3. 3 高频磁场封流技术 高频磁场封流技术原理来源于水冷坩锅悬浮熔
炼 , 原理如图 2所示。 在锌锅底部镀槽周围设置感 应线圈 , 当交变磁场和锌液中产生的涡电流形成的 电磁浮力与镀槽内锌液的静压力达到平衡时 , 即 F = dgh 就可悬浮起镀槽底部锌液 , 保证带钢从锌锅 底部进入 , 完成热浸镀过程。 高频磁场封流技术与 行波磁场或直流磁场相比 , 具有封流稳定 , 能够稳
周月明 马新建
(宝山钢铁股份有限公司技术中心 , 上海 201900)
摘 要 以电磁理论为基础 , 阐述了交 、 直流 两种磁场作用下的电磁封流原理以及取消沉没辊电磁封流热浸镀技 术 , 并对其功能和特点进行比较 , 提出了该新技术实现工业应 用的可能性。 关键词 带钢 热浸镀 沉没辊 电磁封流 中图法分类号 T G335. 22 文献标识码 A
图 2 高频磁场封流原理 Fig. 2 Principle of hig h fr equency enclosed slo t
( 8) 可知 , 为了获得大的电磁力 , 提高电源频率和 增加极间距离都是有利的 , 但是两参数过大会导致 金属流体中的磁感应强度降低 , 因此两参数有一个 适合的取值范围。
ABSTRACT Based on the electrom ag netic principles, the el ect romag netic enclosed slot caused by AC and DC electrom ag netic field is summa ri zed. Acco rding to the dev elopment o f ho t di p g alvani zi ng t ech nolog y w itho ut sink roll, the princi ples a nd m ethods are em phasi zed and the co mpa riso n of these m ethods a re also presented. Fi nally , the possi bilit y of applica tio n to industry is pointed out. KEY WORDS st rip, ho t dip galva nizing , sink roll , electrom ag netic enclosed sl ot
第 2期 周月明等: 电磁封流热浸镀技术
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造成走带不稳定问题外 , 还需稳定镀槽内被悬浮的 锌液等技术问题。
表 1 电磁封流热浸镀技术比较 T able 1 Co mpariso n of ho t dip g alv anizing techno log ies
( 6)
从式 ( 6) 可知 , 输入功率 W 一定时 , 频率 f 较低
时 , 浮力 F 增大 , 但是考虑到电流透入深度 W。选择
一个合适的频率 f 是很重要的。
2. 2. 2 低频磁场 (行波磁场 )
图 3所示为行波磁场电磁封流原理 , 通过三相
绕组产生的磁场 B1 与感应电流 J 1 形成 x 方向上的 力 , 使金属流体以 v m 速度流动。图中 v 是三相磁场
with electro mag netic enclosed slo t
项目
原理 封流稳定性 走带稳定性
磁极吸力 加热作用 液面波动控制
交流磁场
高频磁场 封流
CV G L (行波磁场 )
电磁悬浮 好
较稳定 较小 有
电磁泵 不好
不稳定 较大 较小
易
难
直流电磁场 封流
电磁制动 不好
不稳定 大 无 难
图 7 直流电磁场封流原理 Fig. 7 Principle o f DC elect romag netic
图 4 电磁封流热浸镀锌锅概念图 Fig. 4 Schematic v iew o f zinc pot w ith
electr omag netic enclo sed slo t
槽 , 形成循环。 在镀槽设置的密封环和驱动锌液向 上的电磁泵 B、 b, 形成组合密封。 电磁泵虽封住了 底部锌液 , 但由于带钢受到磁极的吸引导致带钢的 走向和封流的不稳定 , 难以实现工业应用。
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钢 铁 第 39卷
达 200 m /min以上 , 极大提高了生产能力。 锌锅容 量可减少三分之二 , 易更换镀锌品种 , 具有很大的 生产灵活性。 由于取消了沉没辊机构 , 可以避免因 沉没辊引起的带钢表面缺陷 [8 ]。
CV GL技术虽仍用行波磁场封流技术 , 但它从 技术上解决了带钢进入 M HD通道时的稳定问题 , 即保证带钢始终运行在中心线上。 据报道 [9 ] , SM S DEM AG于 2002年 8月在奥地利 Wuppermann厂 进行工业试验。 CV GL工艺流程是否能够真正实现 无沉没辊热镀锌工业生产 , 目前尚难定论。
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图 1 直流磁场流动控制原理 Fig. 1 Principle of D. C elect ro mag netic bra ke
时 (图 2) , 由感应线圈内形成的交流磁场使金属流 体表面产生一个与感应线圈中电流相反的涡电流。 考虑 到金属流体表面的电流透入深度 W与金属流体厚度比值 十分小 , 其输入功率 W 可用式 ( 4) 表示 [4 ]
HOT DIP GALVAN IZING TECHNOLOGY WITH ELECTROMAGN ETIC ENCLOSED SLOT
Z HOU Yuemi ng M A Xi njian
( Techno lo g y Centre , Baoshan Ir on and Steel Co. , Ltd. Shanghai 201900)
(-
evm
x
B
2 y
,
0,
0)
( 3)
式中 e—— 金属熔体电导率 , s /m;
B—— 磁感应强度 , T;
vm—— 金属流动速度 , m /s。
电磁体积力
Fx =
-
ev
x
B
2 y
为
负说
明该力
与金属
流动方向相反。
2. 2 交流磁场 2. 2. 1 高频磁场
当对设置在金属流体外的感应线圈通一交流电
第 2期 周月明等: 电磁封流热浸镀技术
enclosed slo t
综上所述 , 取消沉没辊电磁封流热浸镀技术具 有传统工艺无法比拟的优越性 , 但就实现电磁封流 而采用的各种方法而言 , 各有利弊 , 经归纳列于表 1。
CV GL和直流电磁场因存在走带稳定性问题 , 从技术上来讲 ,可以通过施加反向磁场加以解决 ; 而 高频磁场产生的涡流发热问题 , 可通过调整相关热 镀锌工艺 , 特别是带钢走速、 退火工艺等进行控制。
定控制因磁极吸引带钢引起走带偏向等问题 , 但对 于产生的涡流发热问题 , 需要结合热镀锌工艺 (如 走带速度 , 退火工艺等 ) 加以解决。 3. 4 直流电磁场封流技术
直流电磁场封流原理如图 7所示 , 在锌锅底部 镀槽周围设置直流磁场 , 当底部镀槽内锌液中通以 直流电时 , 产生的电磁力与镀槽内锌液的静压力形 成动平衡 , 阻止锌液流出。 该技术虽然操作十分简 单 , 但是除了要解决与 CV GL相同的磁极吸附带钢
收到修改日期: 2003-05-18 联系人: 周月明 , 高级工程师 , ym zh ou@ baos teel. com
2. 1 直流电磁场
电磁封流技术按磁场发生方式可分为直流和交
流两种。图 1为直流磁场流动控制原理图 , 由图 1可
知 , 当对一个沿 x 反方向流动的金属流体施加直流 磁场 By 时 , 根据式 ( 1) 将生成一个沿 z 轴方向上
第DO3I9:卷10 . 1第32282期/j .
2004年 2月
boyuan. i ssn0449 -749x . 2004. 02. 009
IRON
钢 铁 AN D S
T
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E
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No 20
. 04
2
电磁封流热浸镀技术
1 前言 带钢热镀锌生产过程中 , 沉没辊作为一个无传
动的转向辊 , 始终浸没在锌液中 , 完全靠带钢与辊 子表面的摩擦力驱动 , 所以辊面稍有偏差 , 或者产 生相对运动 , 带钢表面即刻划伤 , 影响了镀锌板的 表面质量。 一方面 , 由于沉没辊一般为耐热钢 , 在 生产过程中锌锅中的沉没辊会不断受到锌液的侵 蚀 , 其表面平洁度难以保证 , 导致带钢表面划伤 ; 另 一方面 , 沉没辊的轴套瓦在锌液中高速转动和锌液 的侵蚀 , 加速了辊子和轴套瓦的磨损 , 其使用寿命 短则 5～ 6天 ,长则也只有 20天左右 , 造成沉没辊的 频繁更换和维修 , 劳动强度大 , 生产效率低。 沉没 辊 (包括稳定辊 ) 及其支架受锌液的侵蚀后 , 大量 铁元素的溶入影响了锌液纯净度 , 对带钢热镀锌的 产品质量有一定影响。 目前有关带钢连续热镀锌设 备的更新和研究重点集中在对沉没辊材质的改进和 采用喷涂技术来提高辊面的耐磨性能 [1～ 3 ] , 以便延 长沉没辊的使用寿命和辊面的平洁度等。 2 电磁封流基本原理
W=
πf _ d 2
H2m
( 4)
式中 f —— 频率 , Hz;
d—— 金属流体的电阻率 , Ψ· m;
Hm—— 沿金属表面的磁场强度 , A /m;
_ —— 金属流体的磁导率 , H /m。
则在金属流体中产生的浮力可表示为:
F=
_ 2
H2m
( 5)
由式 ( 4) 和式 ( 5) 得出:
F=
_W 2πd f
的感应电流 J z ,