[发明专利]用于测量适于镀覆钢带的金属液体的化学组成的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1和2的前序所述的用于测量适于镀覆钢带的金属液体的化学组成的方法和装置。

本发明的主要范围涉及钢带的热浸金属镀覆浴，尤其是涉及所述镀覆浴的化学分析。

背景技术

金属镀覆层指的是用于改善钢带的防腐蚀性的所有类型金属合金。特别地但非限制性地，指的是主要由锌和铝构成的镀锌合金。

尤其对于借助于例如具有合适成分的锭块来调节至少一种合金元素的含量，镀锌浴的化学组成的测量是必要的，其中所述锭块按照合适的顺序引入用于镀覆的金属液体浴中。所述测量使用用于对从浴中提取的试样进行测量的技术，其中所述试样固化为小锭块，然后通过光谱术来分析。所述方法是可靠的，但是具有慢的缺陷，该缺陷不允许通过改变例如所述浴的合金锭块的供给来快速地反应。另一方面，从液体浴中人工提取使操作员暴露于危险的干预条件。

也已经提出基于电化学传感器的类似测量，例如在文档US 5,256,272中所述的测量。然而，所述传感器是脆弱的，并且必须通过与人工提取和分析小锭块的老方法比较的分析来频繁地检验所述传感器的标定。

旨在实时分析的其他测量方法已经围绕激光消融光谱分析方法而提出，其中所述激光消融光谱分析方法在“激光诱导击穿光谱术（英文为Laser Induced Breakdown Spectroscopy）”或“LIBS”的名称下更为人所知。这种方法在于将很细的激光束指向待分析的目标，所述激光束足够强，以使得很短的射击足以产生等离子体，对所述等离子体的辐射进行光谱分析。在申请WO 02/063284中考虑了在液体金属浴中的这种使用，所述申请提出在流动于或被带到测量单元中的液体试样的表面上对浴进行分析。

然而，尤其是在用锌和铝的合金来对钢带进行镀锌的情况下，所述类型的在液体试样表面上的测量一方面遭受表面氧化的风险，并且另一方面遭受所谓“废渣（matte）”或“渣滓（dross）”的铁、铝和锌的金属间化合物的存在，所述金属间化合物的铝和锌的含量十分不同于所述金属间化合物在其中形成的浴的平均含量。实际上，在与金属液体混合物接触时发生来自于带材表面的铁的溶解。所述溶解的铁一方面参加很薄的Fe₂Al₅Zn_x化合物层在带材表面上的形成，并且另一方面只要所述Fe₂Al₅Zn_x层没有连续地形成就向着液体金属浴扩散。Fe₂Al₅Zn_x层用于支持锌保护层，而扩散在浴中的铁会有助于形成铁、铝和锌的金属间化合物的颗粒，所述颗粒具有数微米至数十微米的尺寸。

所述金属间化合物在镀锌浴中的形成和增长动力学为本领域的技术人员所已知。根据液体锌浴的温度及其铝含量，能够溶解的铁的量在相当大的范围内变化。当扩散铁的含量超过溶解度的极限时，金属间化合物的形核和增大变得可能。在连续镀锌的惯常过程中，镀覆浴总是铁饱和，因此所有从带材上溶解的并在液体混合物中扩散的铁可用于在液体浴内产生金属间化合物的颗粒，所述颗粒的尺寸可以达到数十微米。根据所述颗粒的确定其密度的组成，所述颗粒一方面向着坩埚底部沉淀，或另一方面大部分浮到液体浴的表面，并且因此通常称为底部或表面废渣/渣滓。

所述金属间化合物在试样中、尤其是在其表面上的存在因此能够通过提供不同于所述浴本身的、所测量的不同组分（例如：锌、铝和铁）的浓度而使分析出错。

申请WO 2008/067620提出通过使用用于自动检测表面的系统来解决由浮在液体浴上的所谓“表面渣滓”的金属间化合物颗粒所造成的问题，所述用于自动检测表面的系统允许辨别渣滓在液体浴上的存在，并因此允许保证使LIBS类型的分析器指向没有渣滓的区域或者启动用于除去渣滓的装置的动作以对浴的表面进行清理。然而，对于保证消融激光的射击不指向过于离散而不能被图像处理系统识别为渣滓的渣滓，所述冗繁复杂的表面视频监控技术会显得过于不准确（在渣滓高度覆盖的情况下甚至是不可行的）。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出用于测量适于镀覆钢带的金属液体的化学组成的方法和装置，其中，定性地改善了金属液体试样的直接测量。

根据一种用于测量适于镀覆连续移动钢带的金属液体的化学组成的方法，其中所述金属液体以连续的方式在第一空腔中形成，其组成的测量在所述液体的直接测量表面上进行，本发明要求，到达测量表面的金属液体试样经历被选择为使所述测量表面与主要基于铁的杂质隔离的温度。