Способ нанесения покрытия на поверхность лентообразной заготовки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и устройствам для нанесения покрытий на поверхности лентообразных заготовок, в частности лент из цветных металлов и стали с металлическим покрытием. Заготовка без изменения направления движения пропускается через емкость, содержащую расплавленный материал покрытия и имеющую под зеркалом расплавленной ванны проходной канал, в котором в материале покрытия наводят бегущее электромагнитное поле посредством индукционных токов, вызывающих электромагнитную силу для удержания материала покрытия. Для того, чтобы достигнуть успокоения расплава в проходном канале (а также в емкости) и обеспечить высокую степень уравновешенности гидростатических и электромагнитных сил, в направлении против бегущего поля вблизи емкости наводят постоянное поле постоянного или переменного тока, которое подавляет движение в материале покрытия. Для этого над индукторами по обе стороны проходного канала устанавливается еще один ферромагнитный сердечник, который снабжен обмотками, проходящими параллельно обмоткам индуктора и подключаемыми к источнику постоянного или переменного напряжения. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам для осуществления способов нанесения покрытия на поверхность лентообразной заготовки, в частности ленты из цветного металла или стали с металлическим покрытием, при котором заготовка без изменения направления ее движения пропускается через емкость, содержащую расплавленный материал покрытия и имеющий под зеркалом расплавленной ванны проходной канал, в котором бегущее электромагнитное поле наводит в материале покрытия индукционные токи, вызывающие во взаимодействии с бегущим электромагнитным полем электромагнитную силу для удержания материала покрытия.

Такой способ и такое устройство известны из авт. св. СССР N 1157125, кл. C 23 C 2/00, 1985, относящегося к нанесению покрытий на движущиеся ленты. Для того, чтобы избежать вытекания расплавленного материала покрытия через проходной канал, находящийся на нижней стороне емкости, применяется принцип индукционного насоса. В таких насосах для нагнетания жидкого металла используются силы, создаваемые индукционным действием для того, чтобы привести металл в движение с полем и создать необходимое давление насоса. Поместив такой индукционный насос под емкостью ванны и приняв меры для того, чтобы давление, созданное в канале индукционным насосом, соответствовало гидростатическому давлению расплавленного материала покрытия, можно воспрепятствовать вытеканию материала покрытия. Для этого индуктор включается таким образом, что бегущее поле движется по дну емкости, вследствие чего достигается эффект обратного потока.

В результате взаимодействия магнитного поля с токами, индуцируемыми в жидком материале покрытия, возникают электромагнитные силы вдоль всей длины канала в диапазоне индуктора. Ввиду сложения электромагнитных сил, которые действуют в каждом поперечном сечении вдоль канала, возрастает давление, созданное этими силами вдоль канала в направлении дна резервуара. Теоретически устранение вытекания через канал должно иметь место на длине, на которой давление, развиваемое наносным действием индукционного насоса, равно гидростатическому давлению в емкости.

Однако на практике оказалось, что электромагнитное действие в проходном канале изменяется по сложной схеме, ибо необходимо учесть, что материал покрытия представляет собой жидкость, слои которой сдвигаются относительно друг друга. Особенно в плоских широких проходных каналах, которые используются для пропускания лентообразного материала, электромагнитные силы распределены по поперечному сечению канала неравномерно и могут у концов принимать нулевое значение, если индукторы не выполнить соответствующим образом так, чтобы достигнуть возможно более равномерного распределения.

В любом случае в зоне вытекания из емкости это неравномерное распределение магнитных сил проявляется в проходном канале тем, что возникают завихрения такого рода, что материал покрытия в середине канала движется в направлении бегущего поля, а в боковой зоне под влиянием равномерного гидростатического давления - в противоположном направлении. Вследствие высокой скорости потока канал подвергается повышенному износу.

Задача изобретения состоит в том, чтобы путем устранения описанного выше недостатка создать способ и устройство рассматриваемого рода, при которых достигается успокоение расплава в проходном канале, а также в емкости и обеспечивается высокая степень уравновешенности между гидростатическими и электромагнитными силами.

Для решения этой задачи согласно изобретению предлагается способ, отличающийся тем, что на бегущее поле вблизи емкости накладывается постоянное поле постоянного или переменного тока, которое препятствует движению в материале покрытия. Если постоянное поле направлено против направления бегущего поля, электромагнитные силы подавляются прежде всего в зоне входа проходного канала в емкость, благодаря чему уравниваются неравные силы в этом месте.

Устройство для осуществления данного способа с находящимися по обеим сторонам проходного канала индукторами трехфазного тока, создающими в материале покрытия индукционные токи и состоящими из пакетов активной стали с обмотками, уложенными в пазах, расположенных поперек проходного канала, совершенствуется согласно изобретению тем, что над этими индукторами по обеим сторонам проходного канала устанавливается еще один ферромегнитный сердечник, который снабжен обмотками, проходящими параллельно обмоткам индукторов и подключаемыми к источнику постоянного или переменного тока. Благодаря этим дополнительным обмоткам на бегущее поле можно наложить предлагаемое согласно данному способу постоянное поле, способствующее успокоению материала покрытия в этой зоне.

Согласно другому признаку изобретения предусматривается, что ферромагнитные сердечники обмоток, подключаемые к источнику постоянного или переменного тока, имеют L-образную форму, причем каждый раз одна сторона этого очертания прилегает торцом к ферромагнитному сердечнику индуктора, а вторая обращена торцом к подводящему каналу. Благодаря L-образной форме ферромагнитных сердечников, изогнутых под прямым углом, магнитное поле дополнительной обмотки направлено таким образом, что на электромагнитную силу, возникающую под действием бегущего поля, накладывается соответствующая противодействующая сила.

Согласно другому полезному признаку изобретения предусматривается, что обращенные в сторону проходного канала стороны L-образного ферромагнитного сердечника отодвинуты от проходного канала посередине дальше, чем по бокам. Этим учитывается неравномерное распределение электромагнитных сил в проходном канале, например по бокам проходного канала расстояние между боковыми сторонами может составлять лишь 10% от расстояния до середины канала. Переходный участок является непрерывным.

При помощи предлагаемого изобретения можно не только увеличить срок службы металлического канала, но и уменьшить опасность окисления в материале покрытия и улучшить качество нанесения покрытия.

На фиг. 1 показан пример выполнения данного изобретения, описываемый ниже; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

В жаропрочной емкости B содержится расплавленный материал покрытия Z, например цинк. Через имеющийся в дне емкости B проходной канал 5 из керамического материала снизу вверх поступает заготовка, на которую наносится покрытие, например, стальная лента S.

Выступающий вниз из дна емкости B проходной канал 5 имеет с двух сторон индукторы, которые состоят из пакетов активной стали 1 с обмотками 2, уложенных в пазах. Эти обмотки 2 подключены к источнику трехфазного тока, вследствие чего в индукторах создается бегущее поле, электромагнитные силы в котором, возникающие во взаимодействии с электромагнитным бегущим полем, направлены вверх. Благодаря этому устраняется вытекание материала покрытия Z из проходного канала 5, если электромагнитные силы находятся в равновесии с гидростатическими силами в материале покрытия Z.

Поскольку создаваемое в индукторах бегущее поле является неравномерным вдоль ширины канала, в зоне проходного канала вблизи дна образуются завихрения, приводящие к циркуляции материала покрытия в этой зоне и в емкости B. Для того, чтобы восприпятствовать этому, дополнительно к ферромагнитным сердечникам индукторов предусматриваются еще ферромагнитные сердечники 3 между емкостью B и индукторами, которые тоже снабжены обмоткой 4. Однако эта обмотка подключена к источнику постоянного или переменного напряжения, вследствие чего создается постоянное электромагнитное поле, которое создает силу, направленную против электромагнитных сил, возникающих в бегущем поле. Вследствие этого в верхней зоне проходного канала 5 подавляются завихрения в материале покрытия и движение ванны в значительной мере успокаивается.

Из чертежей видно, что ферромагнитные сердечники 3 дополнительных обмоток имеют L-образную форму, причем более длинная сторона очертания прилегает к проходному каналу 5, а более короткая - к ферромагнитному сердечнику индуктора.

Как видно из поперечного разреза, средний участок торцовой стороны L-образного очертания расположен на большем расстоянии от наружной стенки проходного канала, чем боковые стороны. Этим учитывается неравномерное распределение электромагнитных сил от бегущего поля и достигается уравновешивающее воздействие на материал покрытия.

В устройстве согласно изобретению емкость B и проходной канал выполнены сменными, что служит как для пропускания различных расплавленных материалов покрытия, так и для применения проходного канала различных размеров.

Кроме того, эта сменность позволяет легко и быстро осуществлять ремонт и/или обслуживание устройства.

Формула изобретения

1. Способ нанесения покрытия на поверхность лентообразной заготовки в частности на ленту из цветных металлов или стали с металлическим покрытием, при котором заготовку без изменения направления движения пропускают через емкость, содержащую расплавленный металл покрытия и имеющую под зеркалом расплавленного материала проходной канал, в котором в материал покрытия наводят бегущее электромагнитное поле посредством индукционных токов, вызывающих электромагнитную силу для удержания материала покрытия, отличающийся тем, что вблизи емкости в направлении против бегущего поля накладывают постоянное поле постоянного или переменного тока, которое подавляет движение в материале покрытия.

2. Устройство для нанесения покрытия на поверхность лентообразной заготовки, содержащее емкость с расплавленным материалом покрытия, под зеркалом которого расположен проходной канал, и установленные по обеим сторонам проходного канала индукторы трехфазного тока, создающие в материале покрытия индукционные токи, отличающееся тем, что индукторы трехфазного тока состоят из пакетов активной стали с обмотками, уложенными в пазах, расположенных поперек проходного канала, между емкостью и индукторами трехфазного тока с обеих сторон проходного канала установлен ферромагнитный сердечник с обмотками, параллельными обмоткам индукторов трехфазного тока и подключенными к источнику постоянного или переменного тока.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ферромагнитные сердечники обмоток, подключенных к источнику постоянного или переменного тока, имеют L-образную форму, одна сторона каждого из которых прилегает своим торцом к ферромагнитному сердечнику индуктора трехфазного тока, а другая сторона обращена торцом к проходному каналу.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что направленные в сторону проходного канала стороны L-образного ферромагнитного сердечника посередине отодвинуты от проходного канала дальше, чем по бокам.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что емкость и проходной канал выполнены сменными для пропускания различных расплавленных материалов покрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2