专利名称：一种热镀生产线镀锅镀液精确取样装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种液体取样装置，特别是涉及一种热镀生产线镀锅镀液精确取样装 置及方法，属于对液体进行理化指标测定的取样工具技术领域。
背景技术：
现代连续带钢热镀生产线是冷轧厂生产高质量建筑、家电、汽车用热镀板的基础 设施，随着涂镀技术的发展，对建筑、家电和汽车用热镀板的表面质量的要求亦越来越高。 要想获得高质量的热镀板表面，首要的前提是必须合理地配制出熔融的镀液成分，而合理 配制镀液成分的基础是对镀液现状的精确分析，即必须建立在对熔融的镀液成分的精确化 验检测的基础之上，然后根据化验结果，通过合理调整合金锭配比，才能获得理想的镀液成 分。热镀生产线的镀锅系统是钢带和镀液的一个巨大的反应器，存在物质的输入和输 出、热量的传入和传出。钢带表面元素的溶解，捞取镀液和加入合金锭等工艺过程都会对镀 锅内锌、铁、铝等元素的浓度分布和化学反应产生很大的影响。镀锅中各种元素的输入和输 出通过不断地加入合金锭进行补充，钢带和镀液的反应使钢带表面的物质溶入镀液，一部 分物质发生反应，形成合金渣，最后，镀锅中的元素一部分由钢带带出镀锅，另一部分由捞 出的合金渣带出镀锅。各种合金元素的分布除了和钢带带入的物质有关之外，还和钢带的 速度、镀液温度、钢带表面状态、钢种等等因素有关。以热浸镀纯锌为例，在450°C时Fe在 锌液中的溶解度为0. 02%，当锌液的Fe含量高于它的溶解度时，镀锅内Fe元素与Al或Zn 反应生成锌渣，锌液中铁含量越高，生成的锌渣越多。底渣的生成量随锌液铝含量的增加而 减少，浮渣的生成是随着铝含量的增加而增加。随着锌液温度的降低和Al含量的增加，锌 渣颗粒的数量和尺寸会提高，这不利于形成良好的表面质量。所以，持续地捞取镀液，进行 成分分析是非常必要的。目前，由于我国热镀生产线不具备在生产过程中的镀锅内镀液的精确取样装置和 方法，镀锅内镀液的合金渣形成机理和结构特点研究存在一定盲点，对于Fe2Al5、FeZn13等 形成过程研究存在不足，难以准确控制镀液成分。同时，国内外镀液一般采用借助取样勺人 工取样的方式，其存在两大问题，一是镀液取样的深度不能确定，因此就不能确切反映镀锅 中不同区域的成分浓度；二是在取样时，容易将合金渣带入，从而影响了对镀锅成分中各种 元素含量的有效测定。因此现有方法存在取样效率低、误差高、人员操作安全性差等缺点， 难以进行取样数据的量化研究，仅能作为参考值。中国实用新型专利CN2622692Y公开了一 种“锌锅取样装置”，该装置通过摇动手轮，经链轮传动装置带动取样管上下运动完成取样， 适合于2米以上的镀锅。

发明内容
本发明目的是提供一种热镀生产线镀锅镀液精确取样装置及方法，能对不同深 度、不同区域的镀液进行电动控制采样。
为达到上述目的，本发明提供了一种热镀生产线镀锅镀液精确取样装置，由电控 系统、异步电机、空压系统和取样器组成，其特征在于，所述取样器9由异步电机控制在镀 锅18上方进行横向往复位移和上下位移，一个密闭器10与取样器9相互配合，打开或关闭 取样器9下部的捞闸口 9. 1。镀锅18上方有框架6，框架6 —端为1号异步电机5，1号异 步电机5驱动丝杠8旋转，丝杠8驱动1号滑块11带动2号滑块12在轨道7上往复运动； 2号异步电机14和驱动器13均置于2号滑块12上面，2号异步电机14通过驱动器13带 动取样器9和密闭器10向下降入或向上升出镀锅18中的镀液19。密闭器10在气缸16带 动下打开或关闭取样器9的捞闸口 9. 1，气缸16由空压系统2通过储气装置3在电磁阀4 的控制下提供压缩空气，1号异步电机5、2号异步电机14、空压系统2和电磁阀4均与电控 系统1连接。气缸16经活塞16. 3驱动一个楔形滑块10. 3进行往复运动，楔形滑块10. 3 的斜面与弹簧10. 4接触，实现弹簧10. 4的压缩和释放。密闭器10可沿着取样器9上下滑 动，密闭器10经密闭器连接杆10.2带动与密闭器顶盖10. 1，取样器9下端固连捞闸口 9. 1 ； 密闭器顶盖10. 1在坡形导向端口 9. 13的引导下，可向下运动密闭住捞闸口 9. 1 ；镀液样品 盛在取样器壳体9. 11和取样器底盖9. 12围成的空间中，取样器壳体9. 11)和取样器底盖 9. 12的材质为碳化钨。本装置具备保险功能，电控系统1控制装置避免接触三棍系统15、 炉鼻17、镀锅18和钢带20。本发明进一步提供了一种热镀生产线镀锅镀液精确取样方法，由电控系统、异步 电机和取样器相结合，其特征在于，按照电控系统1中预先设定的采样流程，由1号异步电 机5控制取样器9在镀锅18上方进行横向往复运动；2号异步电机14驱动取样器9和密 闭器10同步进入镀液，对不同深度、不同区域的镀液进行电动控制采样；采样过程中，密闭 器10相对取样器9向下或向上移动，打开或关闭取样器9的捞闸口 9. 1 ；完成采样后，返回 初始位置。1号异步电机5驱动1号滑块11带动2号滑块12在轨道7上往复运动，运行 距离为Imm 3500mm ；2号异步电机14驱动取样器9和密闭器10上下运动，从而离开或进 入镀锅18中的镀液19中，运行距离为Imm 5000mm。气缸16经活塞16. 3驱动一个楔形 滑块10. 3进行往复运动，楔形滑块10. 3的斜面与弹簧10. 4接触，实现弹簧10. 4的压缩和 释放，并带动密闭器连接杆10. 2向上或向下运动，离开或进入镀锅18中的镀液19。密闭 器10下部经密闭器连接杆10. 2带动密闭器顶盖10. 1，在坡形导向端口 9. 13的引导下，向 下运动，密闭住捞闸口 9. 1，将镀液样品盛在取样器9中。1号异步电机5驱动1号滑块11 的运动速度为l_/s 100mm/s，运行距离为 3500mm，精度为士5_。取样器9和密 闭器10运动速度为10mm/s 200mm/s，运行距离为Imm 5000mm，精度为士5mm。镀液19 的温度为400°C 700°C，取样器9和密闭器10工作温度为400°C 750°C。本发明通过电控系统、异步电机和取样器相结合的方式，在不影响生产线生产的 情况下，可精确地在镀铝、镀铝硅、镀铝锌硅、镀锌铝镁、镀锌等不同镀锅内各点进行镀液取 样工作，确切反映镀锅中不同区域的成分浓度，且在取样时，不会将合金渣带入，可对镀液 成分中的各种元素含量进行有效测定。本发明具有较强的产品适用性，可实现对于镀锅内 各个点进行镀液精确取样工作，避免了人工取样误差，最大限度地保证取样的完整性、一致 性和可重复性，为镀液研究打下良好的基础。


如图2中A图所示，活塞16. 3在气缸16中气体的驱动下，向前运动，从而推动楔 形滑块10. 3向下压迫弹簧10. 4收缩。弹簧10. 4压力增加，带动密闭器连接杆10. 2向下 运动，降入镀锅18中的镀液19。反之，活塞16. 3在气缸16中气体的驱动下，向后运动，楔 形滑块10. 3向上运动，弹簧10. 4压力减小，密闭器连接杆10. 2受力减小，向上运动，升出 镀锅18中的镀液19。密闭器10和取样器9均为杆状结构，密闭器10可以沿着取样器9上下滑动，密闭 器10和取样器9也可以一起上下移动，完成进入和离开镀液的动作。密闭器10下部固连有 密闭器连接杆10. 2，取样器9下端固连有捞闸口 9. 1。参见图2中的B图所示，在采样时， 密闭器连接杆10. 2向上带动密闭器顶盖10. 1，打开密闭器顶盖10. 1 ；采样结束时，密闭器 顶盖10. 1在坡形导向端口 9. 13的引导下，向下运动，密闭住捞闸口 9. 1，镀液样品盛在由取 样器壳体9. 11和取样器底盖9. 12围成的取样器9中。
具体实施例方式下面结合附图介绍本发明的一个实施例。本发明的实施例是采用本发明的装置及其方法，进行热镀生产线镀锅镀液取样和 研究。实验所选生产线为国内某大型钢铁企业的美钢联法热镀锌生产线，镀锅内锌液重量 为300吨，镀锅宽度为2. 5m,长度为3. Om,深度为2. 8m。锌液成分为0. 2%铝，微量Fe，其余 为纯锌。钢带为国内某钢厂生产的汽车板用高强度IF钢，其化学成分板如表1所示，试验 钢带厚度为0. 4mm，热镀工艺制度见表2，取样制度见表3。镀液取样研究。采用0. 75%硝酸酒精进行试样腐蚀，采用日本日立公司JSM-6480 型靶电压为20KV的扫描电子显微镜进行试样界面扫描，如图3和图4所示。由图3可知，锌液中存在一定量的FeZn13相、Fe2Al5相等金属间化合物。在纯锌的 基体上面，分布着直径超过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相为主)直径小于40 μ m，分散分布于纯锌基体上面。当取样 深度在2500mm，由图4可知，此时镀液中只有深色的底渣(以FeZn13相为主)和纯锌共存。 这是因为，镀锅中的铝与带钢表面的铁溶解于过饱和的镀液中。在这种镀液中，各种不同的 锌渣不断地析出并相互转换，并形成了不同晶体结构的金属间化合物。根据Zn-Fe 二元合 金相图或Zn-Fe三元合金相图可知，分别为FeZn7相、Fe5Zn21相、FeZn13相。这些金属间化 合物随镀液流动而长大并相互转化。以上结论均与国内外相关研究相吻合。表1化学成分 单位Wt %
权利要求
一种热镀生产线镀锅镀液精确取样装置，由电控系统、异步电机、空压系统和取样器组成，其特征在于，所述取样器(9)由异步电机控制在镀锅(18)上方进行横向往复位移和上下位移，一个密闭器(10)与取样器(9)相互配合，打开或关闭取样器(9)下部的捞闸口(9.1)。
2.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，镀锅(18)上方有框架(6)，框架(6) 一端为1号异步电机(5)，1号异步电机(5)驱动丝杠⑶旋转，丝杠⑶驱动1号滑块(11) 带动2号滑块(12)在轨道(7)上往复运动；2号异步电机(14)和驱动器(13)均置于2号 滑块(12)上面，2号异步电机(14)通过驱动器(13)带动取样器(9)和密闭器(10)向下降 入或向上升出镀锅(18)中的镀液(19)。
3.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，密闭器(10)在气缸(16)带动下打开 或关闭取样器(9)的捞闸口(9. 1)，气缸(16)由空压系统(2)通过储气装置(3)在电磁阀 (4)的控制下提供压缩空气，1号异步电机(5)、2号异步电机(14)、空压系统(2)和电磁阀 ⑷均与电控系统⑴连接。
4.根据权利要求3所述的取样装置，其特征在于，气缸(16)经活塞(16.3)驱动一个 楔形滑块(10.3)进行往复运动，楔形滑块(10.3)的斜面与弹簧(10.4)接触，实现弹簧 (10. 4)的压缩和释放。
5.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，密闭器(10)可沿着取样器(9)上下 滑动，密闭器(10)经密闭器连接杆(10. 2)带动与密闭器顶盖(10. 1)，取样器(9)下端固连 捞闸口(9. 1)；密闭器顶盖(10. 1)在坡形导向端口(9. 13)的引导下，可向下运动密闭住捞 闸口(9. 1)；镀液样品盛在取样器壳体(9. 11)和取样器底盖(9. 12)围成的空间中，取样器 壳体(9. 11)和取样器底盖(9. 12)的材质为碳化钨。
6.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，本装置具备保险功能，电控系统(1) 控制装置避免接触三棍系统(15)、炉鼻(17)、镀锅(18)和钢带(20)。
7.一种热镀生产线镀锅镀液精确取样方法，由电控系统、异步电机和取样器相结合，其 特征在于，按照电控系统⑴中预先设定的采样流程，由1号异步电机(5)控制取样器(9) 在镀锅(18)上方进行横向往复运动；2号异步电机(14)驱动取样器(9)和密闭器(10)同 步进入镀液，对不同深度、不同区域的镀液进行电动控制采样；采样过程中，密闭器(10)相 对取样器(9)向下或向上移动，打开或关闭取样器(9)的捞闸口(9. 1)；完成采样后，返回 初始位置。
8.根据权利要求7所述的取样方法，其特征在于，1号异步电机(5)驱动1号滑块(11) 带动2号滑块(12)在轨道(7)上往复运动，运行距离为Imm 3500mm ；2号异步电机(14) 驱动取样器(9)和密闭器(10)上下运动，从而离开或进入镀锅(18)中的镀液(19)中，运 行距离为Imm 5000mm。
9.根据权利要求7所述的取样方法，其特征在于，气缸(16)经活塞(16.3)驱动一个 楔形滑块(10.3)进行往复运动，楔形滑块(10.3)的斜面与弹簧(10.4)接触，实现弹簧 (10. 4)的压缩和释放，并带动密闭器连接杆(10. 2)向上或向下运动，离开或进入镀锅(18) 中的镀液(19)。
10.根据权利要求7所述的取样方法，其特征在于，密闭器(10)下部经密闭器连接杆 (10. 2)带动密闭器顶盖(10. 1)，在坡形导向端口(9.13)的引导下，向下运动，密闭住捞闸口(9. 1)，将镀液样品盛在取样器(9)中。
11.根据权利要求7所述的取样方法，其特征在于，1号异步电机(5)驱动1号滑块(11) 的运动速度为lmm/s 100mm/s，运行距离为Imm 3500mm，精度为士5mm。
12.根据权利要求7所述的取样方法，其特征在于，取样器(9)和密闭器(10)运动速度 为10mm/s 200mm/s，运行距离为Imm 5000mm，精度为士5mm。
13.根据权利要求7所述的取样方法，其特征在于，镀液(19)的温度为400°C 700°C， 取样器(9)和密闭器(10)工作温度为400°C 750°C。
全文摘要
本发明涉及一种热镀生产线镀锅镀液精确取样装置及方法，所述装置包括位于镀锅(18)上的框架(6)，框架(6)一端为1号异步电机(5)，1号异步电机(5)通过驱动丝杠(8)旋转驱动1号滑块(11)带动2号滑块(12)在轨道(7)上往复运动，2号异步电机(14)通过驱动器(13)带动取样器(9)和密闭器(10)降入或升出镀液(19)，密闭器(10)在气缸(16)带动下打开或封闭取样器(9)的捞闸口(9.1)，1号异步电机(5)、2号异步电机(14)、空压系统(2)和电磁阀(4)均与电控系统(1)连接。本发明可精确地进行镀锅内各点的镀液取样，避免人工取样误差，保证取样的完整性、一致性和可重复性。
文档编号G01N1/10GK101949784SQ20101025389
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者张启富, 郝晓东 申请人:中国钢研科技集团有限公司;新冶高科技集团有限公司