專利名稱：連續(xù)地?zé)峤拷饘賻е斜３秩刍饘俚难b置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在連續(xù)地?zé)峤拷饘賻r(shí)用來保持熔化金屬的裝置。更加具體地說，本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)熱浸涂金屬帶的熔化金屬保持裝置，在該裝置中，金屬帶通過填充有熔化過的噴涂金屬的容器，并且在噴涂過程期間，使用了電磁場，從而使熔化金屬穩(wěn)定地浮動(dòng)。
背景技術(shù)：
在連續(xù)地?zé)峤拷饘賻r(shí)，金屬帶連續(xù)地通過填充有熔化金屬的容器，該熔化金屬用作噴涂溶液。如圖15所示，在傳統(tǒng)的連續(xù)熱浸涂方法中，容器83填充有熔化金屬81，借助使用鋁、鋅或者這些金屬的合金作為金屬溶液，該熔化金屬通過使金屬熔化來得到，并且使用沉輥(sink roll)和穩(wěn)定輥86連續(xù)地供給到容器83中的金屬帶89被浸入到熔化金屬81中，之后從容器83中移走金屬帶89。
沉輥85改變金屬帶89的運(yùn)動(dòng)方向，穩(wěn)定輥86調(diào)節(jié)金屬帶89的輸送狀態(tài)。沉輥85和穩(wěn)定輥86被浸入到容器83內(nèi)的熔化金屬81中，并且沉輥85和穩(wěn)定輥86的軸向件通過套-套筒結(jié)構(gòu)來支撐并且不能使用潤滑作用，因?yàn)槿萜?3內(nèi)的環(huán)境溫度較高。
這時(shí)，形成沉輥85和穩(wěn)定輥86的零件與熔化金屬81進(jìn)行反應(yīng)從而產(chǎn)生了金屬化合物。如果作為結(jié)果而形成的雜質(zhì)被粘附到金屬帶89的表面上，那么金屬帶89在這種狀態(tài)下被壓縮從而降低了金屬帶89的質(zhì)量。
此外，在沒有使用潤滑劑的情況下，沉輥和穩(wěn)定輥85和86的軸向件的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了軸向件的磨損。這引起金屬帶89振動(dòng)，從而產(chǎn)生了這樣的缺點(diǎn)，如在金屬帶89上形成了條紋型狀，或者使得噴涂量產(chǎn)生了不同。
為了解決這些問題，需要使用這樣的容器結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，這些輥沒有被浸沒到熔化金屬中。在這點(diǎn)上，公開了熔化金屬方法，該方法不需要使用浸沒到熔化金屬中的金屬帶支撐輥。在這種方法中，金屬帶通過其進(jìn)行供給的開口形成于容器的下部中。要鍍的金屬帶通過該開口 而被供給到熔化金屬的下部，然后通過上部從容器中取出。提供了一種防止熔化金屬通過開口出來的結(jié)構(gòu)。
就在這種方法(在這種方法中不使用被浸沒到熔化金屬中的輥?zhàn)?中防止熔化金屬通過開口出來的結(jié)構(gòu)而言，日本專利No.63-109148公開了一種方法，在該方法中，借助氣體壓力室(該氣體壓力室被安裝在容器開口的附近)所得到的氣體壓力被用來支撐熔化金屬的重量，以致使它進(jìn)行浮動(dòng)。此外，日本專利No.63-303045公開了一種方法，在該方法中，直流(DC)磁體被安裝在開口區(qū)域內(nèi)，從而把直流供給到熔化金屬中，以致它被所產(chǎn)生的電磁力所浮起。
此外，US專利No.5665437和日本專利No.63-310949把線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)安裝在容器的開口區(qū)域內(nèi)，從而形成了運(yùn)動(dòng)磁場。其結(jié)果所形成的電磁力使熔化金屬浮動(dòng)。美國專利No.5897683公開了一種保持方法，該方法使用了交流(AC)電磁鐵和導(dǎo)電塊所產(chǎn)生的電磁力，而該電磁鐵被安裝在容器開口的附近，該導(dǎo)電塊位于容器的特殊區(qū)域內(nèi)，該方法還使用了借助在開口下方提供氣體壓力室所得到的氣體壓力，因此熔化金屬不能從開口出來。
但是，在上述所公開的結(jié)構(gòu)和方法之中，在使用氣體壓力使熔化金屬浮起的方法中，難以使氣體壓力室保持均勻的壓力，并且產(chǎn)生了較大的噪聲。此外，如果氣體滲入熔化金屬，那么在熔化金屬內(nèi)形成了氣泡。
在使用DC磁體和DC源來保持熔化金屬的方法中，DC電流可以通過金屬帶來影響周圍設(shè)備。這對使用者產(chǎn)生了安全危險(xiǎn)。
此外，在把線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)安裝在容器開口的區(qū)域內(nèi)從而使熔化金屬浮起的方法中，通過開口的金屬帶可以被變形。
最后，在同時(shí)使用AC電磁鐵和氣體壓力室來使熔化金屬浮起的方法中，使用這兩種結(jié)構(gòu)使得費(fèi)用較大，并且氣體可以滲入熔化金屬中從而在其中形成了氣泡。此外，不僅難以使浸入到熔化金屬中的導(dǎo)體保持原始形狀，而且難以保持熔化金屬本身的化學(xué)成分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У娜刍饘俦３盅b置，在該裝置中，電磁力產(chǎn)生裝置由電磁鐵芯和電磁線圈形成，該電磁力產(chǎn)生裝置被安裝在容器下部的附近，因此熔化金屬不能通過容器底表面的開口出來。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У娜刍饘俦３盅b置，在該裝置中，容器內(nèi)的熔化金屬通過外部通道進(jìn)行循環(huán)，從而從下部把熔化金屬重新供給到容器中，因此在容器的底表面的開口區(qū)域內(nèi)保持了更加穩(wěn)定的熔化金屬的浮動(dòng)狀態(tài)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У娜刍饘俦３盅b置，在該裝置中，熔化金屬固化層被人工地形成于容器短側(cè)的下部內(nèi)，因此可以更加穩(wěn)定地保持熔化金屬的浮動(dòng)狀態(tài)。
一種用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У娜刍饘俦３盅b置，它包括容器，該容器的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形，該容器在底表面上形成槽形開口，該容器裝有熔化金屬；輔助容器，它沿著容器上端的外圓周形成料斗形狀，并且用來暫時(shí)儲(chǔ)存從容器上端溢出的熔化金屬；一些室，它們沿著容器下端的長側(cè)而向外地形成，這些室通過槽形分支開口與容器連通中，這些分支開口向著容器以預(yù)定傾斜形成；多個(gè)輔助管，它們使這些室與這些輔助容器連通；及交流電磁鐵，它包括芯和線圈，該芯被安裝成鄰近容器的外部側(cè)表面并且位于輔助容器和這些室之間，而該線圈被纏繞在芯上，并且把交流電供給到該線圈中。
排出開口形成于容器的上部長側(cè)上，因此熔化金屬可以從容器中排出到輔助容器中。
于容器的每個(gè)拐角部分上至少形成一個(gè)輔助管。
這些輔助管被設(shè)置成向外鄰近電磁鐵的芯的一對相對極。此外，輔助管被設(shè)置在電磁鐵的芯的相對極之間。這些輔助管被設(shè)置在電磁鐵的芯的磁軛的外部上。
通過分支開口所供給的熔化金屬相對于金屬帶具有30度到45度之間的角度，而該金屬帶通過形成于容器的底表面中的開口來進(jìn)行供給。
在本發(fā)明的另一個(gè)替換優(yōu)選實(shí)施例中，一種用來連續(xù)地鍍金屬帶的熔化金屬保持裝置包括容器，該容器的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形，該容器在底表面上形成槽形開口，該容器裝有熔化金屬；交流電磁鐵，它被安裝成鄰近容器的外部、下部長側(cè)表面；及熔化金屬冷卻器，它被安裝成鄰近容器的外部、下部短側(cè)表面，從而在短側(cè)下端處的容器內(nèi)部形成固化層。
該金屬保持裝置還包括溫度傳感器，它被設(shè)置在容器短側(cè)的內(nèi)部下表面和容器短側(cè)的外部下表面中的每一個(gè)上，而在容器短側(cè)的內(nèi)部下表面上形成固化層；冷卻劑供給閥，它被連接到熔化金屬冷卻器上，并且被控制來調(diào)節(jié)供給到熔化金屬冷卻器中的冷卻劑的量；及控制器，它被連接到溫度傳感器和冷卻劑供給閥中，從而根據(jù)所探測到的溫度控制冷卻劑的供給量，從而控制形成于容器內(nèi)的固化層的厚度。
一種在連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У倪^程中的熔化金屬保持方法，該方法包括把交流供給到交流電磁鐵的線圈中，該交流電磁鐵被安裝成鄰近容器長側(cè)的外部下表面，因此沿著與重力相對的方向，在容器內(nèi)產(chǎn)生了電磁力；及把冷卻劑供給到熔化金屬冷卻器中，從而冷卻容器的下部短側(cè)，因此在下部短側(cè)區(qū)域處，在容器內(nèi)形成了熔化金屬的固化層。
在這種方法中，形成熔化金屬的固化層包括測量容器下部短側(cè)的內(nèi)部和外部的溫度；根據(jù)容器下部短側(cè)的內(nèi)部和外部之間的溫差，計(jì)算固化層的理想厚度；及確定要供給到熔化金屬冷卻器中的冷卻劑的量；及，以確定量把冷卻劑供給到熔化金屬冷卻器中。
在本發(fā)明的另一個(gè)替換優(yōu)選實(shí)施例中，一種用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У娜刍饘俦３盅b置包括容器，該容器的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形，該容器在底表面上形成槽形開口，該容器裝有熔化金屬；輔助容器，它沿著容器上端的外圓周形成料斗形狀，并且用來暫時(shí)儲(chǔ)存從容器上端溢出的熔化金屬；一些室，它們沿著容器下端的長側(cè)而向外地形成，這些室通過槽形分支開口與容器連通，這些分支開口向著容器以預(yù)定傾斜形成；多個(gè)輔助管，它們使這些室與這些輔助容器連通；交流電磁鐵，它包括芯和線圈，該芯被安裝成鄰近容器的外部側(cè)表面并且位于輔助容器和這些室之間，而該線圈被纏繞在芯上，并且把交流供給到該線圈；及熔化金屬冷卻器，它被安裝成鄰近容器的外部、下部短側(cè)表面，從而在短側(cè)下端處的容器內(nèi)部形成固化層。


包括在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的這些附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置的示意性縱向剖視圖；圖2是圖1的熔化金屬保持裝置的局部平面視圖；圖3是沿著圖2的線III-III所截取的剖視圖；圖4是沿著圖2的IV-IV所截取的剖視圖；圖5是沿著圖1的V-V所截取的剖視圖；圖6是本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置的橫向剖視圖；圖7是示意圖，它用來解釋形成于本發(fā)明的熔化金屬保持裝置內(nèi)的電磁場；圖8是示意圖，它示意性地示出了在本發(fā)明的熔化金屬保持裝置的容器內(nèi)所產(chǎn)生的感應(yīng)電流和電磁力；圖9是示意圖，它示出了本發(fā)明的熔化金屬保持裝置的容器下部開口部分附近的熔化金屬流場的數(shù)據(jù)分析結(jié)果；圖10是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置的側(cè)剖視圖；圖11是圖10的熔化金屬保持裝置的前剖視圖；圖12是用來描述圖10的熔化金屬保持裝置的熔化金屬冷卻器的示意圖；圖13是在形成固化層之前的、在圖10的保持裝置的容器內(nèi)的感應(yīng)電流和電磁力的示意圖；圖14是在形成固化層之后的、在圖10的保持裝置的容器內(nèi)的感應(yīng)電流和電磁力的示意圖；及圖15是執(zhí)行熔化電鍍過程的傳統(tǒng)裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置的示意性縱向剖視圖。
如圖1所示，熔化金屬保持裝置20被用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻?，并且包括以下主要元件容?1，該容器裝有熔化金屬22，并且在底表面上形成槽形開口；及交流(AC)電磁鐵30，它被安裝成鄰近容器21的外側(cè)表面。AC電磁鐵30把浮力提供到熔化金屬22中，因此它不能通過容器21的開口出來。
容器21的橫截面基本上是矩形的，因此它具有長側(cè)和短側(cè)。金屬帶33通過形成于容器21的底表面上的槽形開口進(jìn)行供給。料斗形輔助容器24沿著容器21上端的外圓周而形成于容器21的上端上。輔助容器24暫時(shí)儲(chǔ)存從容器21的上端流出的熔化金屬22?？梢栽O(shè)置一對輔助容器24，而這些輔助容器24被設(shè)置成鄰近容器21的長側(cè)并且相對于通過容器21的金屬帶33是對稱的。
圖2是圖1的熔化金屬保持裝置的局部平面視圖，它示出了其中的一個(gè)輔助容器24。
如附圖中所示，排出開口23形成于容器21的長側(cè)的上側(cè)表面上，而容器21的長側(cè)形成了輔助容器24的一個(gè)側(cè)壁。排出開口23使熔化金屬22容易溢出到輔助容器24中。
室26形成于容器21的底端上。此外，槽形分支開口38以預(yù)定角度向上地形成，從而從室26延伸到容器21中，因此室26與容器21的內(nèi)部連通了。
優(yōu)選的是，每個(gè)室26包括沿著容器21長側(cè)的管形結(jié)構(gòu)，從而與相應(yīng)的輔助容器24連通。此外，優(yōu)選的是，分支開口38具有長槽形狀，該形狀以相對于容器21的長側(cè)成預(yù)定角度形成。
圖3是沿著圖2的線III-III所截取的剖視圖，及圖4是沿著圖2的IV-IV所截取的剖視圖。
如圖3和4所示，輔助容器24和室26(這些附圖示出了每個(gè)元件的一對中的一個(gè))通過多個(gè)輔助管28來連通。輔助管28沿著容器21的側(cè)壁向下延伸，該輔助管開始于輔助容器24的底表面，并且連續(xù)延伸直到到達(dá)室26的上表面為止。
此外，參照圖5，輔助管28可以在容器21的每個(gè)拐角處開始形成，如上所述，容器21的橫截面基本上是矩形的。暫時(shí)儲(chǔ)存在輔助容器24內(nèi)的熔化金屬22在流出容器21之后通過輔助管28流入到室26中。
如上所述，AC電磁鐵30被安裝成鄰近容器21的外側(cè)表面。AC電磁鐵30包括芯31，它被安裝成鄰近位于輔助容器24和室26之間的容器21的長壁；和線圈32，它纏繞在芯31上。芯31包括一些極，這些極通過位于它們之間的容器21而相互相對；和磁軛，它連接這些極。線圈32被纏繞在芯31的這些極上，而在工作期間，AC電流通過線圈32來供給。優(yōu)選的是，芯31的這些極至少具有與容器21的長側(cè)寬度一樣大的寬度。
再參照圖5，輔助管28可以從芯31的一對相對極31a向外地形成。如圖6所示，輔助管28形成于該對極31a之間是可能的。
一些獨(dú)立的開口形成于芯31的磁軛31b的外部中。此外，連接輔助容器24和這些開口的輔助管及連接這些開口和室26的輔助管被形成來輸送熔化金屬。這時(shí)，這些開口可以上下移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)進(jìn)行循環(huán)的熔化金屬的量。
現(xiàn)在描述本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置的工作過程。
首先，容器21和輔助管28被充滿了熔化金屬22。如果把AC電流供給到AC電磁鐵30的線圈32中，那么借助AC電磁鐵30在容器21內(nèi)形成了電磁場，如圖7所示。這時(shí)，填充在容器21中的熔化金屬產(chǎn)生了感應(yīng)電流，因此形成了一個(gè)電流流動(dòng)電路41，如圖8所示。借助于感應(yīng)電流和電磁場，用感應(yīng)電流和電磁場的矢量積來表示的洛倫茲力即電磁力向著電流流動(dòng)電路41的中心方向，該電磁力的強(qiáng)度與感應(yīng)電流和電磁場的積成比例。相應(yīng)地，電磁力43的作用方向與容器21底部重力的方向相對，而電磁力42的作用方向與容器21頂部的重力方向相對應(yīng)。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置中，借助于在底部仔細(xì)地增大容器21的外圓周，使AC電磁鐵30緊靠容器21的開口。其結(jié)果是，再參照圖8，使沿著與容器21底部的重力方向相對的方向進(jìn)行作用的電磁力43增大強(qiáng)度，同時(shí)使在容器21的上部處進(jìn)行作用的電磁力42相對減弱。因此，作用在容器21內(nèi)的熔化金屬22上的總電磁力作用在與重力方向相對的方向上，因此容器21內(nèi)的熔化金屬22被浮起。
以這種方式在容器21內(nèi)浮動(dòng)的熔化金屬22通過形成于容器21的上部中的排出開口23而溢出到輔助容器24中，然后，使熔化金屬22流過輔助管28，而這些輔助管28的上端從輔助容器24的底部形成開始。然后，使熔化金屬22從輔助容器24流過輔助管28，從而到達(dá)室26。接下來，根據(jù)輔助管28的高度和AC電磁鐵30所產(chǎn)生的電磁力，借助靜壓、通過分支開口38、以自由平噴射形式(in free flat jet form)使進(jìn)入室26中的熔化金屬22噴射到容器中。
圖9是示意圖，它示出了本發(fā)明的熔化金屬保持裝置的容器21的下部區(qū)域內(nèi)的熔化金屬的流場的數(shù)值分析結(jié)果。
如附圖中所示，自由平射流(free flat jet)流過分支開口38，該分支開口與所供給的金屬帶33之間具有預(yù)定角度θ，即熔化金屬22的流所形成的最內(nèi)部線相對于金屬帶33具有預(yù)定角度(θ)，該金屬帶33被供給到熔化金屬保持裝置中。角度(θ)最好是位于30度和45度之間，從而確保熔化金屬22的浮動(dòng)最穩(wěn)定。如果角度(θ)小于30度，那么碰到金屬帶33的自由平射流就太慢了，如果角度(θ)大于45度，那么自由平射流撞擊金屬帶33并且遠(yuǎn)離所要流動(dòng)的方向而向下飛濺。
以這種方式進(jìn)行噴射的熔化金屬22在靠近金屬帶33(該金屬帶位于容器21的下部開口部分的附近)的位置上進(jìn)入到容器21中。此外，這種熔化金屬22不僅沿著與重力方向相對的方向具有速度，而且已經(jīng)處于這個(gè)區(qū)域內(nèi)的熔化金屬總是確保了電磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電流電路。因此，在容器21的下部開口部分內(nèi)借助電磁力進(jìn)行浮動(dòng)的熔化金屬的自由表面被動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，因此熔化金屬22的浮動(dòng)被穩(wěn)定地保持了。
如上所述一樣進(jìn)行循環(huán)的熔化金屬22的量減少了，因?yàn)樗吭谕ㄟ^容器21的金屬帶33上，因此需要連續(xù)地或者周期地補(bǔ)充熔化金屬22的供給。
AC電磁鐵30所產(chǎn)生的電磁力的強(qiáng)度與供給到線圈32上的電流量的平方成比例。其結(jié)果是，借助調(diào)節(jié)供給到線圈32中的電流量和調(diào)節(jié)輔助容器24內(nèi)的熔化金屬22的垂直高度，可以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)借助噴射通過分支開口38的自由平射流來防止熔化金屬22出來。
圖10是本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置的側(cè)剖視圖，而圖11是圖10的熔化金屬保持裝置的前剖視圖。
參照這些附圖，本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置50包括以下主要元件容器51，該容器裝有熔化金屬22；AC電磁鐵60，它被安裝成鄰近容器51的外側(cè)表面，從而把浮力提供到容器51內(nèi)的熔化金屬22中；及熔化金屬冷卻器53，它用來在容器51內(nèi)的下部中形成熔化金屬的固化層55，而這些下部與設(shè)置熔化金屬冷卻器53的位置相對應(yīng)。容器51的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形。槽形開口形成于容器51的底表面上，通過該開口來供給金屬帶33。
提供了一對AC電磁鐵60，并且它們被安裝成鄰近容器51的長側(cè)的下部外表面。在把這些電磁鐵供給到容器51中時(shí)，使AC電磁鐵60相互相對，使相對于金屬帶33是對稱的。熔化金屬冷卻器53被安裝到容器51的短側(cè)的下部外表面上。在工作時(shí)，熔化金屬冷卻器53在容器51內(nèi)的下部區(qū)域處形成了熔化金屬22的固化層55，這些下部區(qū)域位于這些短側(cè)的附近。
圖12是用來描述圖10的熔化金屬保持裝置的熔化金屬冷卻器53的示意圖。
參照附圖，設(shè)置了把冷卻劑供給到熔化金屬冷卻器53中和從熔化金屬冷卻器53排出冷卻劑的結(jié)構(gòu)。相對于把冷卻劑供給到熔化金屬冷卻器53中而言，具有溫度傳感器57a和57b，它們各自位于容器51的內(nèi)部和外部；冷卻劑供給閥63，它被控制來調(diào)節(jié)供給到熔化金屬冷卻器53中的冷卻劑量；及控制器61，它根據(jù)所探測到的溫度來控制冷卻劑的供給，因此固化層55的厚度可以被調(diào)節(jié)。圖12中標(biāo)號(hào)100表示冷卻劑。
溫度傳感器57a和57b各自被設(shè)置在容器51的內(nèi)部和外部的一高度上，該高度與形成固化層55的位置相對應(yīng)。溫度傳感器57a和57b所探測到的溫度被傳送到控制器61中。冷卻劑供給閥63被連接到每個(gè)熔化金屬冷卻器53上，并且還被連接到控制器61中。然后，把控制器61連接到冷卻劑供給閥63和溫度傳感器57a和57b上。根據(jù)溫度傳感器57a和57b所探測到的溫度，控制器61把信號(hào)輸出到冷卻劑供給閥63中，從而調(diào)節(jié)供給到熔化金屬冷卻器53中的冷卻劑的量。容器51內(nèi)的固化層55的厚度通過這種方法來控制。
圖13是在形成固化層55之前的、容器51內(nèi)的感應(yīng)電流和電磁力的示意圖。
AC電磁鐵60所形成的電磁場在熔化金屬22產(chǎn)生了感應(yīng)電流，而該熔化金屬22被填充在容器51內(nèi)。感應(yīng)電流形成了一個(gè)電流流動(dòng)電路71。用感應(yīng)電流和電磁場的矢量積來表示的洛倫茲力即電磁力72、73和75向著電流流動(dòng)電路71的中心方向，該電磁力的強(qiáng)度與感應(yīng)電流和電磁場的積成比例。
相應(yīng)地，通過把AC電磁鐵60安裝在容器51的底部上，使作用在開口附近處的熔化金屬22上的電磁力72工作在與重力方向相對的方向上，并且使作用在容器51上端處的熔化金屬22上的電磁力73工作在與重力方向相對應(yīng)的方向上。由于位于容器51底部處的、靠近AC電磁鐵60的電磁力72的強(qiáng)度大于處于容器51上部處的、相對遠(yuǎn)離AC電磁鐵60的電磁力73的強(qiáng)度，因此容器51內(nèi)的總電磁力的方向與重力方向相對，因此把浮力提供到容器51內(nèi)的熔化金屬22中。
在容器51的底部處的拐角區(qū)域內(nèi)，感應(yīng)電流71的方向被改變了，因此電磁力的方向也被改變了。更詳細(xì)地，容器51的底部拐角部分內(nèi)的電磁力75包括垂直于重力方向的分量75a和與重力方向相對應(yīng)的分量75b。
過了短側(cè)區(qū)域內(nèi)的拐角部分之后，沿著重力方向的分量75b不再是主因，只有垂直于重力方向的分量75a。相應(yīng)地，在容器51短側(cè)的下部拐角部分的、與重力方向相對的電磁力基本上小于容器長側(cè)的中心部分處的，因此可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的浮動(dòng)作用。通過熔化金屬冷卻器53的工作從而形成固化層55，甚至可以更加穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)這種浮動(dòng)作用。
圖14是在形成固化層55之后的、容器內(nèi)的感應(yīng)電流和電磁力的示意圖。
如附圖所示，感應(yīng)電流的流動(dòng)電路71與形成固化層55之前的完全相同。但是，在容器51的底部上，只有作用在熔化金屬上的、與重力方向相對的電磁力的分量。此外，通過在容器51的底部拐角部分和短側(cè)上形成固化層55，只使理想力存在，因此熔化金屬22被提供有足夠的浮力并且不能通過開口出來。
固化層55形成于容器51內(nèi)，因此它們被附著到容器51的短側(cè)的下端內(nèi)部上。優(yōu)選的是，固化層55的厚度是這樣的，固化層55從容器51的短側(cè)的下端延伸到開始產(chǎn)生垂直于重力的電磁分量的位置上。
將更加詳細(xì)地描述確定固化層55厚度的方法。從容器51的短側(cè)的下端到開始產(chǎn)生垂直于重力的電磁分量的位置的距離幾乎與AC電場的外層深度(δ)完全相同。相應(yīng)地，優(yōu)選的是，固化層55形成為厚于外層深度(δ)，該外層深度由熔化金屬22(該金屬保證了固化層55的厚度)和AC電場的頻率來確定。
外層深度(δ)通過下面的公式1來得到。
公式1δ=12πfσμ]]>
這里f是AC電磁場的頻率，σ是熔化金屬的導(dǎo)電率，及μ是磁導(dǎo)率。
如果容器51的內(nèi)部和外部的溫度是已知的，那么固化層55的厚度可以由下面的公式2來確定。
公式2kpotTpi-Tpotpol=ksolidTm-Tpitsolid]]>這里tpot是容器51的短側(cè)的壁厚，tsolid是熔化金屬固化層55的厚度，kpot是容器51的導(dǎo)熱系數(shù)，ksolid是固化過的熔化金屬的導(dǎo)熱系數(shù)，Tp0是容器51的外壁溫度，Tp1是容器51的內(nèi)壁溫度，及Tm是固化層55和熔化金屬22之間的邊緣處的溫度，并且是金屬的凝固點(diǎn)溫度。
相應(yīng)地，溫度傳感器57a和57b各自探測出Tp1和Tp0，因此固化層55的厚度(tsolid)可以被確定。固化層55的厚度(tsolid)一定得滿足下面的公式3來確保熔化金屬22的穩(wěn)定浮動(dòng)。
公式3tsolid≥δ執(zhí)行下面實(shí)驗(yàn)來確定本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置的效果。
首先，容器51由不銹鋼形成，厚度為10mm，并且在0.3T時(shí)把60Hz的AC磁場(Brms)施加到容器51下部的開口上。容器51的內(nèi)壁和外壁的溫差保持在100度上或者更高，并且容器51的短側(cè)的固化層55的最下部厚度(tsolid)被形成為大于55mm，該厚度是由公式1所計(jì)算出的、熔化鋅的外層深度(δ)。相應(yīng)地，填充在容器51內(nèi)的熔化鋅22從開口處穩(wěn)定地浮動(dòng)到500mm的高度上。
這時(shí)，如果容器51的短側(cè)的內(nèi)壁溫度和外壁溫度的差值小于100度，那么固化層的厚度(tsolid)變成小于外層深度(δ)，并且熔化鋅在短側(cè)區(qū)域處出來。因此，通過溫度傳感器57a和57b來各自探測內(nèi)壁溫度和外壁溫度，并且控制器61根據(jù)該信息來調(diào)節(jié)供給閥63，因此內(nèi)壁溫度和外壁溫度的溫差保持在100度上或者更大，因此實(shí)現(xiàn)了使固化層55的厚度(tsolid)大于外層深度(δ)。
本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置具有本發(fā)明的第一和第二優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置的所有特征。
尤其地，本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的熔化金屬保持裝置包括容器，它裝有熔化金屬并且在底表面上形成了槽；輔助容器，它們暫時(shí)儲(chǔ)存熔化金屬，該熔化金屬從容器的上端溢出；一些室，它們設(shè)置在容器的下端，并且通過輔助管與輔助容器連通，及通過分支開口與容器連通；AC電磁鐵，它們被安裝成鄰近容器的外側(cè)表面并且為熔化金屬提供浮力，因此上述熔化金屬不能從容器的開口出來；及熔化金屬冷卻器，它們在短側(cè)的下端處用來在容器內(nèi)部形成固化層。
容器的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形。輔助容器是料斗形并且沿著容器上端的外圓周。
此外，沿著容器下部的長側(cè)表面形成這些室，這些室通過分支開口而與容器連通，這些分支開口形成槽形并且向著容器的內(nèi)部向上地傾斜。多個(gè)輔助管被提供來使輔助容器與這些室連通。
AC電磁鐵包括芯，它被安裝成鄰近輔助容器和這些室之間的容器長側(cè)的外部；及線圈，它被纏繞在芯上，并且AC電流流過該線圈。熔化金屬冷卻器被安裝到容器短側(cè)的下部外側(cè)表面上。在工作時(shí)，熔化金屬冷卻器在容器短側(cè)的下端處的容器內(nèi)部形成了固化層。
上述熔化金屬保持裝置還包括溫度傳感器，它設(shè)置在容器短側(cè)的內(nèi)部下表面和容器短側(cè)的外部下表面中的每一個(gè)上，而在該容器短側(cè)的內(nèi)部下表面上形成了固化層；冷卻劑供給閥，它被控制來調(diào)節(jié)供給到熔化金屬冷卻器中的冷卻劑的量；及控制器，它被連接到溫度傳感器和冷卻劑供給閥上，從而根據(jù)所探測到的溫度來控制冷卻劑的供給量，因此控制了形成于容器內(nèi)的固化層的厚度。
盡管在上面詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該清楚地知道，基于這里所教導(dǎo)的本發(fā)明原理的、對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講是顯而易見的許多變形和/或改進(jìn)仍然落入附加權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У娜刍饘俦３盅b置，它包括容器，該容器的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形，該容器在底表面上形成槽形開口，該容器裝有熔化金屬；輔助容器，它沿著容器上端的外圓周形成料斗形狀，并且用來暫時(shí)儲(chǔ)存從容器上端溢出的熔化金屬；一些室，它們沿著容器下端的長側(cè)而向外地形成，這些室通過槽形分支開口與容器連通中，這些分支開口向著容器以預(yù)定傾斜形成；多個(gè)輔助管，它們使這些室與這些輔助容器連通；及交流電磁鐵，它包括芯和線圈，該芯被安裝成鄰近容器的外部側(cè)表面并且位于輔助容器和這些室之間，而該線圈被纏繞在芯上，并且把交流供給到該線圈中。
2.如權(quán)利要求1所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，排出開口形成于容器的上部長側(cè)上，因此熔化金屬可以從容器中排出到輔助容器中。
3.如權(quán)利要求1所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，于容器的每個(gè)拐角部分上至少形成一個(gè)輔助管。
4.如權(quán)利要求1所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，這些輔助管被設(shè)置成向外鄰近電磁鐵的芯的一對相對極。
5.如權(quán)利要求1所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，輔助管被設(shè)置在電磁鐵的芯的相對極之間。
6.如權(quán)利要求1所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，這些輔助管被設(shè)置在電磁鐵的芯的磁軛的外部上。
7.如權(quán)利要求1所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，通過分支開口所供給的熔化金屬相對于金屬帶具有30度到45度之間的角度，而該金屬帶通過形成于容器的底表面中的開口來進(jìn)行供給。
8.一種用來連續(xù)地鍍金屬帶的熔化金屬保持裝置，它包括容器，該容器的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形，該容器在底表面上形成槽形開口，該容器裝有熔化金屬；交流電磁鐵，它被安裝成鄰近容器的外部、下部長側(cè)表面；及熔化金屬冷卻器，它被安裝成鄰近容器的外部、下部短側(cè)表面，從而在短側(cè)下端處的容器內(nèi)部形成固化層。
9.如權(quán)利要求8所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，它還包括溫度傳感器，它被設(shè)置在容器短側(cè)的內(nèi)部下表面和容器短側(cè)的外部下表面中的每一個(gè)上，而在容器短側(cè)的內(nèi)部下表面上形成固化層；冷卻劑供給閥，它被連接到熔化金屬冷卻器上，并且被控制來調(diào)節(jié)供給到熔化金屬冷卻器中的冷卻劑的量；及控制器，它被連接到溫度傳感器和冷卻劑供給閥，從而根據(jù)所探測到的溫度控制冷卻劑的供給量，從而控制形成于容器內(nèi)的固化層的厚度。
10.一種在連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У倪^程中的熔化金屬保持方法，該方法包括把交流供給到交流電磁鐵的線圈中，該交流電磁鐵被安裝成鄰近容器長側(cè)的外部下表面，因此沿著與重力相對的方向，在容器內(nèi)產(chǎn)生了電磁力；及把冷卻劑供給到熔化金屬冷卻器中，從而冷卻容器的下部短側(cè)，因此在下部短側(cè)區(qū)域處，在容器內(nèi)形成了熔化金屬的固化層。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，形成熔化金屬的固化層包括測量容器下部短側(cè)的內(nèi)部和外部的溫度；根據(jù)容器下部短側(cè)的內(nèi)部和外部之間的溫差，計(jì)算固化層的理想厚度，并且確定要供給到熔化金屬冷卻器中的冷卻劑的量；及，以確定量把冷卻劑供給到熔化金屬冷卻器中。
12.一種用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У娜刍饘俦３盅b置，它包括容器，該容器的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形，該容器在底表面上形成槽形開口，該容器裝有熔化金屬；輔助容器，它沿著容器上端的外圓周形成料斗形狀，并且用來暫時(shí)儲(chǔ)存從容器上端溢出的熔化金屬；一些室，它們沿著容器下端的長側(cè)而向外地形成，這些室通過槽形分支開口與容器連通，這些分支開口向著容器以預(yù)定傾斜形成；多個(gè)輔助管，它們使這些室與這些輔助容器連通；交流電磁鐵，它包括芯和線圈，該芯被安裝成鄰近容器的外部側(cè)表面并且位于輔助容器和這些室之間，而該線圈被纏繞在芯上，并且把交流供給到該線圈；及熔化金屬冷卻器，它被安裝成鄰近容器的外部、下部短側(cè)表面，從而在短側(cè)下端處的容器內(nèi)部形成固化層。
13.如權(quán)利要求12所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，它還包括溫度傳感器，它被設(shè)置在容器短側(cè)的內(nèi)部下表面和容器短側(cè)的外部下表面中的每一個(gè)上，而在容器短側(cè)的內(nèi)部下表面上形成固化層；冷卻劑供給閥，它被連接到熔化金屬冷卻器上，并且被控制來調(diào)節(jié)供給到熔化金屬冷卻器中的冷卻劑的量；及控制器，它被連接到溫度傳感器和冷卻劑供給閥中，從而根據(jù)所探測到的溫度控制冷卻劑的供給量，從而控制形成于容器內(nèi)的固化層的厚度。
14.如權(quán)利要求12所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，排出開口形成于容器的上部長側(cè)上，因此熔化金屬可以從容器中排出到輔助容器中。
15.如權(quán)利要求12所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，于容器的每個(gè)拐角部分上至少形成一個(gè)輔助管。
16.如權(quán)利要求12所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，這些輔助管被設(shè)置成向外鄰近電磁鐵的芯的一對相對極。
17.如權(quán)利要求12所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，輔助管被設(shè)置在電磁鐵的芯的相對極之間。
18.如權(quán)利要求12所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，這些輔助管被設(shè)置在電磁鐵的芯的磁軛的外部上。
19.如權(quán)利要求12所述的熔化金屬保持裝置，其特征在于，通過分支開口所供給的熔化金屬相對于金屬帶具有30度到45度之間的角度，而該金屬帶通過形成于容器的底表面中的開口來進(jìn)行供給。
全文摘要
一種用來連續(xù)地?zé)峤拷饘賻У娜刍饘俦３盅b置包括容器，該容器的橫截面基本上是具有長側(cè)和短側(cè)的矩形，該容器在底表面上形成槽形開口，該容器裝有熔化金屬；輔助容器，它沿著容器上端的外圓周形成，并且用來暫時(shí)儲(chǔ)存從容器上端溢出的熔化金屬；一些室，它們沿著容器下端的長側(cè)而向外地形成，這些室通過槽形分支開口與容器連通，這些分支開口向著容器以預(yù)定傾斜形成；多個(gè)輔助管，它們與這些輔助容器連通；及交流電磁鐵，它包括芯和線圈，該芯被安裝成鄰近容器的外部側(cè)表面并且位于輔助容器和這些室之間，而該線圈被纏繞在芯上，并且把交流供給到該線圈中。
文檔編號(hào)C23C2/24GK1463298SQ02801785
公開日2003年12月24日 申請日期2002年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月10日
發(fā)明者金浩泳, 金鐘根, 金句和, 鄭凞泰, 尹珉洙, 阿納斯塔西婭·科爾斯尼切科 申請人:Posco公司, 浦項(xiàng)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院