摘要：冷轧镀锌铝镁产品耐腐蚀性是普通镀锌产品的10倍以上，能够在潮湿、高盐雾等恶劣环境中保持较好的性能。镀锌铝镁产品因其优良的耐腐蚀性，在光伏发电、汽车、建筑外墙等领域有着广泛应用。锌铝镁锅作为镀锌铝镁机组的核心设备，必须要稳定精准地控制锌液温度，才能生产合格的产品。目前国产锌铝镁锅常用的控制柜是TC柜，分高中低档，锌液温度的控制精度低，需要人工干预控制，导致效率低。随着可控硅等电子器件的应用，VIP柜在锌铝镁锅开始应用，VIP柜具有控温精度高、免维护等优点。目前镀锌铝镁锅大部分应用有芯锌锅，有芯锌锅因自身局限性，不可以长时间停电，否则易引起感应体溶沟堵内锌液凝固事故，文章结合锌锅感应体的控制电源VIP柜，结合ATS及事故电源系统，给出一种更可靠的锌锅感应体控制电源，不仅可以精准控温，还可以在VIP柜故障或电源故障时，有效保护感应体熔沟不会凝固，给出足够的时间去进行倒电作业或是排除系统故障。

　　关键词：锌铝镁；锌锅；感应体；控制柜；ATS；有芯锌锅

　　早在20世纪初，人类就已经开始探索金属表面的防腐处理技术。20世纪60年代，美国内陆钢铁公司为了提升防腐蚀性能，最早开发了锌铝镁三元合金镀层。20世纪90年代，新日铁公司5%锌铝镁产品的诞生，2001年正式生产3Mg-11Al镀层。随着电池组件保护需求的增长，日本市场开始大力推动Zn-Al-Mg系多元合金镀层的研发，日新制钢公司在此背景下率先推出了Zn-6%Al-3%Mg合金镀层，并命名为ZAM，其合金镀层的耐蚀性达到了纯锌镀层的10倍左右咱1暂

　　随着国内市场对锌铝镁需求的不断扩大，近几年国内锌铝镁技术取得飞速的发展。同时，镀锌设备也发展迅速，锌锅作为镀锌技术的核心设备之一，感应加热技术也取得了快速发展。现代热镀锌机组普遍使用电磁感应技术间接加热方式，多采用有芯感应体。有芯感应体为锌锅提供热源，具有热效率高、加热速度快、温度控制容易、金属损失少、环境污染小、操作方便等一系列优点，因此，感应体是锌锅加热的核心。由于锌液的温度控制精度对带钢表面镀层起重要作用，锌锅感应体的控温精度对后续生产合格的镀锌起关键作用，常规TC柜温度控制精度不高，需要根据生产状况实时参与调整。部分产线采用可控硅控制的VIP柜，控温精度提高，但是可靠性不能保证，如果设备故障或有停电事故不能在10分钟内恢复，锌液在熔沟内极易发生凝固。文章分析了感应体电源技术的优缺点，并根据目前电源技术优缺点，设计了一种更可靠的电源控制策略，提高锌锅感应体电源的稳定性和可靠性咱2暂。

　　1锌锅加热感应体结构和工作原理

　　1.1感应体结构

　　感应体是熔锌感应炉的核心部件，是一种将电能转化为热能的装置，主要由线圈、熔沟、耐材、外壳、冷却风机或水冷铜套等部分组成，如图1所示。感应体通过法兰接合面与锌锅炉喉安装。耐材内部设置熔沟，熔沟包覆两个线圈绕组.线圈通电后，在电磁感应作用下，使熔沟内锌液本身发热，同时，在电动力的作用下，熔沟内的锌液流动方向是由中间孔洞流入，加热后从两侧熔沟内流出，进入锌锅，与锌锅的锌液完成热交换过程。感应体线圈有两种冷却方式-风冷和水冷，给线圈和铁芯降温。

　　铁芯是一个由硅钢片叠装而成的闭合导磁体，在两个铁芯柱上绕两组线圈，两个感应线圈的同名端相连，产生的磁场在铁芯上相互叠加。感应体内熔沟的形状像一个山字，感应体三个熔沟出口与锌锅内的锌液相连通，熔沟内锌液与锌锅内锌液形成闭合回路，相当于只有一个匝数的次级线圈，这样在铁芯上就有两个初级线圈和两个次级线圈，构成了一个变压器。它与一般变压器工作原理相同，但是溶沟内的锌液产生的电动势并不输出，而是电流在自身内部产生循环发出热量，并通过循环流动与锌锅内锌液进行热交换，从而加热锌锅内锌液咱3暂。

　　1.2感应体工作原理

　　感应体类似于变压器，感应体的线圈相当于变压器原边（一次线圈），感应体熔沟内的液态锌相当于变压器的副边（二次线圈），当给感应体线圈接入交流电时，由于熔沟内锌液的电阻率很小，熔沟内的锌液产生强大的感应电动势和感应电流，从而利用涡流的热效应对锌液进行加热。同时熔沟内的锌液受电动力、电磁力及大气压强的多重作用，产生运动，通过传导和对流的方式将熔沟内的热量带入炉内，加热并熔化锌。

　　感应体两个线圈的接线端要注意接线方向，如图2所示。

　　A相接长母排，B相接短母排。两个线圈绕组绕向相反，同名端相连，并联到AB相电源，可实现磁场叠加效果。否则，磁场会相互抵消，产生大电流，烧毁感应体。实践和理论证明，感应体熔沟中的锌液是从中间轴线从锌锅进入熔沟，沿着两侧熔沟外壁压入锌锅。从力学角度计算改进熔沟的截面形状，调整喷出口部位的横截面的变化率和转角，从而提高锌液在熔沟中的流速。

　　2感应体电源控制技术现状分析

　　目前锌锅感应体常用的控制电源有以自耦变压器为基础的TC电源柜、以可控硅为基础的VIP电源柜。其中，TC电源柜设计应用较早、设备简单、易维护。如图3所示，感应体连接在A相和B相之间，感应体线圈属于感性负载，功率因数低，因此，必须在感应体线圈上并联与之适应的补偿电容，使其功率因数接近于1。为便于感应体功率的调节，TC柜的三相自耦变压器一般分为3种电压规格，其中低功率输出80V、中功率输出200V、高功率输出380V，3种功率输出供锌锅加热使用。

　　由此可见，AB相之间接感应体负载，会导致其他两相负荷不平衡，因此，需在AC相之间接入平衡电感器，在BC相之间接入平衡电容器，使其与AB相平衡。此种感应体控制电源简单，目前应用广泛，但是控温精度不高，因应急电源设置在前端，如果电源柜出现故障不能短时间处理，感应体内熔沟凝结的可能性较大。因此，以可控硅整流为基础的VIP电源柜解决了TC电源柜的不足之处，如图4所示，提高了锌液的控温精度，降低能耗。但是，同自耦调压TC柜一样，同样存在VIP柜故障时，应急电源同样不能起到后备保护功能，同样存在设计缺陷咱4暂。

　　3感应体电源柜优化控制策略

　　对此，以锌铝镁预熔锅和主锅6台500kW感应体为例，如图5所示。采用VIP电源柜，通过优化控制电路，将ATS配置在VIP电源柜和应急电源的出线端，同时在应急电源回路配置3伊380V/2伊116V 95kVA考斯特变压器，增加与之相适应的补偿电容组，这样可以在事故停电时，ATS自动切换至应急电源供电，保证锌锅感应体的不间断供电，从而保障感应体内熔沟不会因事故停电导致熔沟内锌液凝固，在提高控温精度的同时，还增强了设备可靠性。如果仅在VIP柜故障时，市电正常供电时，还可以继续加热锌液，可以提高应急电源的供电容量，这样仅在VIP柜故障时，可以保证机组继续运行，提高机组有效作业率。

　　VIP柜进线端配置刀熔开关，熔断器保护可控硅回路，隔离开关便于检修时可靠断开电源。同时，给感应体冷却的风机或水泵也采用ATS控制，提供两路可靠电源，保证辅助回路供电的可靠性。控制系统采用UPS电源，控制系统采集感应体和锌锅的温度信号、锌液温度信号等，控制可控硅的输出、风机或水泵的启动和柴发启动信号等。

　　4结论

　　文章介绍连续热镀锌铝镁机组锌锅感应体的电源控制系统，分析了感应体加热的工作原理及其内部结构，根据目前使用的一些感应体电源控制技术，阐述了各种感应体电源控制技术存在的优缺点，并给出了一种控温精度高且带应急电源的锌锅电源控制系统，有效提高了锌锅感应体电源系统的稳定性和安全性，给连续热镀锌铝镁机组的可靠运行提供了坚实的基础。

　　［1］李锋，吕家舜，杨洪刚，等.锌铝镁镀层钢板的研究进展［J］.轧钢，2013，30（2）：45-51.

　　［2］王鲁，张伟.锌锅感应加热器漏锌原因分析与预防对策［J］.宝钢技术，2010（5）：66-69.

　　［3］孙阳春，李勇，付薛洁.大功率水冷式熔锌感应体的设计研究［J］.中国矿业，2019，28（S2）：474-478.

　　［4］袁新民，李九岭，袁思胜.陶瓷锌锅加热原理分析［C］//中国腐蚀与防护学会.第10届中国热浸镀学术技术交流会暨节能减排新技术推介会论文集，2014：9.