一种电镀锡生产线复合软熔方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及对金属材料的镀覆，特别涉及一种带钢连续电镀锡生产线软熔方法和装置。该电镀锡生产线复合软熔方法，是采用电阻加热电源（1）与感应加热器（2）结合的方式对镀锡钢带（3）进行复合软熔，电阻加热电源（1）采用变频技术，由高压变频器与单相调压变压器组成，电阻加热电源与软熔段的入口导电辊（4）、出口导电辊（5）之间有导电连接，镀锡带钢包覆在入口导电辊和出口导电辊上，从而形成电流回路，电阻加热电源对入口导电辊和出口导电辊之间的镀锡带钢进行电阻加热；采用超音频电源供电的感应加热器，对镀锡带钢进行感应加热。本发明可提高感应软熔加热的加热效率与适用性，改善软熔工序合金层的稳定。
【专利说明】一种电镀锡生产线复合软熔方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及对金属材料的镀覆，特别涉及一种带钢连续电镀锡生产线软熔方法和
>J-U ρ?α装直。
【背景技术】
[0002]在带钢连续电镀锡生产线中，软熔是极为重要的工序之一，对产品质量起到决定性的作用。它是将电镀锡后的带钢加热到锡的熔点温度(232.15°C)之上，使带钢表面的锡层熔化并在表面张力作用下流平，形成致密光亮表面，同时钢基体中的铁原子向液态锡中扩散，在钢基体与表面锡层之间形成锡铁合金层的处理工序。经软熔工序处理的镀锡带钢不仅具有良好的外观，由于其表面锡层致密以及形成的锡铁合金层，耐蚀性能显著提高。
[0003]影响锡铁合金层厚度的主要因素包括:镀锡带钢淬水前的温度以及加热时间。锡铁合金层的生成量随淬水前镀锡带钢温度的升高以及加热时间增长而增多。
[0004]镀锡带钢的加热方法目前主要有四种:1、工频电阻加热法；2、调频电阻加热法；
3、高频感应加热法；4、工频电阻加热与高频感应加热结合的方法。
[0005]工频电阻加热法具有加热效率高的优点，缺点是:1、加热速度慢，生产线升降速过程中合金层厚度不稳定；2、软熔后产品的表面光亮度相对于感应加热较低；3、生产2.8g/m2及以下镀锡量产品时表面易产生木纹缺陷；4、在高电阻软熔功率的工况下，由于软熔前后两支导电辊间的加载电压与 电流同时较大，极易在导电辊与带钢的夹角处发生放电造成电弧斑，影响产品表面质量；5、造成三相不平衡，对上层电网产生谐波污染严重。
[0006]调频电阻加热法(如专利号:CN102031544A、CN202005001U、CN201210387193)是工频电阻加热法一种改良方法，解决了三相不平衡问题，并且变频器的功率因数高，对上层电网的谐波污染小。在木纹缺陷控制上基本可以保证镀锡量2.2g/m2以上产品不出现木纹缺陷，但低镀锡量(1.lg/m2及以下)产品的木纹缺陷不能有效解决。同时，工频电阻加热的其它缺点在调频电阻加热中仍然存在。
[0007]高频感应加热法相对电阻加热法加热速度快，可以在较短的加热距离内大幅提高加热温升幅度，产品的表面光亮度较高，缺点是:1、功率损失大，加热效率非常低；2、对板宽、板厚及带钢抖动产生的位置变化敏感，适用性较差；3、相对投资以及损耗亦较大。
[0008]工频电阻加热与高频感应加热结合法(如专利号:CN201261813Y) —定程度上综合了工频电阻加热与高频感应加热的优点，弥补了两者的缺点。主要体现在解决了木纹缺陷问题，并在一定程度上降低了电阻加热的功率需求。但对于工频电阻加热的三相负载不平衡、对上层电网的谐波污染，以及高频感应加热效率低、适用性差的问题没有任何改善。
[0009]本发明基于目前工频电阻加热与高频感应加热结合法的不足，发明出一种新的电镀锡生产线复合软熔方法。
【发明内容】
[0010]本发明的主要目的提供一种更加稳定、节能的电镀锡复合软熔方法，特别是提高感应软熔加热的加热效率与适用性，改善软熔工序合金层的稳定。
[0011]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0012]一种电镀锡生产线复合软熔方法，是采用电阻加热电源I与感应加热器2结合的方式对镀锡钢带3进行复合软熔；
[0013]所述电阻加热电源I采用变频技术，由高压变频器与单相调压变压器组成，电阻加热电源I与软熔段的入口导电辊4、出口导电辊5之间有导电连接，镀锡带钢3包覆在入口导电辊4和出口导电辊5上，从而形成电流回路，电阻加热电源I对入口导电辊4和出口导电辊5之间的镀锡带钢3进行电阻加热；
[0014]至少一个采用超音频电源供电的感应加热器2，对镀锡带钢3进行感应加热。
[0015]电阻加热电源I中高压变频器的工作频率根据镀锡板镀锡层的厚度进行调节。
[0016]感应加热器2所采用超音频电源的工作频率为20?50kHz，接线为软态双绞水冷电缆。
[0017]有多个感应加热器2单体分布在镀锡带钢3长度方向进行分段加热。
[0018]感应加热器2的高度根据PLC的指令实时调整。
[0019]软熔所需的总功率以及软熔线的高度根据目标合金层厚度、镀锡带钢6的基板宽度与厚度、导电辊4与淬水槽6液面间的带钢长度、导电辊5与淬水槽6液面间的带钢长度、生产线工艺段的线速度计算得出，并根据变化实时计算输出至软熔控制PLC。
[0020]电阻加热器I与感应加热器2的功率根据预设的功率分配系数与效率因数数据表，通过PLC进行实时闭环控 制，电阻功率与感应功率分配系数为3:1?10:3。
[0021]本发明的另一目的是提供一种电镀锡生产线复合软熔装置，是通过以下技术方案实现的:
[0022]一种电镀锡生产线复合软熔装置，是采用电阻加热电源I与感应加热器2结合的方式对镀锡钢带3进行复合软熔，它包括:入口导电辊4、出口导电辊5、镀锡带钢3、淬水槽6 ；
[0023]所述电阻加热电源I采用变频技术，由高压变频器与单相调压变压器组成，电阻加热电源I与软熔段的入口导电辊4、出口导电辊5之间有导电连接，镀锡带钢3包覆在入口导电辊4和出口导电辊5上，从而形成电流回路，电阻加热电源I对入口导电辊4和出口导电辊5之间的镀锡带钢3进行电阻加热；
[0024]至少一个采用超音频电源供电的感应加热器2，对镀锡带钢3进行感应加热。
[0025]感应加热器2通过减速电机、蜗轮蜗杆传动装置与位移传感器实现移动与高度定位。
[0026]所述导电连接为通过铜排连接。
[0027]感应加热器(2)的工作频率为20?50kHz，通过软态双绞水冷电缆接线。
[0028]感应加热器(2)的高度根据PLC的指令实时调整。
[0029]本发明得到了一种调频电阻软熔与超音频感应软熔相结合的带钢连续电镀锡生产线复合软熔方法和装置，与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0030]1、电阻加热采用变频技术，避免了工频电阻加热的三相不平衡问题，减少了对上层电网的谐波污染，并提高了功率因数；
[0031]2、利用超音频感应加热替代高频感应加热，大大提高了感应加热的适用性与加热效率，更加节能；
[0032]3、本复合软熔方法，对于生产线升降速运行过程中的合金层稳定控制效果更好。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明的电镀锡生产线复合软熔装置的结构示意图。
[0034]附图标记
[0035]电阻加热电源I 感应加热器2
[0036]镀锡带钢3入口导电辊4
[0037]出口导电辊5淬水槽6
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。本发明并不局限于以下实施例。
[0039]参见图1，电阻加热电源I采用变频技术，由高压变频器与单相调压变压器组成。电阻加热电源I与软熔段的入口导电辊4、出口导电辊5通过铜排连接，镀锡带钢3包覆在入口导电辊4和出口导电辊5上，从而形成电流回路，对入口导电辊4和出口导电辊5之间的镀锡带钢3进行直接加热。电阻加热电源I中高压变频器的工作频率根据镀锡板镀锡层的厚度进行调节。
[0040]感应加热器2采用超音频电源供电，工作频率为20?50kHz，通过软态双绞水冷电缆接线，对镀锡带钢3进行感应加热，可以有多个感应加热器2分布在镀锡带钢3长度方向进行分段加热。感应加热器 2通过减速电机、蜗轮蜗杆传动装置与位移传感器实现移动与高度定位，感应加热器2的高度根据PLC (可编程逻辑控制器)的指令实时调整。
[0041]软熔所需的总功率以及软熔线的高度根据目标合金层厚度、镀锡带钢3的基板宽度与厚度、入口导电辊4与淬水槽6液面间的带钢长度、出口导电辊5与淬水槽6液面间的带钢长度、生产线工艺段的线速度计算得出，并根据变化实时计算输出至软熔控制PLC。
[0042]电阻加热器I与感应加热器2的功率根据预设的功率分配系数与效率因数数据表，通过PLC进行实时闭环控制。
[0043]本发明的工作原理为:
[0044]1、调频电阻加热采用高压变频技术，其在解决三相不平衡、谐波污染、提高功率因数方面属于现有技术范畴，不做赘述。实际使用过程中，对于厚度较厚的产品，需降低变频器的输出频率，以降低由于趋肤深度造成的厚度方向(由外到内)的温度梯度，提高加热的通透性与均匀性；对于较薄的产品，在不影响加热均匀性的前提下，适当提高变频器的输出频率，可以更好的发挥变频器的性能，提高功率因数。
[0045]2、感应加热采用超音频而不是高频，是因为超音频电磁波的波长更长，因此在抗衰减、与互感穿透能力上高于高频电磁波，因此比高频感应加热的适用能力更强、稳定性更高，且加热效率大大高于高频感应加热，功率调节范围更大。同样，超音频感应加热的速度非常快，远远高于工频电阻加热或调频电阻加热。
[0046]实施例1:
[0047]运行与设定参数:镀锡带钢宽度980mm、厚度0.20mm、镀锡量为0.9g/m2、电阻软熔频率为120Hz、感应软熔频率20KHz，电阻加热功率因数设定为78%，感应加热功率因数设定为70%，电阻功率与感应功率分配系数为3:1。
[0048]操作方法:生产线速度由300m/min提升至380m/min
[0049]结果:带钢表面无木纹，升速段合金层三点(传动侧、中央、操作侧)检测平均厚度分别为0.35g/m2、0.34g/m2、0.37g/m2，匀速段合金层三点检测平均厚度分别为0.37g/m2、
0.35g/m2、0.38g/m2。
[0050]实施例2:
[0051]运行与设定参数:镀锡带钢宽度980mm、厚度0.20mm、镀锡量为0.9g/m2、电阻软熔频率为120Hz、感应软熔频率20KHz，电阻加热功率因数设定为78%，感应加热功率因数设定为70%，电阻功率与感应功率分配系数为3:1。
[0052]操作方法:生产线速度由380m/min降速至300m/min
[0053]结果:带钢表面无木纹，匀速段合金层三点(传动侧、中央、操作侧)检测平均厚度分别为0.37g/m2、0.35g/m2、0.38g/m2，降速段合金层三点检测平均厚度分别为0.38g/m2、
0.36g/m2、0.4g/m2。
[0054]实施例3:
[0055]运行与设定参数:镀锡带钢宽度980mm、厚度0.38mm、镀锡量为5.6g/m2、电阻软熔频率为60Hz、感应软熔频率20KHz，电阻加热功率因数设定为75%，感应加热功率因数设定为72%，电阻功率与感应功率 分配系数为10:3。
[0056]操作方法:生产线速度由250m/min提升至350m/min
[0057]结果:带钢表面无木纹，升速段合金层三点(传动侧、中央、操作侧)检测平均厚度分别为0.7g/m2、0.68g/m2、0.7g/m2，匀速段合金层三点检测平均厚度分别为0.72g/m2、
0.7g/m2、0.73g/m2。
[0058]实施例4:
[0059]运行与设定参数:镀锡带钢宽度980mm、厚度0.38mm、镀锡量为5.6g/m2、电阻软熔频率为60Hz、感应软熔频率20KHz，电阻加热功率因数设定为75%，感应加热功率因数设定为72%，电阻功率与感应功率分配系数为10:3。
[0060]操作方法:生产线速度由350m/min降速至250m/min
[0061]结果:带钢表面无木纹，匀速段合金层三点(传动侧、中央、操作侧)检测平均厚度分别为0.72g/m2、0.72g/m2、0.73g/m2，降速段合金层三点检测平均厚度分别为0.73g/m2、0.7lg/m2、0.74g/m2。
【权利要求】
1.一种电镀锡生产线复合软熔方法，是采用电阻加热电源(I)与感应加热器(2)结合的方式对镀锡钢带(3)进行复合软熔，其特征在于:所述电阻加热电源(I)采用变频技术，由高压变频器与单相调压变压器组成，电阻加热电源(I)与软熔段的入口导电辊(4)、出口导电辊(5)之间有导电连接，镀锡带钢(3)包覆在入口导电辊(4)和出口导电辊(5)上，从而形成电流回路，电阻加热电源(I)对入口导电辊(4)和出口导电辊(5)之间的镀锡带钢(3)进行电阻加热；至少一个采用超音频电源供电的感应加热器(2 )，对镀锡带钢(3 )进行感应加热。
2.根据权利要求1所述的电镀锡生产线复合软熔方法，其特征在于:电阻加热电源(I)中高压变频器的工作频率根据镀锡板镀锡层的厚度进行调节。
3.根据权利要求1所述的电镀锡生产线复合软熔方法，其特征在于:感应加热器(2)所采用超音频电源的工作频率为20?50kHz，接线为软态双绞水冷电缆。
4.根据权利要求1所述的电镀锡生产线复合软熔方法，其特征在于:有多个感应加热器(2)单体分布在镀锡带钢(3)长度方向进行分段加热。
5.根据权利要求1所述的电镀锡生产线复合软熔方法，其特征在于:感应加热器(2)的高度根据PLC的指令实时调整。
6.根据权利要求1所述的电镀锡生产线复合软熔方法，其特征在于:软熔所需的总功率以及软熔线的高度根据目标合金层厚度、镀锡带钢(6)的基板宽度与厚度、导电辊(4)与淬水槽(6)液面间的带钢长度、导电辊(5)与淬水槽(6)液面间的带钢长度、生产线工艺段的线速度计算得出，并根据变化实时计算输出至软熔控制PLC。
7.根据权利要求1所 述的电镀锡生产线复合软熔方法，其特征在于:电阻加热器(I)与感应加热器(2)的功率根据预设的功率分配系数与效率因数数据表，通过PLC进行实时闭环控制，电阻功率与感应功率分配系数为3:1?10:3。
8.一种电镀锡生产线复合软熔装置，是采用电阻加热电源(I)与感应加热器(2 )结合的方式对镀锡钢带(3)进行复合软熔，它包括:入口导电辊(4)、出口导电辊(5)、镀锡带钢(3)、淬水槽6，其特征在于:所述电阻加热电源(I)采用变频技术，由高压变频器与单相调压变压器组成，电阻加热电源(I)与软熔段的入口导电辊(4)、出口导电辊(5)之间有导电连接，镀锡带钢(3)包覆在入口导电辊(4)和出口导电辊(5)上，从而形成电流回路，电阻加热电源(I)对入口导电辊(4)和出口导电辊(5)之间的镀锡带钢(3)进行电阻加热；至少一个采用超音频电源供电的感应加热器(2 )，对镀锡带钢(3 )进行感应加热。
9.根据权利要求8所述的电镀锡生产线复合软熔装置，其特征在于:感应加热器(2)通过减速电机、蜗轮蜗杆传动装置与位移传感器实现移动与高度定位。
10.根据权利要求8所述的电镀锡生产线复合软熔装置，其特征在于:所述导电连接为通过铜排连接。
11.如权利要求8所述的电镀锡生产线复合软熔装置，其特征在于:感应加热器(2)的工作频率为20?50kHz，通过软态双绞水冷电缆接线。
12.如权利要求8所述的电镀锡生产线复合软熔装置，其特征在于:感应加热器(2)的高度根据PLC的指令实时调整。
【文档编号】C25D5/50GK103436933SQ201310362289
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】张振林, 王兴民, 王海林, 张启富, 雷永华, 杨鹏飞, 赵晓常, 郭振英 申请人:新冶高科技集团有限公司, 天津市吉宇薄板有限公司