用于对带形材料覆层的真空覆层设备和方法与流程

2021-01-30 18:01:03|

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本发明涉及一种根据权利要求1和3的前序部分的真空覆层设备和一种根据权利要求17的前序部分的用于对带形材料覆层的方法。

背景技术：

在钢带的制造中，在热轧和冷轧时都造成带材在长度上的宽度变化。这是由所谓的“宽展”所引起，所述宽展由于轧制道次引起轧制带材的宽度增加数毫米。在钢带长度上的不同的宽展通常会归因于用以加工钢带的设备内部的拉伸力波动。

在轧制钢带时的另一问题是，通过轧制工艺会形成因横截面上不同的延长引起的边缘或中心波纹。

在制造例如呈钢带形式的带形材料时，根据现有技术已知，该带形材料的表面被镀锌。这能够通过真空蒸镀工艺进行，例如从de3035000a1，de19527515c1或de19735603c1中已知。该真空蒸镀工艺还包括例如在de102009053367a1中阐述的所谓的pvd技术。

在上述真空蒸镀工艺中，在真空中进行带形材料的覆层，其中带形材料通过隔离部和/或隔板元件的系统输送给存在或产生真空的腔室等。在该腔室中产生的真空相对于环境的密封通常经由隔板元件形式的密封机构来进行，这例如在wo2008/049523a1中与带隔离部相结合地描述。根据ep1004369b1，这种密封也能够通过具有多个辊子的隔离部来实现，其中至少一个辊子相对于至少另外两个辊子错开地设置，并且能够借助其与这另外两个辊子的距离来调节，以便实现对于在这些辊子之间穿引移动的带形材料的密封。

如果带形材料根据真空蒸镀工艺原理覆层，则真空相对于环境的密封非常重要。为此目的，其中实现带形材料覆层的真空腔室在入口侧和出口侧处分别具有隔离部。如果带形材料在其带长度上会具有缺陷，如非恒定的宽度(军刀形状)或平坦度误差，其可能由于上游的热处理工艺形成，则会造成带形材料在真空覆层设备的输送区段上的伸展，这尤其在该设备的真空腔室的隔离部的区域中在所需的真空密封方面是关键的。带形材料在输送区段上的不精确的定位在真空腔室的隔离部的区域中或者会造成磨损提高甚至造成对真空的破坏，由此干扰在真空中的覆层工艺。附加地，真空腔室内部的这种缺陷造成待覆层的带形材料的表面和覆层和清洁模块之间的间距的变化，由此同样损害真空覆层工艺。

技术实现要素：

相应地，本发明所基于的目的是，借助简单的手段优化在真空中对带形材料覆层并且为此实现更好的工艺可靠性。

所述目的通过根据权利要求1和3的真空覆层设备和通过具有权利要求17中说明的特征的方法来实现。在从属权利要求中限定本发明的有利的改进形式。

根据本发明的真空覆层设备用于对尤其由金属构成的带形材料覆层并且包括：具有尤其辊子形式的运输机构的输送区段，带形材料能够在所述运输机构上沿运输方向移动；覆层腔室，能够在所述覆层腔室中产生真空，其中覆层腔室具有入口区域和出口区域并且由此能够由带形材料沿着输送区段或在输送区段上沿运输方向穿过；进入隔离部，所述进入隔离部设置在覆层腔室的入口区域中；和离开隔离部，所述离开隔离部设置在覆层腔室的出口区域中。

真空覆层设备还包括至少一个带方位调节装置，借助所述带方位调节装置能够关于输送区段的中间调节、优选对准带形材料的位置。这种带方位调节装置或者设置在覆层腔室内部和/或在带形材料的运输方向上观察设置在覆层腔室上游和设置在其之外。

以相同的方式，本发明还提出一种用于对尤其由金属构成的带形材料覆层的方法，其中带形材料在输送区段之上沿运输方向移动并且在施加真空的覆层腔室内部被真空覆层。在此，通过至少一个带方位调节装置以所述带形材料的带中间关于输送区段的中间设定、优选对准带形材料，其中所述带方位调节装置或者设置在覆层腔室内部和/或在带形材料的运输方向上观察设置在带覆层腔室的上游并且设置在其之外。

本发明基于如下主要知识，通过带范围调节装置关于输送区段的中间、即垂直于其运输方向来调节并且优选地对准带形材料。由此确保，带形材料尤其以最佳地定心在输送区段上的方式在覆层腔室内部移动，使得在覆层腔室内部防止带形材料与侧壁碰撞或接触并且实现最佳的覆层结果。为此适当的是，这种带方位调节装置集成到覆层腔室中，即设置在覆层腔室内部。如果带形材料在其移动穿过覆层腔室时其位置应会从输送区段向侧部偏离或“移位”，则这能够被有效地借助设置在覆层腔室内部的带方位调节装置来相反作用。

补充地和/或替选地还可行的是，一带方位调节装置在带形材料的运输方向上观察设置在覆层腔室的上游。这种设置在覆层腔室之外的带方位调节装置的工作方式相同地对应于如上面阐述的设置在覆层腔室内部的带方位调节装置，即就此优选带形材料的位置对准输送区段中间。这产生如下优点，如果带形材料在其沿运输方向移动时会随后达到覆层腔室的进入隔离部并且进入其中，则带形材料关于其在输送区段上的位置已经被正确对准。借此，实现带形材料与设置在进入隔离部处的密封机构的无干扰且基本上无磨损的接触，由此确保覆层腔室内部的真空相对于环境的可靠密封。

在本发明的有利的改进形式中，一带方位调节装置在带形材料的运输方向上观察也能够设置在覆层腔室的上游。借此带形材料在其被覆层之后再次在关于输送区段中间的正确位置方面进行检查，并且必要时以对此进行校正的方式对准。借此确保，覆层的带形材料无干扰地缠绕在绞盘装置上或者必要时能够暂存在设置在其之前的存储器中。

在本发明的有利的改进形式中，设有控制装置和至少一个位置传感器，其中在带方位调节装置和这种位置传感器之间存在与该控制装置的信号连接。借助位置传感器能够识别或确定带形材料在输送区段上的尤其关于输送区段的中间区域的位置。如果在此会识别到带形材料关于输送区段中间区域的位置偏离，则为了校正或对准带形材料在输送区段上的位置，能够根据位置传感器的信号通过控制装置来适当地操控带方位调节装置。

借助本发明能够有利地在真空中实现带形材料的覆层，所述带形材料由钢带构成并且具有至少10％马氏体的结构份额。这种钢带还能够包含0.1-0.4％的碳、0.5-2.0％的硅和/或1.5-3.0％的锰。这种钢能够作为“双相钢”(dp)、“复相钢”(cp)、“淬火配分钢”(q&p)或“马氏体钢”(ms)存在，所述钢分别具有不同含量的马氏体(具有至少10％)。

附图说明

下面，根据示意简化的附图详细描述本发明的优选的实施方式。其示出：

图1示出根据本发明的真空覆层设备的示意简化侧视图，借助所述真空覆层设备也能够执行根据本发明的方法，

图2至4分别示出带方位调节装置的不同的实施方式的示意简化视图，所述带方位调节装置应用在图1的真空覆层设备中，和

图5和图6分别示出根据本发明的其他实施方式的控制滚轮的简化俯视图。

具体实施方式

本发明提出一种真空覆层设备10，借助所述真空覆层设备能够使带形材料11在其至少一侧处、优选在两侧(上侧和下侧)设有覆层。相应地也能够借助这种真空覆层设备10执行方法，以便尤其对带形材料11覆层。附图的两个图中的所有特征分别设有相同的附图标记。在此特别地指出，附图仅是简化的并且尤其未按尺寸比例示出。

带形材料11能够由金属构成，尤其由钢或优质钢或其相应的合金构成。此外，需要指出，借助真空设备10覆层的带形材料11能够为热轧带或冷轧带。

下面，详细阐述真空覆层设备10、其各个部件和其工作方式：

真空覆层设备10包括具有(未示出的)运输机构的输送区段12，所述运输机构例如呈辊子形式，带形材料在所述辊子上沿运输方向t运动。在此，带形材料11在输送区段12的进入口处从第一绞盘装置46开卷，其中带形材料11在执行期望的覆层之后或在期望的覆层结束之后在输送区段12的离开口处再次由第二绞盘装置48缠绕。紧接在第一绞盘装置46之后并且在第二绞盘装置48之前能够设有(带)存储器44，借助所述存储器或在所述存储器中能够存储带形材料11。在输送区段12内部，带形材料11沿运动方向t运动或运输，即从第一绞盘装置46朝第二绞盘装置48的方向运动或运输。

覆层腔室14沿着输送区段12设置，带形材料11移动经过所述覆层腔室。为了该目的，覆层腔室14具有入口区域16和出口区域18，其中在入口区域16中设有进入隔离部20并且在出口区域18中设有离开隔离部22。在覆层腔室14中产生真空。在此，在带形材料11沿着输送区段12运动或穿过这两个隔离部20、22移动的同时，进入隔离部20和离开隔离部22确保该真空相对于外部环境适当地密封。

覆层腔室14多件式地构成并且具有覆层部分26和清洁部分28。所述部分26和28二者如上面已经阐述的那样置于真空中。在覆层部分26中执行对带形材料11或者在带形材料的一侧或在其两侧上进行真正的覆层，例如根据pvd(物理气相沉积)原理。

在覆层腔室14内部能够设置有至少一个带方位调节装置24，例如设置在覆层部分26内部，如这在图1中示出。补充地或替选地可行的是，这种带方位调节装置24设置在清洁部分28中。

根据本发明的另一实施方式可行的是，带方位调节装置24.2在带形材料11的运输方向t上观察设置在进入隔离部20的上游。与之相关需要指出的是，与之前提出的实施方式的组合也是可行的，其中一带方位调节装置24设置在覆层腔室14内部并且一带方位调节装置24.2设置在进入隔离部20上游的区域中。

可选地也能够设有，一带方位调节装置24.3也设置在进入隔离部20的区域中，并且另一带方位调节装置24.4设在离开隔离部22的区域中。最后还可行的是，另一带方位调节装置24.5在带形材料11的运输方向t上观察设置在离开隔离部22的上游。

参考下面的图2至6详细阐述带方位调节装置24(或24.2、24.3、24.4、24.5)的不同的实施方式和其工作方式。

图2结合带形材料11的俯视图简化地示出带方位调节装置24的一个实施方式的主要部件，其中为了简化，图1的真空覆层设备10的其余部件被取消。在图2中简化地通过点划线象征性地表示输送区段12，其中该输送区段的中间用“12m”表示。将执行机构30安置在支承件29处或覆层腔室14的壳体的一部分处，在所述执行机构的前端部处可转动地支承接触滚轮31。执行机构30以液压缸的形式构成，其中替选于此以相同的功能呈线性电马达等形式的执行机构也是可行的。借助于执行机构30，接触滚轮31可以朝带形材料1的方向垂直于其运输方向t移动。

带形材料11在输送区段12上的位置能够通过位置传感器36检测，所述位置传感器以信号的方式与控制装置34连接(在图2中象征性地通过虚线在此示出)。在该范围内，位置传感器36具有带方位检测元件的功能。这种位置传感器36优选能够构成为测距仪等，其例如呈激光传感器的形式。

执行机构30的操控能够以力控制的方式和/或位移控制的方式进行。为此，为每个执行机构30设有压力传感器32和位移传感器33。执行机构同样以信号方式与控制装置34连接。相应地，能够根据位置传感器36的信号通过控制装置34操控执行机构30。

图2的俯视图说明，执行机构30与安置在其上的接触滚轮31设置在输送区段12的两侧。

图3示出带方位调节装置24的另一实施方式。在此，与图2的实施方式不同，在输送区段12的每侧设有两个接触滚轮31，所述接触滚轮可转动地安置在引导导板35处。对每个引导导板35设有两个执行机构30，其例如呈液压缸的形式，所述液压缸以信号的方式与控制装置34连接并且由此根据位置传感器36的信号能够进行力控制和/或位移控制。

在根据图2和3的实施方式中，接触滚轮31用于在需要时通过相应地操作执行机构30垂直于运输方向t运动到带形材料11的带棱边处并且与其形成接触，以便关于输送区段12的中间12m校正带形材料11的位置或者将该位置与该中间对准。

图4示出带方位调节装置24的另一实施方式，其中在输送区段12的两侧分别设有能通电的线圈l，所述线圈安装在支承件39处或覆层腔室14的壳体部件处。所述线圈l以信号的方式与控制装置34连接，使得其根据位置传感器36的信号能够被操控或通电。通过对所述线圈l通电，邻接于输送区段12地产生磁场或电磁交变场，所述磁场或电磁交变场尤其当带形材料由钢或钢合金构成时与带形材料11形成相互作用。具体地，这表示，通过该相互作用引起在由钢构成的带形材料11和被通电的线圈l之间的排斥。通过该相互作用或排斥能够以与接触滚轮31相同的方式实现，关于输送区段12的中间12m校正带形材料11的位置或者将该位置与该中间对准。

现在，根据图2至4的带方位调节装置24的上面阐述的实施方式以如下方式工作：

在初始状态中，在图2和图3的实施方式中，接触滚轮31不与带形材料11的带棱边接触。以相同的方式，在图4的实施方式中，将线圈l设定为无电流，使得无磁场作用于带形材料11上。

如果现在在真空覆层设备10运行和带形材料11沿着输送区段12移动时通过位置传感器36确定带形材料11在其宽度之上、即垂直于运行方向t具有不规则性和/或不精确地在输送区段12的中间12m上伸展，则借助于控制装置34促动执行机构30或者对线圈l通电，使得通过接触滚轮31运动到带形材料11的带棱边处或通过所产生的磁场与由钢构成的带的相互作用适当地校正带形材料11在输送区段12上的位置。因此，校正带形材料11在输送区段12上垂直于或横向于运输方向t的带运行。在该上下文中需要指出，接触滚轮31仅在对于对带形材料11在输送区段12上关于其中间12m校正位置所必需的期间与带形材料11的侧边缘或带棱边接触。换言之，当通过位置传感器36识别到带形材料11在输送区段12上的正确位置时，接触滚轮31能够通过操作执行机构30再次从带形材料11的带棱边移开或垂直于运输方向t移动远离带棱边。经适当修改后，这也适用于图4的实施方式中的线圈l，所述线圈仅在对于对带形材料11进行位置校正所需的期间才被通电。

根据带方位调节装置24的设置，能够将位置传感器36设置在覆层腔室14内部，或者也设置在进入隔离部20的上游或离开隔离部22的下游的区域中，或也设置在进入隔离部20或离开隔离部22的区域中。这表示，真空覆层设备10能够包括多个这种位置传感器36，所述位置传感器与真空覆层设备10的不同区域中的相应的带方位调节装置相关联。

根据带方位调节装置24的其他实施方式，在此能够使用一个所谓的控制滚轮(或多个这种控制滚轮)，所述控制滚轮在图5和图6中以简化的俯视图示出并且例如由emgautomationgmbh(易安基自动化设备股份有限公司，邮编57482德国文登)销售。在此，带形材料11经由控制滚轮引导，其中在带形材料11和控制滚轮之间设定特定的包容角。

在图5和图6的视图中，用以将带形材料11经由控制滚轮引导的运输方向t同样设有附图标记“t”，其中为了简化带形材料本身未被示出。在根据图5的控制滚轮50中，将其相对于带形材料11调节成，使得控制滚轮50沿着其纵轴线a垂直于运输方向t移动。以该方式，控制滚轮50成比例地起作用。与之相对，根据图6将控制滚轮52调节成，使得控制滚轮52以其纵轴线a相对于运输方向t转动，如这在图6中从纵轴线a与运输方向t围成90°角的位置开始针对两个示例性的偏移或转动的位置示出。以该方式，控制滚轮52整体起作用。

关于在图5和6中说明且阐述的控制滚轮50、52需要指出，在带方位调节装置24的另一(未示出的)实施方式中可行的是，将呈所谓的杠杆控制滚轮形式的控制滚轮50、52的功能和其调节可行性彼此组合。

通过使用如上文阐述的至少一个带方位调节装置实现，带形材料11在置于真空中的覆层腔室14内部总是以最佳定位在输送区段12上的方式沿着运输方向t移动，使得例如防止带形材料11与覆层腔室14或覆层部分26的侧壁的“碰撞”或接触。同样适用于带形材料11进入到进入隔离部20中，或者也适用于带形材料11在从离开隔离部22离开之后在运输线路12上的继续移动。

沿带形材料11的运送方向t观察，将另一化学清洁装置42设置在进入隔离部20的上游，带形材料11在进入覆层腔室14中之前穿过所述另一化学清洁装置。由此，带形材料11的表面在其在清洁部分28中(在真空中)经受精细清洁之前被初步地净化或清洁。

真空覆层设备10包括至少一个平坦度优化装置39，所述平坦度优化装置具有平整机组装置40并且在带形材料11的运输方向t上观察设置在进入隔离部20的上游。带形材料11在其随后进入覆层腔室14中之前穿过平整机组装置40。通过与平整机组装置40的辊子接触，将带形材料11的表面的平坦度设定于期望值，其中同时消除带形材料11的表面上的可能的平坦度误差。

真空覆层设备10包括至少一个切边机38，其在带形材料11的运输方向t上处于覆层腔室14的进入隔离部20的上游。与其邻接地，设有至少一个另外的位置传感器36，借助所述至少一个另外的位置传感器能够确定带形材料11在输送区段12上在覆层腔室14上游的区域中进而还有在切边机38的区域中的位置。所述位置传感器36同样与控制装置34信号连接。相应地，借助于控制装置34可行的是，切边机38根据位置传感器36的信号操作或采取动作。

控制装置34一方和位置传感器36、带方位调节装置24和切边机38另一方之间的信号连接在图1中简化地通过点划线符号表示。

切边机38用于如下目的，带形材料11或者在其一个带棱边处，或者选择性地在两个带棱边处(即在带形材料11的左侧和右侧的侧边缘处)被切边，即在那里通过切割变得更窄并且由此减小带形材料11垂直于运输方向t的宽度。如果通过位置传感器36识别到带形材料11的宽度与预设的理论值有偏差并且例如由于宽展而过大，则在真空覆层设备10运行时并且在带形材料11沿着输送区段12相应地移动时操作切边机38。通过切边实现，带形材料11在进入隔离部20上游的区域中进而在进入覆层腔室14中之前获得在其长度之上相同的宽度，其中该宽度也最佳地匹配于进入隔离部20的宽度。

根据本发明的另一(未示出的)实施方式，补充于或替选于所提出的平整机组装置40，拉伸/弯曲矫正装置同样能够是平坦度优化装置39的组成部分。通过图1中的附图标记“k”和对应的虚线的矩形简化地象征性表示，平坦度优化装置39也能够构成为紧凑单元，所述紧凑单元包括平整机组装置40和拉伸/弯曲矫正装置。借助于拉伸/弯曲矫正装置和运动其辊子，能够进一步改进带形材料11在其表面处的平坦度并且必要时也实现带延长，即带形材料11在其纵向方向上的拉伸。

通过将带形材料11引导穿过覆层腔室14，至少在带形材料11的一个表面上、优选在其两个表面上施加覆层，例如锌层。所述覆层能够在覆层部分26内部根据pvd原理进行。在带形材料11的至少一个表面设有覆层、例如设有锌层之后，如所阐述的那样，由第二绞盘装置12再次缠绕带形材料11。

因此，借助本发明成功实现仅在低温下将覆层施加到带形材料11的一表面或(多个)所述表面上，而不改变或损害带形材料11的材料特性。这当带形材料为尤其热轧带形式的钢带时是尤其有利的，所述钢带具有至少10％马氏体的结构份额。

附图标记列表

10真空覆层设备

11带形材料

12输送区段

14覆层腔室

16入口区域

18出口区域

20进入隔离部

22离开隔离部

24带方位调节装置