[發明專利]用于測量適于鍍覆鋼帶的金屬液體的化學組成的方法和裝置

無效

• 申請號: 200880131966.1
• 申請日: 2008-11-14
• 公開（公告）號: CN102216491A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: M·米紹;B·格勒尼耶
• 申請（專利權）人: 西門子VAI金屬科技有限公司
• 主分類號: C23C20/00
• 分類號: C23C20/00;G01N21/71
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張群峰

技術領域

本發明涉及如權利要求1和2的前序所述的用于測量適于鍍覆鋼帶的金屬液體的化學組成的方法和裝置。

本發明的主要范圍涉及鋼帶的熱浸金屬鍍覆浴，尤其是涉及所述鍍覆浴的化學分析。

背景技術

金屬鍍覆層指的是用于改善鋼帶的防腐蝕性的所有類型金屬合金。特別地但非限制性地，指的是主要由鋅和鋁構成的鍍鋅合金。

尤其對于借助于例如具有合適成分的錠塊來調節至少一種合金元素的含量，鍍鋅浴的化學組成的測量是必要的，其中所述錠塊按照合適的順序引入用于鍍覆的金屬液體浴中。所述測量使用用于對從浴中提取的試樣進行測量的技術，其中所述試樣固化為小錠塊，然后通過光譜術來分析。所述方法是可靠的，但是具有慢的缺陷，該缺陷不允許通過改變例如所述浴的合金錠塊的供給來快速地反應。另一方面，從液體浴中人工提取使操作員暴露于危險的干預條件。

也已經提出基于電化學傳感器的類似測量，例如在文檔US?5,256,272中所述的測量。然而，所述傳感器是脆弱的，并且必須通過與人工提取和分析小錠塊的老方法比較的分析來頻繁地檢驗所述傳感器的標定。

旨在實時分析的其他測量方法已經圍繞激光消融光譜分析方法而提出，其中所述激光消融光譜分析方法在“激光誘導擊穿光譜術（英文為Laser?Induced?Breakdown?Spectroscopy）”或“LIBS”的名稱下更為人所知。這種方法在于將很細的激光束指向待分析的目標，所述激光束足夠強，以使得很短的射擊足以產生等離子體，對所述等離子體的輻射進行光譜分析。在申請WO?02/063284中考慮了在液體金屬浴中的這種使用，所述申請提出在流動于或被帶到測量單元中的液體試樣的表面上對浴進行分析。

然而，尤其是在用鋅和鋁的合金來對鋼帶進行鍍鋅的情況下，所述類型的在液體試樣表面上的測量一方面遭受表面氧化的風險，并且另一方面遭受所謂“廢渣（matte）”或“渣滓（dross）”的鐵、鋁和鋅的金屬間化合物的存在，所述金屬間化合物的鋁和鋅的含量十分不同于所述金屬間化合物在其中形成的浴的平均含量。實際上，在與金屬液體混合物接觸時發生來自于帶材表面的鐵的溶解。所述溶解的鐵一方面參加很薄的Fe₂Al₅Zn_x化合物層在帶材表面上的形成，并且另一方面只要所述Fe₂Al₅Zn_x層沒有連續地形成就向著液體金屬浴擴散。Fe₂Al₅Zn_x層用于支持鋅保護層，而擴散在浴中的鐵會有助于形成鐵、鋁和鋅的金屬間化合物的顆粒，所述顆粒具有數微米至數十微米的尺寸。

所述金屬間化合物在鍍鋅浴中的形成和增長動力學為本領域的技術人員所已知。根據液體鋅浴的溫度及其鋁含量，能夠溶解的鐵的量在相當大的范圍內變化。當擴散鐵的含量超過溶解度的極限時，金屬間化合物的形核和增大變得可能。在連續鍍鋅的慣常過程中，鍍覆浴總是鐵飽和，因此所有從帶材上溶解的并在液體混合物中擴散的鐵可用于在液體浴內產生金屬間化合物的顆粒，所述顆粒的尺寸可以達到數十微米。根據所述顆粒的確定其密度的組成，所述顆粒一方面向著坩堝底部沉淀，或另一方面大部分浮到液體浴的表面，并且因此通常稱為底部或表面廢渣/渣滓。

所述金屬間化合物在試樣中、尤其是在其表面上的存在因此能夠通過提供不同于所述浴本身的、所測量的不同組分（例如：鋅、鋁和鐵）的濃度而使分析出錯。

申請WO?2008/067620提出通過使用用于自動檢測表面的系統來解決由浮在液體浴上的所謂“表面渣滓”的金屬間化合物顆粒所造成的問題，所述用于自動檢測表面的系統允許辨別渣滓在液體浴上的存在，并因此允許保證使LIBS類型的分析器指向沒有渣滓的區域或者啟動用于除去渣滓的裝置的動作以對浴的表面進行清理。然而，對于保證消融激光的射擊不指向過于離散而不能被圖像處理系統識別為渣滓的渣滓，所述冗繁復雜的表面視頻監控技術會顯得過于不準確（在渣滓高度覆蓋的情況下甚至是不可行的）。

發明內容

因此，本發明的目的在于提出用于測量適于鍍覆鋼帶的金屬液體的化學組成的方法和裝置，其中，定性地改善了金屬液體試樣的直接測量。

根據一種用于測量適于鍍覆連續移動鋼帶的金屬液體的化學組成的方法，其中所述金屬液體以連續的方式在第一空腔中形成，其組成的測量在所述液體的直接測量表面上進行，本發明要求，到達測量表面的金屬液體試樣經歷被選擇為使所述測量表面與主要基于鐵的雜質隔離的溫度。