淺談電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在鋼板預(yù)處理涂料干燥上的應(yīng)用

劉星 陳文興 袁寧

摘要：本文主要通過(guò)介紹電磁感應(yīng)加熱鋼板的技術(shù)原理及預(yù)處理線上的應(yīng)用方案，對(duì)其相對(duì)于傳統(tǒng)干燥方案干燥效率高、工藝流程簡(jiǎn)單、使用成本低、維護(hù)保養(yǎng)方便等特點(diǎn)進(jìn)行分析，為電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在鋼板預(yù)處理涂料干燥上的應(yīng)用推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：電磁感應(yīng)加熱;鋼板預(yù)處理線;快速干燥

目前鋼板水性涂料底、面漆的應(yīng)用技術(shù)已較為成熟，但在運(yùn)用過(guò)程中，出現(xiàn)了鋼板水性預(yù)涂底漆在低溫天氣下難以快速干燥的問(wèn)題。通過(guò)在鋼板預(yù)處理線上增加電磁感應(yīng)加熱裝置，可以較好的解決此問(wèn)題。本文主要介紹電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在鋼板預(yù)處理線涂料干燥上的應(yīng)用。

1 電磁感應(yīng)加熱鋼板的技術(shù)原理

電磁感應(yīng)加熱鋼材的原理是通過(guò)電磁加熱裝置的轉(zhuǎn)換，將交流電變換成直流電壓，再經(jīng)過(guò)控制電路將直流電壓轉(zhuǎn)換頻率為高頻電壓輸出，快速運(yùn)動(dòng)的高壓電流在加熱線圈內(nèi)產(chǎn)生高速變化的磁場(chǎng)，鋼板利用輥道運(yùn)行通過(guò)感應(yīng)線圈區(qū)域時(shí)切割交變磁力線，使鋼板底部表面產(chǎn)生交變的電流（渦流），從而使鋼材產(chǎn)生熱能，最終實(shí)現(xiàn)鋼板加熱的效果。

2 電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在鋼板預(yù)處理涂料干燥上的應(yīng)用方案

目前電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在鋼板預(yù)處理線上主要應(yīng)用于鋼材噴涂前的預(yù)熱，電磁預(yù)熱裝置設(shè)置于鋼板預(yù)處理線拋丸室與噴漆室之間，靠近噴漆室。鋼板通過(guò)拋丸預(yù)處理工序后，預(yù)熱裝置在涂料噴涂前對(duì)鋼板進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱處理后的鋼板表面溫度預(yù)熱至40℃以上，通過(guò)噴涂后，鋼板表面涂料能在1min 內(nèi)自然干燥，干燥后漆膜厚度約為10μm-15μm。

3 電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在鋼板預(yù)處理涂料干燥上的應(yīng)用特點(diǎn)

電磁感應(yīng)加熱技術(shù)應(yīng)用于鋼板預(yù)處理涂料干燥是一項(xiàng)新型烘干方案，傳統(tǒng)涂料烘干方案是采用紅外線預(yù)熱+烘干室天然氣烘干。

結(jié)合實(shí)際運(yùn)用情況，鋼板預(yù)處理線采用電磁感應(yīng)加熱工藝相對(duì)傳統(tǒng)烘干加熱工藝具有干燥效率高、工藝流程簡(jiǎn)單、使用成本低、維護(hù)保養(yǎng)方便特點(diǎn)。

3.1 干燥效率高

采用電磁感應(yīng)加熱裝置預(yù)熱后，鋼板噴涂后1 分鐘左右自然干燥，可替代現(xiàn)有烘干功能，縮短烘干室尺寸，取消加熱設(shè)施，只保留通風(fēng)及廢氣處理設(shè)施。

3.2 工藝流程簡(jiǎn)單

電磁感應(yīng)預(yù)熱烘干方式簡(jiǎn)化了水性涂料的干燥工藝。干燥工藝由原來(lái)“預(yù)熱+燃?xì)夂娓?吹風(fēng)”的方式變?yōu)椤邦A(yù)熱+自然干燥”。見(jiàn)圖1、圖2。

采用電磁預(yù)熱方案后，鋼板預(yù)處理線烘干室的尺寸可以由現(xiàn)在的15m-20m 縮短至8m 左右，能夠釋放出一部分生產(chǎn)場(chǎng)地。

3.3 使用成本低

以板厚2mm、寬度1250mm 的鋼板預(yù)處理按照板材預(yù)處理線采用電磁感應(yīng)預(yù)熱方案和紅外線預(yù)熱+天然氣烘干方案進(jìn)行使用成本分析。（其中電能單價(jià)為0.9 元/度，天然氣單位為3.7 元/m?）

3.3.1 采用電磁感應(yīng)預(yù)熱方案使用成本

①裝機(jī)功率：電功率：280kw（其中電磁預(yù)熱約250kw，水冷約30kw），熱功率無(wú)。

②設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)每條線的能耗費(fèi)用為：280 ×0.9 = 252元/h

③考慮到電磁感應(yīng)預(yù)熱技術(shù)可實(shí)現(xiàn)智能化控制，能根據(jù)板寬及板厚情況自動(dòng)調(diào)節(jié)功率大小，且無(wú)鋼板通過(guò)時(shí)可停止加熱，實(shí)際運(yùn)行中不是持續(xù)滿功率運(yùn)行。因此在綜合運(yùn)行過(guò)程中，鋼板預(yù)熱時(shí)預(yù)熱裝置能耗，需考慮無(wú)鋼板通過(guò)（預(yù)計(jì)節(jié)能效率90%）及生產(chǎn)連續(xù)性不高（預(yù)計(jì)節(jié)能效率80%）等因素。

鋼板預(yù)處理為例冬季氣溫接近0℃時(shí)（加熱鋼板溫升達(dá)到40℃）運(yùn)行平均功率約150kw。

則每條線的能耗費(fèi)用為：（30 + 150 ）×0.9 × 0.8× 0.9 =110.16 元/h

在夏季30℃氣溫下（加熱鋼板溫度達(dá)到45℃）的使用平均功率約80kw 左右，則每條線的能耗費(fèi)用為：（30 + 80 ） × 0.9× 0.8× 0.9= 71.28 元/h。

3.3.2 紅外線預(yù)熱+天然氣烘干方案使用成本

采用紅外線預(yù)熱+天然氣烘干方案時(shí)能耗主要是裝機(jī)電功率消耗和燃?xì)庀模唧w成本計(jì)算如下：

①裝機(jī)功率：電功率：75kw（預(yù)熱約65kw，吹風(fēng)裝置約10kw），熱功率：550kw（額定天然氣流量為55m3/h）。

②設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)每條線的能耗費(fèi)用為：75 × 0.9 + 55 ×3.7 = 271 元/h

③熱風(fēng)烘干室實(shí)際運(yùn)行時(shí)，有保溫和加熱兩個(gè)狀態(tài)，保溫階段功率要小，不是全過(guò)程滿負(fù)荷運(yùn)行。參照現(xiàn)場(chǎng)跟蹤數(shù)據(jù)估計(jì)，冬季氣溫接近0℃時(shí)的天然氣消耗量約35m3/h 左右;則每條線的能耗費(fèi)用為：75 × 0.9 + 35 × 3.7= 197 元/h

夏季30℃氣溫時(shí)預(yù)熱裝置不用，天然氣消耗量為20m3/h 左右，則每條線的能耗費(fèi)用為：10 × 0.9 + 20 × 3.7= 83 元/h

3.3.3 使用能耗對(duì)比分析

通過(guò)以上兩種方案能耗費(fèi)用匯總可以得出，滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電磁預(yù)熱方案每小時(shí)節(jié)約19 元，每月節(jié)約6650 元。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，冬季電磁預(yù)熱方案每小時(shí)節(jié)約86.84 元，每月節(jié)約30394 元。夏季電磁預(yù)熱方案每小時(shí)節(jié)約11.72 元，每月節(jié)約4140 元。按月工作時(shí)間以每天兩班14h，每月25 個(gè)工作日計(jì)算。采用電磁預(yù)熱方案時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，每月能耗節(jié)約費(fèi)用預(yù)計(jì)在4104-30394 元，每年節(jié)約費(fèi)用預(yù)計(jì)在13 萬(wàn)元左右。

3.4 維護(hù)保養(yǎng)方便

在維護(hù)保養(yǎng)方面，電磁感應(yīng)預(yù)熱方案主要是電磁感應(yīng)預(yù)熱裝置的維護(hù)保養(yǎng)，因加熱裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，互換性強(qiáng)，維護(hù)保養(yǎng)方便，主要維護(hù)包括：橡膠輥、防護(hù)板、線圈、水冷電纜的定期更新及電機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)。

紅外線預(yù)熱+燃?xì)夂娓煞桨福饕羌t外線預(yù)熱裝置、烘干室加熱系統(tǒng)及吹風(fēng)裝置的維護(hù)保養(yǎng)工作，主要維護(hù)包括：預(yù)熱紅外燈管、換熱器的清理及電機(jī)及風(fēng)機(jī)的保養(yǎng)（軸承加油、更換皮帶等）。兩者維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用基本持平。

4 電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在鋼板預(yù)處理涂料干燥上的應(yīng)用注意事項(xiàng)

電磁感應(yīng)加熱裝置采用電磁加熱技術(shù)，運(yùn)用于鋼板預(yù)處理線鋼板噴涂前的預(yù)熱，根據(jù)其技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)用環(huán)境，在應(yīng)用時(shí)需注意以下事項(xiàng)：

4.1 裝機(jī)功率高

電磁感應(yīng)加熱裝置采用電磁加熱，其加熱裝置裝機(jī)電功率較高，運(yùn)用時(shí)需要考慮生產(chǎn)線電力擴(kuò)容問(wèn)題。

4.2 防火防爆

電磁感應(yīng)加熱裝置中電氣設(shè)施及線路采用防爆電氣、密封及隔爆等措施進(jìn)行防爆處理，達(dá)到GB50058《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》及GB19517《國(guó)家電氣設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

4.3 電磁輻射

電磁感應(yīng)加熱裝置運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生電磁輻射。電磁輻射符合國(guó)家電磁輻射安全標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到GB 8702—2014《電磁環(huán)境控制限值》及GBZ/T 189.2-2007 中對(duì)工作場(chǎng)所電磁場(chǎng)的有關(guān)要求。

5 結(jié)論

電磁感應(yīng)預(yù)熱技術(shù)應(yīng)用于鋼板預(yù)處理線上，能夠解決水性預(yù)涂底漆難干問(wèn)題，使其達(dá)到快干效果的同時(shí)，還具有簡(jiǎn)化工藝、節(jié)省場(chǎng)地和節(jié)約能源等功效，切合目前的行業(yè)需求，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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