[实用新型]镀锡工艺中软熔用大功率中频加热电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种加热电源，具体地，涉及一种镀锡工艺中软熔用大功率中频加热电源。

背景技术

镀锡板是在冷轧低碳薄钢板的两面镀上纯锡层，其具有良好的强度成型性及耐蚀性，表面富有光泽，易着色印刷，并且锡镀层无毒等优点，因而被广泛用于食品工业制罐、制盒、制瓶盖及各种容器、包装材料上。目前虽有塑料、玻璃、纸板、铝板等包装材与之竞争，但镀锡板一直保持一定的市场份额。高温消毒装罐食品(包括不充碳酸气的水果汁和其它液态食品)和饮料(啤酒和充碳酸气的软饮料)仍然以镀锡板包装为主。

当前，世界镀锡板年产量约4000多万吨，每年约占涂镀层钢板总产量14％，占世界钢材总生产量的1.54％～1.75％。世界上美国、日本是镀锡板生产大国，我国在进人21世纪后，镀锡板产量逐年增加，2004年镀锡板产量为136万吨，已经成为世界第3生产大国。

软熔是钢板镀锡工艺中十分重要的一个环节，其实质就是对锡层通过加热电源进行加热(一般加热功率在1000KW(即1MW)以上称为大功率加热电源)，使钢体与锡层之间产生一层薄薄的合金层，增强锡层的附着能力，并形成光亮的表面。通过软熔工艺，可以改善镀锡板的表面形态，提高镀锡板的焊接性能和耐腐蚀性。目前主要有以下几种软熔镀锡技术，但这些现有技术的缺点也是明显的，具体分析如下：

第一，电阻加热技术

电阻加热就是通过导电辊在带钢两端施加交流电压，从而在带钢内部形成 交流电流，利用带钢本身的电阻产生热量，对锡层进行加热，因此电气设备的控制对象就是导电辊的电压，通过可控硅调压电路实现电压的线性调节。电阻加热设备原理如图1所示，CP-3500H为机组控制PLC，经其计算出电压给定值，通过数模转换传递给电阻加热控制板。电阻加热控制板对电压实行闭环PI调节器控制，实际值来自于对主回路母排电压的检测，PI调节器的输出信号控制触发脉冲的相移，从而改变可控硅的触发角以达到调节主回路电压的目的，电阻加热技术典型地采用两套可控硅调压电路并联的结构。

电阻加热电源的费用比较便宜，加热效率较高，能够达到80％以上。该种电阻加热方法与带钢的规格无关，控制简单，并且电阻加热设备结构比较简单，但是其也有明显的缺点：容易因板厚变动而产生加热不均，同时对导电辊与带钢的接触面要求十分严格，否则容易产生木纹、烧点等质量缺陷。另外，如果电压控制不当，容易引起欠软熔、过烧，甚至烧断断带，木纹、烧点等缺陷多。例如，参见图3，生产低镀锡量镀锡板时，由于软熔后形成的锡铁合金层厚度不均匀，并且由于是低镀锡量镀锡板，上方所电镀的纯锡层a又不足够厚，不能完全遮盖住这种凹凸不平的界面。因此，经过光的折射，从外观反映上看就变成了明暗相间的条纹，称之为木纹。由于电阻软熔加热速度慢，而且由于钢带c通入的是交流电，于是在每个电流周波中出现了两次电流为零的状态，因而产生的热量不足，锡不能充分熔融，流动性变差，使得局部地区堆积，从而造成锡铁合金层的厚度不均匀，这产生木纹缺陷。

第二，感应加热技术

感应加热就是在线圈中通以一定频率的交流电，当带钢在线圈内运行时，通过电磁感应的作用，在带钢上产生感应电流(涡流)。一般而言，中频感应加热电源的频率范围为1KHZ至20KHZ左右，其典型值是8KHZ左右。由于交流电流有集肤效应，因此感应电流集中在带钢表面，使带钢表面的锡层发热最大。感应加热电源设备的电气原理例如参见图2，10kV的三相交流电经过 变压器转换成225V的交流电，经过三相二极管全波整流，然后由8组并联的MOSFET(金氧半场效晶体管)逆变回路逆变成0～360V、80～150kHz的电，再经变压器提高电压等级后提供给由感应线圈与电容组构成的频率为100Hz的LC振荡回路。感应加热电源设备由一台单独的PLC进行控制，其接受来自机组PLC的功率给定值，然后传递至变频控制板，通过改变触发脉冲角度来改变MOSFET变频回路的输出电压，从而改变输出功率。感应加热的主回路电压和电流通过变频控制板反馈至PLC，计算出实际功率值后上传至机组PLC，参与相应的控制和显示。

感应加热的优点是熔锡的距离比较短，可以在很短的距离内大幅度地升高带钢温度，这对于控制锡层熔化的位置是十分有意的，并且由于与带钢不接触，不会直接造成带钢表面的质量缺陷。但是感应加热的缺点是费用较高，加热效率较低，约为45％，一般无法单独使用。

第三，电阻加热与感应加热的配合控制技术