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2024年第1期新疆钢铁总第169期锌锅设计制造研究张奕婷（应达工业（上海）有限公司，上海 201203）摘要：熔沟式方锅和无芯圆锅在钢铁工业带钢连续镀锌生产线中发挥着不同的作用。对于多合金镀层产品，尤其是镀铝锌和其他铝合金镀层产品，推荐采用无芯圆锅，这样可以避免频繁更换感应器的烦恼。预熔锅有助于减少主锅锌渣的形成，其中熔沟式方锅和无芯圆锅都可以用于合金的熔化，包括铝锌合金。关键词：锌锅；设计；制造DOI：10.20146/ki.1672-4224.2024.01.009中图分类号：TG333文献标识码：B文章编号：1672-4224（2024）01-0026-05Research on Design and Manufacturing of Zinc PotsYiting Zhang(Yingda Industry(Shanghai)Co.,Ltd.,Shanghai 201203)Abstract:The groove type square pot and the coreless round pot play different roles in the continuous galvanizing productionline of steel strip in the steel industry.For multi alloy coated products,especially aluminum zinc and other aluminum alloycoated products,it is recommended to use coreless round pots to avoid the hassle of frequent sensor replacement.Pre meltingpots can help reduce the formation of zinc slag in the main pot,and both groove style square pots and coreless round pots canbe used for alloy melting,including aluminum zinc alloys.Key words:zinc pot;design;manufacture作者简介：张奕婷，女，37岁，本科，机械工程师，应达工业（上海）有限公司。E-mail：1设备概述1.1熔沟式方锅熔沟式方锅由锅壳、锅体耐材、感应器、感应器耐材、预熔锅、预熔锅耐材、溜槽（溜槽壳体、溜槽电加热器）、溜槽耐材、水泵站、移动小车、小车行程开关、拖链、锁定装置、水冷电缆、提升装置、分线箱、水分配器、VIP电源柜、远程控制柜等组成1。熔沟式方锅的优势在于其耐用性和高效性。感应器的设计使得其使用寿命非常长，可以满足不同类型的镀层产品的需求。同时，锌锅设备可以根据客户的要求进行定制，满足不同容量的需求。矩形内衬设计可以储备大量金属溶液，提高生产效率。重型钢板制作的锅壳提供了稳固的支撑，保证设备的稳定性。温度监控系统提高了设备的可靠性，保证生产过程的稳定性。感应器的快速安装和灵活性使得设备可以在短时间内投入使用。锌锅横移小车和提升装置的设计使得设备更加灵活，可以满足多个锌锅在一条生产线上的安装需求。感应器的冷却方式也可以根据客户的需求进行选择，满足不同生产环境的要求。总的来说，熔沟式方锅是一种高效、耐用的设备，适用于各种镀层产品的生产。熔沟式方锅分为大容量锌锅和小容量锌锅，大容量锌锅应用于连续镀层机组；小容量锌锅应用于批量热浸镀层机组，如图1所示。1.2无芯圆锅无芯圆锅可适用于 GL、中铝/高铝 ZAM 及 ALSI镀层产品，如图2所示；锅体耐材使用寿命长，一般为10年左右；圆锅具有优越的搅拌功能，合金成分和温度分布更加均匀，提高了带钢镀层的表面质量，相对方锅产渣率更低；不存在熔沟堵沟和磨损的问题；电源配置无级连续调功电源（VIP电源）。无芯圆锅的特性在于该圆锅采纳独特的线圈专利技术，将线圈延伸至金属溶液底部以下，实现了优异的磁耦合效果和金属溶液的有效搅拌。与传统方锅相比，其出色的搅拌性能能够提供更高的功率密度，并且所需的锌锅容量也因此减少，这意味着能够为客户降低原材料（金属溶液）的投入成本和能源消26新疆钢铁总第169期2024年第1期耗。无芯圆锅的特征在于其坚固可靠的设计保证了在极端恶劣的环境下也能稳定运作。圆形结构不仅提供了强大的耐材支撑，还减少了所需的锌锅容量。感应线圈被封装在坚固的钢壳内，以更好地保护线圈免受损害。对于配备多个锌锅的单机组线，可通过小车和提升设备来实现锌锅的移动，增加了操作的灵活性和便捷性。图1 熔沟式方锅图2 无芯圆锅1.3预熔锅预熔锅的特性是将熔化后的熔液流入主锅内。对于熔沟式方主锅来说，预熔锅是非常重要的设备，它使锌锭熔化过程中产生的锌渣产生在预熔锅内，而不会影响到主锅，如图3所示。预熔锅必须考虑运行期间，降低熔沟的磨损或堵塞；降低锌锭加入锌锅时产生的主锅温度波动；降低主锅内锌渣聚集，提高产品质量；溜槽是将预熔锅内熔化的锌液以正确的温度传输至主锅内。溜槽的特点是降低合金的氧化。可以通过燃气或者电气装置进行加热，并配置溜槽保温盖，以及通过溢流（带倾斜角度）或涌流（液位）的形式进行熔液传输。图3 预熔锅2锌锅感应器组装、安装与吊装2.1感应器组装感应器分为水冷和风冷，组装方法基本相似：（1）对水冷线圈、水冷衬套和钢壳上的管道进行水压测试，水压 10 kg/cm2，保压 30 分钟，不得有渗漏；（2）在感应器钢壳的腔体和盖子内表面涂上“8037铁红聚酯绝缘漆”；（3）在腔体和盖子内表面贴上“云母纸”，一方面是为了绝缘；另一方面是为了在检修的时候便于将浇注料（干振料）顺利敲出；（4）对同一批线圈的电感进行测试；配对原则是将较大和较小的配在一起。保证配对线圈电感之和与其他配对线圈电感之和相等或尽量接近；（5）将工具放到安装区，用水平尺调整水平，高度调整到300 mm以上。吊装铁芯放到木板上；（6）将“铁芯”上螺栓松开并将“一字铁芯”取下，将配对后对应的“线圈”吊装到“铁芯”上，调整的高度和角度，保证图纸中所标出的数值2；（7）调整完毕后，将线圈的四个角部，各插入一根绝缘棒，可以轻轻敲打插入，但是在此过程中依然要保证线圈的位置和角度不变，同时尽量保证线圈和铁芯的距离在3 mm以上；然后在绝缘棒的两头各加两个垫片，将线圈和铁芯卡住，加强固定；根据实际尺寸加工线圈阻挡，并用螺栓拧在铁芯上，以对线圈位置和角度加强固定；（8）将绝缘棒和垫块的位置打上硅胶，待其凝固后，装上“一字铁芯”，垫上绝缘垫片，并拧紧螺栓；（9）在“水冷衬套”的外壁上加四根热电偶备用，然后用胶带绷紧。在钢壳的腔体内焊接3个小挡块，完成后将水冷衬套吊装到工作台上的腔体内；（10）由于腔体的孔比衬套大，用斜锲固定住水冷衬套，然后用“陶瓷绳”将水冷衬套和钢壳之间的缝隙塞满，用硅胶将内外面都打满，保证二者相互绝缘。靠近盖子的一端，仅在斜锲部打上硅胶即可3；（11）将铝膜和矩形支架吊入钢壳腔体内，锁紧螺栓，盖上钢壳盖子，同样紧固螺栓；（12）将装好的铁芯和线圈倒立，然后卸掉下面的螺栓，将“U型铁芯和线圈”吊入“风冷衬套”内，在钢壳盖上放 2 块垫块，保证“U 型线圈的内底部”与“钢壳盖外表面”距离为51 mm；（13）将“L型联接角钢”用螺栓、平垫圈、弹垫圈272024年第1期新疆钢铁总第169期与钢壳之间固定，“L型联接角钢”与固定支架之间垫上“环氧纤维垫块”5片左右，螺栓套“绝缘套管”；平垫圈下面垫“绝缘垫片”；然后将“L型固定角钢”与铁芯焊接在一起；（14）将钢壳翻转过来，在钢壳的两个大圆孔之间用绝缘棒填充；把“一字铁芯”吊装到U型铁芯上面，用螺栓拧紧；将“联接钢板”用螺栓、平垫圈、弹垫圈与钢壳之间固定，“联接钢板”与固定支架之间垫上“环氧纤维垫块”5片左右；螺栓上要套上“绝缘套管”；平垫圈下面要垫上“绝缘垫片”；完成后将“固定钢板”与铁芯焊接在一起；（15）连接水冷电缆，并将弯头和三通接头喷漆刷黑；安装运输用保护支架；（16）安装“高压危险”警示牌；绝缘检测，钢壳、线圈、铁芯、两个拉杆，彼此之间都要进行绝缘检测，检测结果需在50 M以上。2.2感应器吊装（1）用吊着或行车吊感应器主吊装点；（2）起吊感应器至与锅体挂钩座相水平的位置，以便感应器的两个挂钩都能挂在锅体相应的两个挂钩座上。感应器吊起过程中不能晃动（低速吊装），以免与锅体碰撞损坏线圈、铁芯、耐材；（3）将感应器落到锅体挂钩座上；（4）继续降低感应器直到感应器与定位销相扣；（5）如果感应器法兰与锅体法兰不能对正（如果二者横向不对齐），吊起感应器重复上述动作直到两法兰面对正（间隙为10-13 mm），在这一过程中可使用薄钢板做垫片以辅助完成；（6）当感应器对正之后，将吊车或行车的吊钩从主吊点取下，挂至感应器后侧的两个吊点上；（7）提起感应器后部使熔沟水平。用槽钢将感应器支撑住，保证在该法兰区域涂抹密封料时能安全施工；（8）将碎布填满熔沟以防密封料落入里面；（9）将一25 mm厚耐火纤维毯裁成矩形，尺寸与感应器耐材外形尺寸一致。在纤维毯中间挖一与熔沟尺寸一致的矩形孔。冷工况时，感应器耐材表面与锌锅喉部耐材表面各涂一层3 mm厚密封料，然后将纤维毯贴在感应器的密封料上。热工况时，在感应器耐材表层涂密封料，然后将纤维毯贴上，再在纤维毯表面涂一层3 mm厚密封料；（10）移走临时支撑，降低感应器让密封料贴合，必须让感应器在自身重力作用下旋转并靠近；（11）插入以下的法兰紧固件（事先用高温润滑脂润滑过）：包括六角头螺栓 M24x130，24 个（10.9级）；平垫圈24,48个；弹簧垫圈24,24个；六角头螺母M24,24个；定位销，2个；（12）步骤10、11必须快速完成，因为密封料很快会变硬；（13）移走吊车或行车及吊索；（14）清除挤出来的密封料，尤其是喉口里面的，以免落入熔沟内，将熔沟内的碎布清除；（15）一旦感应器就位，不要再移动以免破坏密封，若发现感应器位置不对，则必须重新定位，密封也需重新做；（16）在吊装过程中，风箱需拆除。3水系统设计与计算3.1炉子：GI/GL/AL,圆锅方锅热损失为总功率的30%（Foundry是用39%）设计进回水温差为T=20；其中进水参考温度40；回水参考温度60；（理论值）热损失公式：功率（KW）=4.18 x 流量（L/S）x T()反算：流量QFCE(LS)=PO(KL1)30%4.18 203.2VIP电源柜热损失为总功率的7%；设计进回水温差为T=5；其中进水参考温度38；回水参考温度43；反算：流量QVIP(LS)=PO(KL1)7%4.18 53.3内循环：炉子FCE+VIP电源柜（并联）如图 4 所示，设备进水温度（并联以低温进水为准），即板交热侧出水温度VIP电源柜38，炉子40。图4 电路示意图设计总进水温差，用加权平均：（用于得出板交28新疆钢铁总第169期2024年第1期热侧的进水温度）TF+V=TFCE QFCE+TVIP QVIPQFCE+QVIP总流量：QF+V=QFCE+QVIP内 循 环 总 功 率：QF+V=4.18（QFCE+QVIP）TF+V（用于板交换功率。）（注：烨辉MC37炉子和VIP分开冷却，温差取的18，VIP取5。）3.4外循环总温升（进水和回水温差）不超过9-10，外循环进水 3kgf/cm2，如图5所示。总流量:Qout(Lsec)=内循环PF+V4.18 10外循环进水温度由客户提供。图5 压力系统示意图注：总流量系数1.10-1.20；水泵站50米扬程。3.5选型（1）热交换器的选型和报价。功率、进出水温、流量、压力降60 KPa,+15%板片面积；（2）泵的选型。扬程50米内/38外循环、流量、材质（上海凯泉、广东粤华）；（3）内/外循环总管管径，参照“管路损耗参数表”，即“直管摩擦损失简表”一般总压降不大于1 kgf/cm2，正常取0.8 kgf/cm2，即直管每100 m损失8 m；（4）板交。板交在水泵站上为对称显示，实际买完全一样的板交，交换使用外循环与内循环换热区域，以79片为例，外循环为39 LS+OLD，内循环为34LS+5LD，实际一侧有一通道不换热，对流量的影响微小，约1-2%，而实际计算时，有15%的流量余量可以忽略。若是为了平衡，在此侧加两个通道，则会增大外开尺寸，使板交不具备互换性。板交型号：GX-42L*87(30KW),GX-42L*83(22KW)，GX-26L*97，为X型；GL，GC-51M*58(22KW)，GC-26M*84(22KW)，GC-26H*48(18.5KW)，为11型；GX-42L*61(22KW)，GX-26L-79(18.5KW);GC-16M*26(5.5KW)，GC-16M*30(5.5KW)特别为X型，如图6所示。图6 X型4锌锅锅壳制造4.1锌锅底板和侧板下料采用数控下料；切割缺陷补焊后打磨；底板、侧板钻透气孔和开好对接坡口；用机械坡口机开坡口，然后用砂轮机打磨坡口表面。4.2喉口装配、加工喉口法兰下料、拼接、组装；喉口装配；喉口法兰面加工、钻孔和整体退火；退火热处理工序，由热处理专业厂家进行。4.3底座、侧板分片装配、焊接底座装配：以底部立板为单位，与筋板组装成单元体。两块竖立板与中间筋板连接成一个单元体；将各个单元体组装成整体；侧面筋板装配；将底板与底座组装成整体；焊接：A先焊底板的焊缝；B中间向两边对称焊接；火焰校正底座。侧板装配：喉口焊到侧板上；按照图纸装配侧板上的筋板；焊接；火焰校正侧板；将感应器与锌锅喉口预装配。4.4整体组装将 2 个底座分别放在底板上，2 个底座之间需紧贴；292024年第1期新疆钢铁总第169期组装侧板；调整侧板，使其外部整体尺寸及内部尺寸，符合图纸允许偏差。4.5外观处理、除锈、油漆处理外观：保证焊缝无夹渣、无气孔、无咬边等明显的焊接缺陷；喷砂除锈：因构件完成后的尺寸较大，故对钢板进行预抛丸处理，根据 钢结构工程施工质量验收规范 达到Sa2.5级。焊接完成后，对局部进行手工除锈处理；精加工面涂防锈油，贴美纹纸保护。其余位置做油漆；底漆：环氧富锌60m，面漆：银粉漆60m，耐温200。4.6二次组装、出厂检验将原有胎架重新测平；组装底座和侧板。5 结论综上所述，熔沟式方锅具有大容量和温度监控等特点，适用于连续镀层机组；无芯圆锅具有优越的搅拌功能和更均匀的合金成分分布，适用于 GL、中铝/高铝ZAM及ALSI镀层产品；预熔锅在锌锭熔化过程中起着重要作用，可以将熔液流入主锅内，提高产品质量。感应器的组装、安装与吊装过程需要严格遵循操作规程，确保设备的稳定性和安全性。水系统设计与计算包括炉子、VIP电源柜和内外循环等部分，需要根据具体情况进行流量、温度和压力等参数的计算和选型，以确保设备的正常运行和效率。整体而言，锌锅设计制造研究涉及多个方面的技术和工程知识，需要综合考虑各种因素，以实现设备的高效运行和产品质量的提升。参考文献1 李刚，徐勇.镀铝锌薄板高速生产时锌锅辊停转分析与改进 J.宝钢技术，2022（05）：69-73.2 申燕光.锌锅报警系统的优化设计及应用研究 J.冶金管理，2019（01）：45.3 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J.工业加热，2016，45（05）：19-21+29.科普知识EPD平台，钢铁行业的绿色“CT”机我国是全球最大的钢铁生产国和消费国，钢铁行业是制造业31个门类中碳排放量最大的行业，约占全国碳排放总量的15%。发展低碳、零碳乃至碳中和钢铁技术是实现国家”双碳”目标的重要一环，也是产业绿色转型的重点方向。钢铁行业EPD平台即中国钢铁工业协会钢铁行业EPD（环境产品声明）平台。EPD平台作为一一个独立第三方提供的数据被该中心认定为权威数据，可以直接帮助钢铁企业满足下游用户的相关数据信息需求，为钢铁企业提供更加便利的服务。它就像钢铁行业的“CT”机，给企业做“CT检查”“摸家底”。与常见的统计组织碳排放方式不同，EPD平台出具报告追踪的是产品碳足迹，是全生命周期（LCA）的环境绩效量化工具。组织碳排放统计方式是以碳的总进总出量除以产量。这种统计方式，使企业内部众多的生产环节不需要单独计算。例如碳交易就是基于组织碳排放的统计方式，而产品碳足迹的统计是要跟随产品具体的生产过程。（摘编自中国科学技术协会官网）30