專利名稱：靜壓式水平電鍍槽的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及帶鋼連續(xù)電鍍技術領域，特別是涉及帶鋼連續(xù)電鍍技術領域中的水平式電鍍槽。

背景技術：
電鍍槽是帶鋼連續(xù)電鍍生產線中的核心設備，它是決定電鍍效率、產品質量和生產成本的主要因素。性能優(yōu)良的電鍍槽的主要標志是電流密度大、鍍層質量好、電耗低、工作穩(wěn)定性好、設備簡單緊湊。當電鍍液和電鍍工藝一定時，影響鍍槽性能的主要因素是帶鋼在槽內運行空間高度E、對中偏差ΔS和陽極與帶鋼的間距ho；鍍槽的排氣能力和鍍液流態(tài)的雷諾數(shù)Re。在水平式電鍍槽內，由于帶鋼存在下垂度、歪斜度和板形偏差，因而在槽內運行時要占據(jù)高度為E的運行空間；其次，帶鋼的中心面相對于鍍槽的中心平面還存在對中偏差ΔS。而E與ΔS的數(shù)值，對鍍槽性能的影響是1、陽極與帶鋼的間距ho取決于E與ΔS的數(shù)值，因為要避免陽極與帶鋼發(fā)生短路燒傷的必要條件是ho要大于(0.5E+ΔS)。而ho則是決定鍍槽電流密度和電耗的主要參數(shù)，其理由是①在鍍液流量不變的條件下，縮小ho可以提高鍍液流速，從而可以增大鍍液流態(tài)的雷諾數(shù)Re並提高排氣能力，電流密度就可以提高；②在電鍍液和電鍍工藝一定時，縮小ho可以降低工作電壓，電耗也就隨之降低。2、帶鋼鍍層的橫向均勻度，主要取決于E的數(shù)值，E值實質上就是陰陽極間距ho的變化范圍，E值大，ho的變化范圍就大，鍍層的均勻性就不好。3、受多種因素的影響，E與ΔS的數(shù)值往往難以準確確定，因而在鍍槽設計時所確定的ho值，往往也難以滿足ho＞(0.5E+ΔS)，在這種情況下，有時就會發(fā)生短路燒傷現(xiàn)象，從而降低了鍍槽的工作穩(wěn)定性。在水平式鍍槽現(xiàn)有技術的發(fā)展歷史中，先后出現(xiàn)了4種有代表性的槽型，即浸泡式、一端噴流式(如日本的JC槽)、中央噴流式(如日本的ACIC槽)和當今最先進的液墊式(日本的LCC-H槽)。從浸泡式到中央噴流式，主要是逐步改善了鍍液流場和提高了排氣能力，而對于槽內帶鋼運行位置的控制問題，也即如何減少E與ΔS的問題，卻未探索出較好的方法。因此，這幾種槽都不同程度存在陽極間距大，電流密度較小，電耗高以及鍍層質量較差等問題。直到液墊式槽——LCC-H槽(如圖1所示)的出現(xiàn)，才初步形成了比較有效的控制帶鋼運行位置的能力，再加上LCC-H槽又提高了排氣能力，故其技術性能明顯優(yōu)于JC槽和ACIC槽。LCC-H槽由上、下框架，上、下陽極板，噴嘴，擋液板，導電輥，支承輥，邊緣罩及自動跟蹤系統(tǒng)等主要部分組成。在上下框架的中部，各配置了兩排噴嘴，當鍍液從噴嘴噴出並轉向流入I、F電鍍區(qū)時，上框架中部兩排噴嘴和帶鋼之間就建立了具有一定壓力的上液墊區(qū)，同理，下框架中部兩排噴嘴和帶鋼之間也建立了下液墊區(qū)。當帶鋼中心與上下液墊區(qū)中心重合時，上下液墊區(qū)的壓力差ΔP等于零；而當帶鋼中心偏離上下液墊區(qū)中心的距離為Δh時，ΔP＞0，于是就形成了一個作用于帶鋼的力T，T＝ΔP*f(f為帶鋼承壓面積)，T力的方向是將帶鋼推向上下液墊區(qū)中心。當ΔP/Δh增大時，液體靜壓夾持帶鋼的能力就增強，帶鋼的對中偏差就減少。這就是LCC-H槽中部液墊區(qū)控制帶鋼運行位置的原理。而在I、F電鍍區(qū)，LCC-H槽主要是利用邊緣罩跟蹤帶鋼時所形成的液體靜壓夾持帶鋼的能力來控制帶鋼的位置。由于建立了上述控制運行帶鋼位置的能力，LCC-H槽減少了E與ΔS的數(shù)值，陽極間距也縮小為18-23mm(電鍍時為18mm；焊接接頭通過鍍槽時，上陽極升高5mm，陽極間距為23mm)。但是，LCC-H槽目前在生產中仍然存在陽極與帶鋼的短路燒傷問題，這表明其控制帶鋼運行位置的能力還不能完全滿足生產要求；此外，LCC-H槽還存在電流效率偏低、帶鋼對中偏差較大以及結構復雜等問題。


發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是采用新的工作機理和設備結構來提高控制帶鋼運行位置的能力，進一步減少帶鋼在槽內運行空間高度E和對中偏差ΔS，并提高排氣能力，提供一種鍍層質量好、電耗低、工作穩(wěn)定性好、電流密度大的水平式電鍍槽。
本發(fā)明的技術解決方案是提供一種靜壓式水平電鍍槽，由上框架、下框架、下陽極、上陽極、擋液板、導電輥、支撐輥、邊緣罩及自動跟蹤系統(tǒng)組成，其特征是在電鍍槽中部I和F電鍍區(qū)之間，配置了雙腔式下靜壓腔和上靜壓腔，鍍槽的鍍液首先輸入上、下靜壓腔，然后通過運動帶鋼與上、下靜壓腔腔頭之間的間隙水平噴入I和F電鍍區(qū)；其特征還在于雙腔式下靜壓腔位于下框架的中部，上靜壓腔位于上框架中部；在上、下靜壓腔的出口處均裝有玻璃鋼制成的靜壓腔腔頭，帶鋼與靜壓腔腔頭之間的間隙hj為5.5-9mm；包括腔頭在內的靜壓腔深度為(25-35)*hj；靜壓腔主腔的橫向寬度略小于帶鋼的寬度；在鍍槽的入口處與出口處配置用聚丙烯板制成的擋液板)，上、下?lián)跻喊宓拈g距hs小于陽極間距h；在上、下靜壓腔的前部管路上配置節(jié)流元件，其阻力系數(shù)要滿足|Q上/Q下-1|＜0.03的要求。
本發(fā)明電鍍槽的工作原理如下 1、在鍍液通過由上靜壓腔、雙腔式下靜壓腔、I和F電鍍區(qū)、擋液板、節(jié)流元件及管路組成的系統(tǒng)並形成穩(wěn)定流動時，在上靜壓腔和下靜壓腔之間以及I和F電鍍區(qū)內，就建立了液體靜壓夾持帶鋼的能力。
①中部靜壓腔靜壓夾持帶鋼的工作原理 在本發(fā)明鍍槽內，靜壓腔中的鍍液被控制在帶鋼寬度范圍內流出。此時， 腔內壓力必然要高于腔外壓力，其計算公式為 式中P——腔內壓力 PS——電鍍區(qū)壓力 ρ——鍍液密度 μ——流量系數(shù) VS-電鍍區(qū)鍍液流速 Q-鍍槽鍍液流量的二分之一 A-鍍液出流口的當量面積 在由上靜壓腔、下靜壓腔、節(jié)流元件和管路組成的系統(tǒng)中，當節(jié)流元件配置適當，

在邊緣罩不投入工作且?guī)т撈x上、下腔中心(見圖4)時，則上下腔所形成的壓力差ΔP為
而
故 式中b——由帶鋼寬度決定的靜壓腔橫向寬度 hj——Δh＝0時靜壓腔腔頭與帶鋼的間隙 c——帶鋼一側鍍液出流口的當量面積 Δh——帶鋼偏離上、下腔中心的距離 由(2)式可知，當Δh不等于零時，就要形成一個作用于帶鋼的力T，其值為 式中f---帶鋼的承壓面積 T的方向是將帶鋼推向上、下靜壓腔中心。從(2)可得 ΔP/Δh是帶鋼單位位移時上下腔的壓力差。鍍槽中部靜壓腔控制帶鋼運行位置能力的強弱，主要取決于ΔP/Δh的大小。在(3)式中，當ρ，Q，μ一定時，ΔP/Δh僅取決于帶鋼規(guī)格與靜壓腔的有關參數(shù)b、hj、c，而與帶鋼和陽極的間距ho無關。LCC-H槽則有所不同，它的ΔP/Δh值是與ho2s成反比的，其控制帶鋼運行位置能力受ho的制約。因此，通過優(yōu)選技術參數(shù)b、hj、c並確定相應的結構，本發(fā)明電鍍槽就可以形成高于LCC-H槽控制帶鋼運行位置的能力。
②I和F電鍍區(qū)靜壓夾持帶鋼的工作原理 本發(fā)明電鍍槽的I和F電鍍區(qū)，也是液體靜壓夾持帶鋼的區(qū)域。在本發(fā)明鍍槽中，hs＜h。無論是I或F電鍍區(qū)，當帶鋼中心偏離上、下?lián)跻喊逯行臅r，帶鋼與上陽極之間的鍍液壓力P上和帶鋼與下陽極之間的鍍液壓力P下就不相等，從而形成壓力差ΔP，此時作用于帶鋼上的力為N，N＝ΔP*f1(f1為電鍍區(qū)內帶鋼的面積)，N力的方向是將帶鋼推向鍍槽的中心。ΔP的大小，取決于hs的大小以及邊緣罩是否投入工作。而在LCC-H槽中，hs＝h，故在邊緣罩退出時，其電鍍區(qū)內夾持帶鋼的能力顯著低于本發(fā)明鍍槽。而在邊緣罩投入工作時，LCC-H槽電鍍區(qū)內夾持帶鋼的能力也低于本發(fā)明鍍槽。
2、當鍍液通過由上靜壓腔、雙腔式下靜壓腔、節(jié)流元件及管路組成的系統(tǒng)並形成穩(wěn)定流動時，上靜壓腔和下靜壓腔之間就建立了液體靜壓抗帶鋼歪斜的能力。從圖3可以看出，當槽外歪斜的帶鋼運行至槽的中部時，左下靜壓腔1-1的鍍液流出面積減小，右下靜壓腔1-2則增大，因而在配置了節(jié)流元件的條件下，就會形成P下1＞P下2，從而使帶鋼按減小歪斜度的方向扭轉。曾采用電子測量手段進行了檢測，當1280*0.95mm帶鋼在槽外的歪斜度為9/800mm時，進入槽內中部即減為2/800mm。
3、槽中部鍍液的雙向水平噴射，提高了排氣能力和電鍍效率。由附圖2可以看出，本發(fā)明鍍槽無固定周邊的噴嘴，鍍液通過運動帶鋼與靜壓腔腔頭之間的間隙hj水平噴入I和F電鍍區(qū)，從而實現(xiàn)了較高速度的雙向水平噴射，提高了排氣能力和電鍍效率。
本發(fā)明的有益效果曾將本發(fā)明鍍槽的試驗槽裝在生產線上進行了試驗，試驗時的主要參數(shù)是帶鋼寬度為900-1550mm，帶鋼厚度為0.5-2mm，電鍍速度為max.90m/min，陽極間距為24mm。試驗結果表明，本發(fā)明電鍍槽取得了如下效果 1、在電流密度和電耗方面，本發(fā)明鍍槽的水平和LCC-H鍍槽相當。
2、本發(fā)明鍍槽顯著減少了帶鋼在槽內運行空間的高度E和對中偏差ΔS，解決了LCC-H槽等水平式鍍槽帶鋼與陽極的短路燒傷問題，提高了工作可靠性。在不通電的狀態(tài)下，曾采用電子測量手段檢測了邊緣罩進入時帶鋼在本發(fā)明鍍槽內的E和ΔS的數(shù)值。當帶鋼規(guī)格為1000*0.8mm，張力為1.5kgf/mm2，帶速為70m/min，鍍液流量為4m3/min時，E為4.9mm，ΔS為0.8mm，故(0.5E+ΔS)＝3.25mm，此值遠小于帶鋼與陽極的間距12mm，故在帶鋼的板形偏差符合軋制標準時，本發(fā)明鍍槽不發(fā)生帶鋼與陽極的短路燒傷問題，從而提高了工作可靠性。
3、本發(fā)明鍍槽靜壓腔的工作穩(wěn)定性優(yōu)于LCC-H槽的液墊區(qū)。要提高槽內帶鋼運行的穩(wěn)定性，就要提高靜壓腔與液墊區(qū)液體壓力的穩(wěn)定性。按照液體靜壓技術的原理，提高靜壓腔液體壓力穩(wěn)定性的主要條件之一，就是要使靜壓腔的深度顯著大于流出斷面的高度。本發(fā)明鍍槽靜壓腔深度與流出斷面高度之比值約為(25-35)∶1，而LCC-H槽受工作機理的限制，其液墊區(qū)與流出斷面高度的比值是1∶1。因此，本發(fā)明鍍槽優(yōu)于LCC-H槽。
4、本發(fā)明鍍槽降低了帶鋼上、下表面鍍層重量差。由于本發(fā)明鍍槽顯著減少了帶鋼在槽內運行空間的高度E和對中偏差ΔS，故在帶鋼上、下表面鍍層重量設定值相等時，本發(fā)明鍍槽帶鋼上、下表面鍍層實際重量差不大于2％，而現(xiàn)有的水平式鍍槽，帶鋼上、下表面鍍層實際重量差則為5-10％。
5、本發(fā)明鍍槽的電流效率為97％，而現(xiàn)有的水平式鍍槽的電流效率一般不大于95％。
6、在電鍍時，現(xiàn)有的水平式鍍槽易產生導電輥粘鋅問題，而本發(fā)明鍍槽則不存在此問題，從而可以延長導電輥使用壽命并有利于保證鍍層質量。
7、本發(fā)明鍍槽的設備結構比LCC-H鍍槽簡單緊湊，設備投資小。



圖1是現(xiàn)有技術中的日本最新一代LCC-H電鍍槽的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明實施例“靜壓式水平電鍍槽”的結構示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例“靜壓式水平電鍍槽”橫切面的結構示意圖； 圖4是本發(fā)明實施例“靜壓式水平電鍍槽”中部靜壓腔示意圖； 圖5是本發(fā)明實施例“靜壓式水平電鍍槽”鍍液循環(huán)系統(tǒng)圖； 圖6是本發(fā)明實施例“靜壓式水平電鍍槽”鍍液輸送路線圖。
在附圖中1.雙腔式下靜壓腔；2.上靜壓腔；3.上框架；4.下框架；5.下陽極；6.上陽極；7.擋液板；8.導電輥；9.支承輥；10.節(jié)流元件；11.閥；12.帶鋼；13.回流槽；14.循環(huán)槽；15.鍍液泵；①.靜壓腔腔頭；I.電鍍區(qū)；F.電鍍區(qū)；1-1.左下靜壓腔；1-2.右下靜壓腔；Q.鍍槽鍍液流量二分之一；h.上下陽極的間距；ho.陽極與帶鋼的間距；hs.上、下?lián)跻喊宓拈g距；hj.靜壓腔腔頭與帶鋼的間隙；P上.上靜壓腔壓力；P下.下靜壓腔壓力；Δh.帶鋼偏離上、下腔中心的距離。

具體實施例方式 下面結合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳細描述如圖2～圖4所示的靜壓式水平電鍍槽，主要包括上框架3、下框架4、下陽極5、上陽極6、擋液板7、導電輥8、支承輥9和邊緣罩及自動跟蹤系統(tǒng)等主要部分，在電鍍槽中部I和F電鍍區(qū)之間，配置了雙腔式下靜壓腔1和上靜壓腔2；上靜壓腔2位于上框架3中部，雙腔式下靜壓腔1位于下框架4中部，上下靜壓腔均為矩形箱體結構，材質為碳鋼襯膠；在上下靜壓腔的出口處均裝有玻璃鋼制成的靜壓腔腔頭①，用以控制靜壓腔鍍液的流出面積。帶鋼與靜壓腔腔頭之間的間隙hj為5.5-9mm；包括腔頭在內的靜壓腔深度為(25-35)*hj；其主腔的橫向寬度略小于帶鋼12的寬度。擋液板7用聚丙烯板制成，上、下?lián)跻喊?的間距hs小于上下陽極的間距h。陽極為不溶性陽極，上陽極板6和下陽極板5各2塊，上下陽極的間距h為24mm；本發(fā)明電鍍槽的鍍液按圖6所示的路線輸送，鍍液為ZnSO4，鍍液流量為5-6m3/min，鍍液的循環(huán)系統(tǒng)見圖5，鍍槽工作時，鍍液從循環(huán)槽14由鍍液泵15輸出，經管路和閥11、節(jié)流元件10分別流入下靜壓腔和上靜壓腔，然后通過靜壓腔腔頭與帶鋼的間隙hj水平噴入陽極與帶鋼之間的電鍍區(qū)I和F，最后經擋液板7與回流槽13流至循環(huán)槽14進行再循環(huán)。在本發(fā)明鍍槽中，當中部靜壓腔、擋液板和節(jié)流元件的設計符合本發(fā)明鍍槽的原理時，可以建立液體靜壓夾持帶鋼的能力與液體靜壓抗帶鋼歪斜能力。但這兩種能力的大小，還取決于有關技術參數(shù)和具體結構的確定。對于中部靜壓腔，其工作原理中公式(3)的技術參數(shù)為b＝0.8-0.9*B(B為帶鋼寬度，單位m)，hj＝0.0055-0.009m，c＝0.0026-0.003m2，μ＝0.75。系統(tǒng)中的節(jié)流元件，均安裝在上、下靜壓腔前面的管道上，其阻力系數(shù)要滿足|Q上/Q下-1|＜0.03的要求。在采用上述的結構與參數(shù)時，本發(fā)明鍍槽中部靜壓腔的ΔP/Δh數(shù)值就可顯著大于LCC-H槽中部液墊區(qū)的數(shù)值。當帶鋼12寬度為1m時，本發(fā)明鍍槽中部靜壓腔的ΔP/Δh的數(shù)值為(0.67-1.75)*103*ρQ2(Pa/mm)；而按照某廠引進的LCC-H槽的技術參數(shù)及其ΔP/Δh的計算公式進行計算，ΔP/Δh的數(shù)值為0.2*103*ρQ2(Pa/mm)，僅為本發(fā)明鍍槽的11-30％。在電鍍區(qū)內，本發(fā)明鍍槽夾持帶鋼12的能力也高于LCC-H槽；再加上本發(fā)明鍍槽又建立了較強的抗帶鋼歪斜能力并實現(xiàn)了槽中部鍍液的雙向水平噴射，故本發(fā)明鍍槽控制運行帶鋼位置的能力顯著高于LCC-H槽，排氣能力也優(yōu)于它。
權利要求
1.一種靜壓式水平電鍍槽，由上框架(3)、下框架(4)、下陽極(5)、上陽極(6)、擋液板(7)、導電輥(8)、支撐輥(9)、邊緣罩及自動跟蹤系統(tǒng)組成，其特征是在電鍍槽中部I和F電鍍區(qū)之間，配置了雙腔式下靜壓腔(1)和上靜壓腔(2)，鍍槽的鍍液首先輸入上、下靜壓腔，然后通過運動帶鋼與上、下靜壓腔腔頭之間的間隙水平噴入I和F電鍍區(qū)。
2.如權利要求1所示的“靜壓式水平電鍍槽”，其特征是雙腔式下靜壓腔(1)位于下框架(4)的中部，上靜壓腔(2)位于上框架(3)中部；在上、下靜壓腔(2、1)的出口處均裝有玻璃鋼制成的靜壓腔腔頭，帶鋼與靜壓腔腔頭之間的間隙hj為5.5-9mm；包括腔頭在內的靜壓腔深度為(25-35)*hj；靜壓腔主腔的橫向寬度略小于帶鋼(12)的寬度。
3.如權利要求1所示的“靜壓式水平電鍍槽”，其特征是在鍍槽的入口處與出口處配置用聚丙烯板制成的擋液板(7)，上、下?lián)跻喊?7)的間距hs小于陽極間距h。
4.如權利要求1所示的“靜壓式水平電鍍槽”，其特征是在上、下靜壓腔的前部管路上配置節(jié)流元件，其阻力系數(shù)要滿足|Q上/Q下-1|＜0.03的要求。
全文摘要
提供一種靜壓式水平電鍍槽，由上框架、下框架、下陽極、上陽極、擋液板、導電輥、支承輥、邊緣罩及自動跟蹤系統(tǒng)組成，特征是在電鍍槽中部I和F電鍍區(qū)之間，配置了雙腔式下靜壓腔和上靜壓腔；輸入上、下靜壓腔的鍍液通過帶鋼與上、下靜壓腔腔頭之間的間隙水平噴入I和F電鍍區(qū)。帶鋼與靜壓腔腔頭之間的間隙小于帶鋼與陽極的間距；靜壓腔主腔的橫向寬度略小于帶鋼的寬度；上、下?lián)跻喊宓拈g距小于陽極間距。本發(fā)明是在槽內建立了較強的液體靜壓夾持帶鋼能力和液體靜壓抗帶鋼歪斜能力，實現(xiàn)了槽中部鍍液的雙向水平噴射，解決了水平式鍍槽帶鋼與陽極的短路燒傷問題，有運行穩(wěn)定可靠，鍍層質量好，電流密度大，電耗低和設備結構簡單緊湊等優(yōu)點。
文檔編號C25D17/02GK101775637SQ20101012024
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權日2010年3月9日
發(fā)明者翁祺, 于平, 高斌, 郭小平, 王德祥 申請人:北京中冶設備研究設計總院有限公司