[发明专利]测控蒸汽沉淀镀涂生产线和设备中金属蒸汽量的原子吸收分析

说明书

本发明是关于快速控制在镀层金属钢条用蒸汽沉积处理过程中，沉积在镀涂金属上的量的方法和设备，发明也涉及到以高精度和高可靠性从蒸汽源送到钢条上的金属蒸汽量的原子吸收分析。

在制造镀锌钢片或类似材料的蒸汽沉积处理流程中，一种熟知的测量沉淀金属镀层量的方法是荧光X射线光谱或X射线衍射技术。

用于此目的的荧光X射线光谱方法公布在日本专利中请公开文本60-13308。事先以X射线照射镀过的钢条，并测出从金属镀层放射出的荧光型X射线的强度，然后与一个给定的分析曲线作比较，而金属镀层的沉淀量是由测量出的强度值计算出来的。

根据荧光型X射线光谱技术，图1所示的X射线测量装置9安放在蒸汽沉淀镀涂生产线的出口端。钢条1穿过气体压缩炉2，钢条1在气体压缩炉2中的表面是活化的。钢条1经入口端密封的滚筒机3进入真空室4。在真空室4中，锌和镁从汽化沉淀带5汽化沉淀到钢条1上。然后钢条1从真空室4经出口端的密封滚筒机6和冷却带7出来。

X射线测量装置9面向从真空室4出来、已经被汽化沉淀过的钢条8表面安放。在测量汽化沉淀后沉淀的金属镀层的总量时，测量装置9的物理位置在测量镀层金属沉淀量时会导致一个长时间延迟，因此操作条件不能根据测到的沉淀量的变化及时得到控制。

另一方面，X射线衍射法适宜于分析已经被镀了多层金属的钢片。这种方法测量出特殊镀涂成份的峰强度，然后通过解一个与镀涂成份和沉淀量有关的方程，计算出沉淀量。

当不同的金属被汽化沉淀，以致于形成多层镀涂层，如锌-镁汽化沉淀层时，必须测量和控制每一种镀层金属的沉淀量。然而要高精度地检测出每一种金属的沉淀量是很困难的，因为从每一子层放射出的X射线都会被别的金属和别的子层衰减。例如在锌-镁镀涂层具有多层结构时，从镁发出的X射线特别的弱而且容易被锌和合金层衰减，使得很难精确地测定沉淀的总量。

另外，在X衍射方法中，测量点远离汽化沉淀带。这一问题使得必须有一定的延迟才能测量出结果，因此不能精确控制沉淀的总量。

在镀涂层具有由不同种类的金属，这些金属包括几种金属间的化合物，组成的多层结构时，必须使用许多种测量设备，测量每一种金属间化合物的峰值强度。另外，每一种强度都会因为要被其它的金属、合金及其子层衰减而产生误差，因此，在多层结构时沉淀总量不能以高可靠性地被测出。

另外，锌或镁的蒸汽在设备的内部表面的沉淀是通过将该表面控制在几百摄氏度下来加以抑制的，锌或镁的蒸汽是被从蒸汽源经过导管送到钢条。如果金属蒸汽的总量可以在通过导管时直接被测量，那么镀涂金属的沉淀总量可以被更精确地直接加以控制。

发明概要

发明人观察到原子吸收分析可以用于测量通过导管的金属蒸汽的总量。在原子吸收分析中，金属蒸汽是用具有容易被吸收的波长的光束照射，金属蒸汽的总量象金属蒸汽的吸光度的值一样被检测出来。

发明人也已发现，被检测出来的吸光度的值精确地表示了通过导管的金属蒸汽的总量，而且被检测出来的吸光度的值按比例地随通过导管的金属蒸汽的总量同时改变。在这一点，原子吸收分析金属蒸汽的总量和控制沉淀在钢条上的金属蒸汽的总量方面有很多优势。

本发明的第一个目标是使得沉淀总量能够达到快速响应的在线控制，该控制的基础是通过一个导管的、可被一种原子吸收光度计测出的金属蒸汽的总量。

本发明的第二个目标是检测吸光度，该吸光度对通过一个导管的金属总量的改变具有高敏感度。

本发明的第三个目标是使得吸光度的测量处于不饱和，甚至在大量的金属蒸汽很集中的情况下也是如此。

根据本发明，从蒸汽源经导管送到钢条的金属蒸汽被从一个喷出管取到测量室中作为样本。喷出管一端开口到导管，而另一端开口到测量室。在喷出管开口到测量室的端可以有一个和喷出管联结的小口径的接口管。原子吸收光度计安装在测量室。光度计由能发出易被金属蒸汽吸收的特征波长的光源和用于在金属蒸汽被照射后接收测量光束的检测器组成。当金属蒸汽被测量光束照射时，在金属蒸汽中，光束的光能被吸收，吸收的程度由放在面向光源的检测计检测出。

通过导管的金属蒸汽的总量可根据已探测到的吸光度计算出来，而计算结果可以作为调节安装在导管中的控制门的打开比例的命令输出。

当到达测量光束的金属蒸汽输入量太大时，吸光度达到饱和，而且尽管金属蒸汽的总量增加，吸光度也不会增加。这种时候到达测量光束的金属蒸汽量，应通过从测量室排除部分金属蒸汽的方法，或者在用光束给金属蒸汽作补充照射时，通过把部分金属蒸汽沉淀到测量室内壁的方法减少金属蒸汽的输入量。