[實(shí)用新型]鍍錫工藝中軟熔用大功率中頻加熱電源

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020698053.2
• 申請(qǐng)日: 2010-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN202005001U
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴明生;楊振宇;許勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州博爾特電氣技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H05B6/06
• 分類號(hào): H05B6/06
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 孫忠明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種加熱電源，具體地，涉及一種鍍錫工藝中軟熔用大功率中頻加熱電源。

背景技術(shù)

鍍錫板是在冷軋低碳薄鋼板的兩面鍍上純錫層，其具有良好的強(qiáng)度成型性及耐蝕性，表面富有光澤，易著色印刷，并且錫鍍層無毒等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于食品工業(yè)制罐、制盒、制瓶蓋及各種容器、包裝材料上。目前雖有塑料、玻璃、紙板、鋁板等包裝材與之競爭，但鍍錫板一直保持一定的市場份額。高溫消毒裝罐食品(包括不充碳酸氣的水果汁和其它液態(tài)食品)和飲料(啤酒和充碳酸氣的軟飲料)仍然以鍍錫板包裝為主。

當(dāng)前，世界鍍錫板年產(chǎn)量約4000多萬噸，每年約占涂鍍層鋼板總產(chǎn)量14％，占世界鋼材總生產(chǎn)量的1.54％～1.75％。世界上美國、日本是鍍錫板生產(chǎn)大國，我國在進(jìn)人21世紀(jì)后，鍍錫板產(chǎn)量逐年增加，2004年鍍錫板產(chǎn)量為136萬噸，已經(jīng)成為世界第3生產(chǎn)大國。

軟熔是鋼板鍍錫工藝中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其實(shí)質(zhì)就是對(duì)錫層通過加熱電源進(jìn)行加熱(一般加熱功率在1000KW(即1MW)以上稱為大功率加熱電源)，使鋼體與錫層之間產(chǎn)生一層薄薄的合金層，增強(qiáng)錫層的附著能力，并形成光亮的表面。通過軟熔工藝，可以改善鍍錫板的表面形態(tài)，提高鍍錫板的焊接性能和耐腐蝕性。目前主要有以下幾種軟熔鍍錫技術(shù)，但這些現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)也是明顯的，具體分析如下：

第一，電阻加熱技術(shù)

電阻加熱就是通過導(dǎo)電輥在帶鋼兩端施加交流電壓，從而在帶鋼內(nèi)部形成?交流電流，利用帶鋼本身的電阻產(chǎn)生熱量，對(duì)錫層進(jìn)行加熱，因此電氣設(shè)備的控制對(duì)象就是導(dǎo)電輥的電壓，通過可控硅調(diào)壓電路實(shí)現(xiàn)電壓的線性調(diào)節(jié)。電阻加熱設(shè)備原理如圖1所示，CP-3500H為機(jī)組控制PLC，經(jīng)其計(jì)算出電壓給定值，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換傳遞給電阻加熱控制板。電阻加熱控制板對(duì)電壓實(shí)行閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器控制，實(shí)際值來自于對(duì)主回路母排電壓的檢測，PI調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制觸發(fā)脈沖的相移，從而改變可控硅的觸發(fā)角以達(dá)到調(diào)節(jié)主回路電壓的目的，電阻加熱技術(shù)典型地采用兩套可控硅調(diào)壓電路并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。

電阻加熱電源的費(fèi)用比較便宜，加熱效率較高，能夠達(dá)到80％以上。該種電阻加熱方法與帶鋼的規(guī)格無關(guān)，控制簡單，并且電阻加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單，但是其也有明顯的缺點(diǎn)：容易因板厚變動(dòng)而產(chǎn)生加熱不均，同時(shí)對(duì)導(dǎo)電輥與帶鋼的接觸面要求十分嚴(yán)格，否則容易產(chǎn)生木紋、燒點(diǎn)等質(zhì)量缺陷。另外，如果電壓控制不當(dāng)，容易引起欠軟熔、過燒，甚至燒斷斷帶，木紋、燒點(diǎn)等缺陷多。例如，參見圖3，生產(chǎn)低鍍錫量鍍錫板時(shí)，由于軟熔后形成的錫鐵合金層厚度不均勻，并且由于是低鍍錫量鍍錫板，上方所電鍍的純錫層a又不足夠厚，不能完全遮蓋住這種凹凸不平的界面。因此，經(jīng)過光的折射，從外觀反映上看就變成了明暗相間的條紋，稱之為木紋。由于電阻軟熔加熱速度慢，而且由于鋼帶c通入的是交流電，于是在每個(gè)電流周波中出現(xiàn)了兩次電流為零的狀態(tài)，因而產(chǎn)生的熱量不足，錫不能充分熔融，流動(dòng)性變差，使得局部地區(qū)堆積，從而造成錫鐵合金層的厚度不均勻，這產(chǎn)生木紋缺陷。

第二，感應(yīng)加熱技術(shù)

感應(yīng)加熱就是在線圈中通以一定頻率的交流電，當(dāng)帶鋼在線圈內(nèi)運(yùn)行時(shí)，通過電磁感應(yīng)的作用，在帶鋼上產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)。一般而言，中頻感應(yīng)加熱電源的頻率范圍為1KHZ至20KHZ左右，其典型值是8KHZ左右。由于交流電流有集膚效應(yīng)，因此感應(yīng)電流集中在帶鋼表面，使帶鋼表面的錫層發(fā)熱最大。感應(yīng)加熱電源設(shè)備的電氣原理例如參見圖2，10kV的三相交流電經(jīng)過?變壓器轉(zhuǎn)換成225V的交流電，經(jīng)過三相二極管全波整流，然后由8組并聯(lián)的MOSFET(金氧半場效晶體管)逆變回路逆變成0～360V、80～150kHz的電，再經(jīng)變壓器提高電壓等級(jí)后提供給由感應(yīng)線圈與電容組構(gòu)成的頻率為100Hz的LC振蕩回路。感應(yīng)加熱電源設(shè)備由一臺(tái)單獨(dú)的PLC進(jìn)行控制，其接受來自機(jī)組PLC的功率給定值，然后傳遞至變頻控制板，通過改變觸發(fā)脈沖角度來改變MOSFET變頻回路的輸出電壓，從而改變輸出功率。感應(yīng)加熱的主回路電壓和電流通過變頻控制板反饋至PLC，計(jì)算出實(shí)際功率值后上傳至機(jī)組PLC，參與相應(yīng)的控制和顯示。

感應(yīng)加熱的優(yōu)點(diǎn)是熔錫的距離比較短，可以在很短的距離內(nèi)大幅度地升高帶鋼溫度，這對(duì)于控制錫層熔化的位置是十分有意的，并且由于與帶鋼不接觸，不會(huì)直接造成帶鋼表面的質(zhì)量缺陷。但是感應(yīng)加熱的缺點(diǎn)是費(fèi)用較高，加熱效率較低，約為45％，一般無法單獨(dú)使用。

第三，電阻加熱與感應(yīng)加熱的配合控制技術(shù)