一種電鍍錫生產線復合軟熔方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及對金屬材料的鍍覆，特別涉及一種帶鋼連續電鍍錫生產線軟熔方法和裝置。該電鍍錫生產線復合軟熔方法，是采用電阻加熱電源（1）與感應加熱器（2）結合的方式對鍍錫鋼帶（3）進行復合軟熔，電阻加熱電源（1）采用變頻技術，由高壓變頻器與單相調壓變壓器組成，電阻加熱電源與軟熔段的入口導電輥（4）、出口導電輥（5）之間有導電連接，鍍錫帶鋼包覆在入口導電輥和出口導電輥上，從而形成電流回路，電阻加熱電源對入口導電輥和出口導電輥之間的鍍錫帶鋼進行電阻加熱；采用超音頻電源供電的感應加熱器，對鍍錫帶鋼進行感應加熱。本發明可提高感應軟熔加熱的加熱效率與適用性，改善軟熔工序合金層的穩定。
【專利說明】一種電鍍錫生產線復合軟熔方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及對金屬材料的鍍覆，特別涉及一種帶鋼連續電鍍錫生產線軟熔方法和
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術】
[0002]在帶鋼連續電鍍錫生產線中，軟熔是極為重要的工序之一，對產品質量起到決定性的作用。它是將電鍍錫后的帶鋼加熱到錫的熔點溫度(232.15°C)之上，使帶鋼表面的錫層熔化并在表面張力作用下流平，形成致密光亮表面，同時鋼基體中的鐵原子向液態錫中擴散，在鋼基體與表面錫層之間形成錫鐵合金層的處理工序。經軟熔工序處理的鍍錫帶鋼不僅具有良好的外觀，由于其表面錫層致密以及形成的錫鐵合金層，耐蝕性能顯著提高。
[0003]影響錫鐵合金層厚度的主要因素包括:鍍錫帶鋼淬水前的溫度以及加熱時間。錫鐵合金層的生成量隨淬水前鍍錫帶鋼溫度的升高以及加熱時間增長而增多。
[0004]鍍錫帶鋼的加熱方法目前主要有四種:1、工頻電阻加熱法；2、調頻電阻加熱法；
3、高頻感應加熱法；4、工頻電阻加熱與高頻感應加熱結合的方法。
[0005]工頻電阻加熱法具有加熱效率高的優點，缺點是:1、加熱速度慢，生產線升降速過程中合金層厚度不穩定；2、軟熔后產品的表面光亮度相對于感應加熱較低；3、生產2.8g/m2及以下鍍錫量產品時表面易產生木紋缺陷；4、在高電阻軟熔功率的工況下，由于軟熔前后兩支導電輥間的加載電壓與 電流同時較大，極易在導電輥與帶鋼的夾角處發生放電造成電弧斑，影響產品表面質量；5、造成三相不平衡，對上層電網產生諧波污染嚴重。
[0006]調頻電阻加熱法(如專利號:CN102031544A、CN202005001U、CN201210387193)是工頻電阻加熱法一種改良方法，解決了三相不平衡問題，并且變頻器的功率因數高，對上層電網的諧波污染小。在木紋缺陷控制上基本可以保證鍍錫量2.2g/m2以上產品不出現木紋缺陷，但低鍍錫量(1.lg/m2及以下)產品的木紋缺陷不能有效解決。同時，工頻電阻加熱的其它缺點在調頻電阻加熱中仍然存在。
[0007]高頻感應加熱法相對電阻加熱法加熱速度快，可以在較短的加熱距離內大幅提高加熱溫升幅度，產品的表面光亮度較高，缺點是:1、功率損失大，加熱效率非常低；2、對板寬、板厚及帶鋼抖動產生的位置變化敏感，適用性較差；3、相對投資以及損耗亦較大。
[0008]工頻電阻加熱與高頻感應加熱結合法(如專利號:CN201261813Y) —定程度上綜合了工頻電阻加熱與高頻感應加熱的優點，彌補了兩者的缺點。主要體現在解決了木紋缺陷問題，并在一定程度上降低了電阻加熱的功率需求。但對于工頻電阻加熱的三相負載不平衡、對上層電網的諧波污染，以及高頻感應加熱效率低、適用性差的問題沒有任何改善。
[0009]本發明基于目前工頻電阻加熱與高頻感應加熱結合法的不足，發明出一種新的電鍍錫生產線復合軟熔方法。

【發明內容】

[0010]本發明的主要目的提供一種更加穩定、節能的電鍍錫復合軟熔方法，特別是提高感應軟熔加熱的加熱效率與適用性，改善軟熔工序合金層的穩定。
[0011]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0012]一種電鍍錫生產線復合軟熔方法，是采用電阻加熱電源I與感應加熱器2結合的方式對鍍錫鋼帶3進行復合軟熔；
[0013]所述電阻加熱電源I采用變頻技術，由高壓變頻器與單相調壓變壓器組成，電阻加熱電源I與軟熔段的入口導電輥4、出口導電輥5之間有導電連接，鍍錫帶鋼3包覆在入口導電輥4和出口導電輥5上，從而形成電流回路，電阻加熱電源I對入口導電輥4和出口導電輥5之間的鍍錫帶鋼3進行電阻加熱；
[0014]至少一個采用超音頻電源供電的感應加熱器2，對鍍錫帶鋼3進行感應加熱。
[0015]電阻加熱電源I中高壓變頻器的工作頻率根據鍍錫板鍍錫層的厚度進行調節。
[0016]感應加熱器2所采用超音頻電源的工作頻率為20?50kHz，接線為軟態雙絞水冷電纜。
[0017]有多個感應加熱器2單體分布在鍍錫帶鋼3長度方向進行分段加熱。
[0018]感應加熱器2的高度根據PLC的指令實時調整。
[0019]軟熔所需的總功率以及軟熔線的高度根據目標合金層厚度、鍍錫帶鋼6的基板寬度與厚度、導電輥4與淬水槽6液面間的帶鋼長度、導電輥5與淬水槽6液面間的帶鋼長度、生產線工藝段的線速度計算得出，并根據變化實時計算輸出至軟熔控制PLC。
[0020]電阻加熱器I與感應加熱器2的功率根據預設的功率分配系數與效率因數數據表，通過PLC進行實時閉環控 制，電阻功率與感應功率分配系數為3:1?10:3。
[0021]本發明的另一目的是提供一種電鍍錫生產線復合軟熔裝置，是通過以下技術方案實現的:
[0022]一種電鍍錫生產線復合軟熔裝置，是采用電阻加熱電源I與感應加熱器2結合的方式對鍍錫鋼帶3進行復合軟熔，它包括:入口導電輥4、出口導電輥5、鍍錫帶鋼3、淬水槽6 ；
[0023]所述電阻加熱電源I采用變頻技術，由高壓變頻器與單相調壓變壓器組成，電阻加熱電源I與軟熔段的入口導電輥4、出口導電輥5之間有導電連接，鍍錫帶鋼3包覆在入口導電輥4和出口導電輥5上，從而形成電流回路，電阻加熱電源I對入口導電輥4和出口導電輥5之間的鍍錫帶鋼3進行電阻加熱；
[0024]至少一個采用超音頻電源供電的感應加熱器2，對鍍錫帶鋼3進行感應加熱。
[0025]感應加熱器2通過減速電機、蝸輪蝸桿傳動裝置與位移傳感器實現移動與高度定位。
[0026]所述導電連接為通過銅排連接。
[0027]感應加熱器(2)的工作頻率為20?50kHz，通過軟態雙絞水冷電纜接線。
[0028]感應加熱器(2)的高度根據PLC的指令實時調整。
[0029]本發明得到了一種調頻電阻軟熔與超音頻感應軟熔相結合的帶鋼連續電鍍錫生產線復合軟熔方法和裝置，與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0030]1、電阻加熱采用變頻技術，避免了工頻電阻加熱的三相不平衡問題，減少了對上層電網的諧波污染，并提高了功率因數；
[0031]2、利用超音頻感應加熱替代高頻感應加熱，大大提高了感應加熱的適用性與加熱效率，更加節能；
[0032]3、本復合軟熔方法，對于生產線升降速運行過程中的合金層穩定控制效果更好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發明的電鍍錫生產線復合軟熔裝置的結構示意圖。
[0034]附圖標記
[0035]電阻加熱電源I 感應加熱器2
[0036]鍍錫帶鋼3入口導電輥4
[0037]出口導電輥5淬水槽6
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】做進一步說明。本發明并不局限于以下實施例。
[0039]參見圖1，電阻加熱電源I采用變頻技術，由高壓變頻器與單相調壓變壓器組成。電阻加熱電源I與軟熔段的入口導電輥4、出口導電輥5通過銅排連接，鍍錫帶鋼3包覆在入口導電輥4和出口導電輥5上，從而形成電流回路，對入口導電輥4和出口導電輥5之間的鍍錫帶鋼3進行直接加熱。電阻加熱電源I中高壓變頻器的工作頻率根據鍍錫板鍍錫層的厚度進行調節。
[0040]感應加熱器2采用超音頻電源供電，工作頻率為20?50kHz，通過軟態雙絞水冷電纜接線，對鍍錫帶鋼3進行感應加熱，可以有多個感應加熱器2分布在鍍錫帶鋼3長度方向進行分段加熱。感應加熱器 2通過減速電機、蝸輪蝸桿傳動裝置與位移傳感器實現移動與高度定位，感應加熱器2的高度根據PLC (可編程邏輯控制器)的指令實時調整。
[0041]軟熔所需的總功率以及軟熔線的高度根據目標合金層厚度、鍍錫帶鋼3的基板寬度與厚度、入口導電輥4與淬水槽6液面間的帶鋼長度、出口導電輥5與淬水槽6液面間的帶鋼長度、生產線工藝段的線速度計算得出，并根據變化實時計算輸出至軟熔控制PLC。
[0042]電阻加熱器I與感應加熱器2的功率根據預設的功率分配系數與效率因數數據表，通過PLC進行實時閉環控制。
[0043]本發明的工作原理為:
[0044]1、調頻電阻加熱采用高壓變頻技術，其在解決三相不平衡、諧波污染、提高功率因數方面屬于現有技術范疇，不做贅述。實際使用過程中，對于厚度較厚的產品，需降低變頻器的輸出頻率，以降低由于趨膚深度造成的厚度方向(由外到內)的溫度梯度，提高加熱的通透性與均勻性；對于較薄的產品，在不影響加熱均勻性的前提下，適當提高變頻器的輸出頻率，可以更好的發揮變頻器的性能，提高功率因數。
[0045]2、感應加熱采用超音頻而不是高頻，是因為超音頻電磁波的波長更長，因此在抗衰減、與互感穿透能力上高于高頻電磁波，因此比高頻感應加熱的適用能力更強、穩定性更高，且加熱效率大大高于高頻感應加熱，功率調節范圍更大。同樣，超音頻感應加熱的速度非常快，遠遠高于工頻電阻加熱或調頻電阻加熱。
[0046]實施例1:
[0047]運行與設定參數:鍍錫帶鋼寬度980mm、厚度0.20mm、鍍錫量為0.9g/m2、電阻軟熔頻率為120Hz、感應軟熔頻率20KHz，電阻加熱功率因數設定為78%，感應加熱功率因數設定為70%，電阻功率與感應功率分配系數為3:1。
[0048]操作方法:生產線速度由300m/min提升至380m/min
[0049]結果:帶鋼表面無木紋，升速段合金層三點(傳動側、中央、操作側)檢測平均厚度分別為0.35g/m2、0.34g/m2、0.37g/m2，勻速段合金層三點檢測平均厚度分別為0.37g/m2、
0.35g/m2、0.38g/m2。
[0050]實施例2:
[0051]運行與設定參數:鍍錫帶鋼寬度980mm、厚度0.20mm、鍍錫量為0.9g/m2、電阻軟熔頻率為120Hz、感應軟熔頻率20KHz，電阻加熱功率因數設定為78%，感應加熱功率因數設定為70%，電阻功率與感應功率分配系數為3:1。
[0052]操作方法:生產線速度由380m/min降速至300m/min
[0053]結果:帶鋼表面無木紋，勻速段合金層三點(傳動側、中央、操作側)檢測平均厚度分別為0.37g/m2、0.35g/m2、0.38g/m2，降速段合金層三點檢測平均厚度分別為0.38g/m2、
0.36g/m2、0.4g/m2。
[0054]實施例3:
[0055]運行與設定參數:鍍錫帶鋼寬度980mm、厚度0.38mm、鍍錫量為5.6g/m2、電阻軟熔頻率為60Hz、感應軟熔頻率20KHz，電阻加熱功率因數設定為75%，感應加熱功率因數設定為72%，電阻功率與感應功率 分配系數為10:3。
[0056]操作方法:生產線速度由250m/min提升至350m/min
[0057]結果:帶鋼表面無木紋，升速段合金層三點(傳動側、中央、操作側)檢測平均厚度分別為0.7g/m2、0.68g/m2、0.7g/m2，勻速段合金層三點檢測平均厚度分別為0.72g/m2、
0.7g/m2、0.73g/m2。
[0058]實施例4:
[0059]運行與設定參數:鍍錫帶鋼寬度980mm、厚度0.38mm、鍍錫量為5.6g/m2、電阻軟熔頻率為60Hz、感應軟熔頻率20KHz，電阻加熱功率因數設定為75%，感應加熱功率因數設定為72%，電阻功率與感應功率分配系數為10:3。
[0060]操作方法:生產線速度由350m/min降速至250m/min
[0061]結果:帶鋼表面無木紋，勻速段合金層三點(傳動側、中央、操作側)檢測平均厚度分別為0.72g/m2、0.72g/m2、0.73g/m2，降速段合金層三點檢測平均厚度分別為0.73g/m2、0.7lg/m2、0.74g/m2。
【權利要求】
1.一種電鍍錫生產線復合軟熔方法，是采用電阻加熱電源(I)與感應加熱器(2)結合的方式對鍍錫鋼帶(3)進行復合軟熔，其特征在于:所述電阻加熱電源(I)采用變頻技術，由高壓變頻器與單相調壓變壓器組成，電阻加熱電源(I)與軟熔段的入口導電輥(4)、出口導電輥(5)之間有導電連接，鍍錫帶鋼(3)包覆在入口導電輥(4)和出口導電輥(5)上，從而形成電流回路，電阻加熱電源(I)對入口導電輥(4)和出口導電輥(5)之間的鍍錫帶鋼(3)進行電阻加熱；至少一個采用超音頻電源供電的感應加熱器(2 )，對鍍錫帶鋼(3 )進行感應加熱。
2.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線復合軟熔方法，其特征在于:電阻加熱電源(I)中高壓變頻器的工作頻率根據鍍錫板鍍錫層的厚度進行調節。
3.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線復合軟熔方法，其特征在于:感應加熱器(2)所采用超音頻電源的工作頻率為20?50kHz，接線為軟態雙絞水冷電纜。
4.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線復合軟熔方法，其特征在于:有多個感應加熱器(2)單體分布在鍍錫帶鋼(3)長度方向進行分段加熱。
5.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線復合軟熔方法，其特征在于:感應加熱器(2)的高度根據PLC的指令實時調整。
6.根據權利要求1所述的電鍍錫生產線復合軟熔方法，其特征在于:軟熔所需的總功率以及軟熔線的高度根據目標合金層厚度、鍍錫帶鋼(6)的基板寬度與厚度、導電輥(4)與淬水槽(6)液面間的帶鋼長度、導電輥(5)與淬水槽(6)液面間的帶鋼長度、生產線工藝段的線速度計算得出，并根據變化實時計算輸出至軟熔控制PLC。
7.根據權利要求1所 述的電鍍錫生產線復合軟熔方法，其特征在于:電阻加熱器(I)與感應加熱器(2)的功率根據預設的功率分配系數與效率因數數據表，通過PLC進行實時閉環控制，電阻功率與感應功率分配系數為3:1?10:3。
8.一種電鍍錫生產線復合軟熔裝置，是采用電阻加熱電源(I)與感應加熱器(2 )結合的方式對鍍錫鋼帶(3)進行復合軟熔，它包括:入口導電輥(4)、出口導電輥(5)、鍍錫帶鋼(3)、淬水槽6，其特征在于:所述電阻加熱電源(I)采用變頻技術，由高壓變頻器與單相調壓變壓器組成，電阻加熱電源(I)與軟熔段的入口導電輥(4)、出口導電輥(5)之間有導電連接，鍍錫帶鋼(3)包覆在入口導電輥(4)和出口導電輥(5)上，從而形成電流回路，電阻加熱電源(I)對入口導電輥(4)和出口導電輥(5)之間的鍍錫帶鋼(3)進行電阻加熱；至少一個采用超音頻電源供電的感應加熱器(2 )，對鍍錫帶鋼(3 )進行感應加熱。
9.根據權利要求8所述的電鍍錫生產線復合軟熔裝置，其特征在于:感應加熱器(2)通過減速電機、蝸輪蝸桿傳動裝置與位移傳感器實現移動與高度定位。
10.根據權利要求8所述的電鍍錫生產線復合軟熔裝置，其特征在于:所述導電連接為通過銅排連接。
11.如權利要求8所述的電鍍錫生產線復合軟熔裝置，其特征在于:感應加熱器(2)的工作頻率為20?50kHz，通過軟態雙絞水冷電纜接線。
12.如權利要求8所述的電鍍錫生產線復合軟熔裝置，其特征在于:感應加熱器(2)的高度根據PLC的指令實時調整。
【文檔編號】C25D5/50GK103436933SQ201310362289
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】張振林, 王興民, 王海林, 張啟富, 雷永華, 楊鵬飛, 趙曉常, 郭振英 申請人:新冶高科技集團有限公司, 天津市吉宇薄板有限公司