装置与钢带距离、 喷吹转角等工艺参数，控制和保证吹出的气幕以一定速度劈开黏附在 钢带表面的镀液后，对钢带产生撞击作用，气流外围有一部分气体被 弹回来，而气流中心的气体层沿着钢带表面向下或向上运动。这样， 沿钢带表面向下流动的一部分气体对于被劈开的镀液就产生了向下的 压力，使其与钢带剥离，从而控制镀层厚度。目前，国内外几乎所有 的热镀锌生产线均采用这种镀层厚度控制工艺。但是，这种镀层厚度 控制工艺涉及的参数繁多，喷嘴与钢带距离、喷嘴旋转角度、气流压 力、镀液温度、镀液种类、浸镀时间、气流喷吹时间等参数关系复杂。

国内外相关研究人员对于镀锌生产线厚度控制的工艺研究主要采 用两种方法：1)采用大型生产线和中试生产线的方法，直接进行镀层 厚度的在线控制与实验研究。这种方法耗资巨大，参与人员众多，喷 吹压力、装置与钢带距离、喷吹转角等工艺参数调整复杂，只能进行 简单的厚度控制和调整工作，并不适合进行镀层控制的工艺研究；2) 采用实验室装置进行工艺模拟的研究方法。德国、奥地利、日本等国 家相继研发了镀层厚度控制的实验室模拟装置。但是，镀层厚度控制 工艺和控制参数是错综复杂的，影响镀层厚度的因素有很多，上述实 验室模拟装置只是通过调解气体喷吹压力的方式进行镀层厚度控制， 装置结构简单，存在诸多不确定因素和数据误差，无法进行喷吹转角、 钢带速度、装置与试样距离等关键参数的模拟研究，难以实现对于现 场工艺的有效模拟研究。

发明内容

本发明的目的是提出一种热浸镀镀层厚度控制的实验室模拟设 备，该设备可实现热浸镀镀层厚度控制过程中喷吹转角、钢带速度、 镀锌装置与试样距离等关键参数的模拟研究。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种热浸镀镀层厚度控制模拟实验设备，用于检测镀层的喷吹压 力，其中，该设备还用于检测镀层的喷吹角度、试样速度和实验设备 与试样的间距，它包括：

位于该设备中间并垂直放置的驱动装置5，用于驱动试样8浸入和 离开镀液9；

驱动装置5两侧对称排列的、可旋转和上下左右移动的喷嘴7；

多个位置传感器，用于分别采集旋转装置6、驱动装置5和驱动装 置5左右两侧的多个位置信号，分别通过信号采集器14与主控电脑15 连接。

空压机系统11和气压调节器12通过气体通道3与旋转装置6和 喷嘴7相连接。

与喷嘴7相联的旋转装置6和喷嘴驱动装置1在导轨4上运行； 运行最大行程为65mm。

所述多个位置传感器包括第一至第六位置传感器13.1、13.2、13.3、 13.4、13.5、13.6，其中，第一、第六位置传感器13.1、13.6分别位于 左右对称分布的两组喷嘴驱动装置1的上面，第二、第五位置传感器 13.2、12.5分别位于左右对称分布的两组旋转装置6的外侧，第三、第 四位置传感器13.3、13.4位于该设备垂直中轴线上，并分别高于和低 于旋转装置6。

所述镀液9置于加热装置10内。

本发明的另一目的是提出一种使用上述模拟设备的热浸镀镀层厚 度控制的模拟实验方法。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种热浸镀镀层厚度控制的模拟实验设备的模拟实验方法，用于 检测镀层的喷吹压力，其中，还用于检测镀层的喷吹角度、试样速度 和实验设备与试样的间距，该方法包括以下步骤：

a)将试样8在驱动装置5的驱动下，以0.1-1.5m/s的速度浸入镀 液9中；

b)试样8在镀液9中浸镀时间为0.5～10s；

c)在喷嘴7的喷吹气体压力为0.01MPa～1MPa的范围内调整并 记录该压力；