第10卷第6期 2010年12月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
热镀锌中频交流磁场封流温度场模拟贺文丽，麻永林"，蔡森，邢淑清
Vol.10 No.6 Dec.2010
(1.内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头014010：2.东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳110004) 摘要：利用ANSYS软件对中频交流封流中锌液的温度分布进行了模拟，采用电磁-热耦合数值分析方法计算了锌 08900000006 频率、电流密度、通电时间的关系，结果表明，中额磁场封流过程中，锌液温度因涡流发热升高且分布不均匀，降低
电流密度和频率会降低锌液最高和最低温度差和锌液的温升，但需要结合封住锌液的条件来实现中频磁场封流关键词：中频交流磁场；液锌；温度场：电磁-热耦合：数值分析
中图分类号：TG174.443,TB115 1前言
文献标识码：A
目前世界各钢铁企业运行的热浸镀锌锅大部分采用沉没辑装置，它主要由设置在锌液中的沉没辊、稳定辑及二者的支撑装置等组成，由于锌的强腐蚀性以及锌锅内部的沉没辊易粘锌等，有研究者提出用垂直热镀锌代替传统的热镀锌用于高等级汽车板等生产!，近年来，利用电磁力封住熔融锌液从而实现无沉没辑热镀锌的新思路引起了广大业内人士的关注，这种依靠电磁力封住金属溶液的电磁封流技术，实现了锌锅内部无任何装置，解决了因锌锅中沉没及其它装置在镀锌过程中带来的降低产品质量和锌液纯净度、增加劳动强度等问题。电磁封流包括行波磁场封流、高(中)频交流磁场封流、直流磁场封流和电磁泵封流口等方式目前，西门子德马克公司于2003年将低频行波磁场封流即CVGL 热浸镀技术(34I成功运用于实际生产中，国内，宝钢技术中心、东北大学、北京钢铁研究总院正在致力于电磁封流技术的研究
中频交流磁场封流结构如图1所示，其原理来源于水冷锅悬浮熔炼，在锌锅底部镀槽周围设置中频感应线图，当交变磁场和锌液中产生的涡电流形成的磁压与镀槽内锌液的静压力达到平衡时，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。中频交流磁场封流技术与直流或行波磁场相比，封流稳定，不会产生因磁极吸力引起的走带不稳等问题，但是会出现涡流发热问题(3)
有限元法是利用计算机进行的一种数值近似计算分析方法，它通过对连续问题进行有限数目的单元离散来近似的，是分析复杂结构和复杂问题的一种强有力的
文章编号：1009-606X(2010)06-1060-06
分析工具，在当今科学技术和工程应用中已经得到了很广泛的应用.ANSYS是国内非常流行的有限元分析商业软件包，可以解决电磁学和热学领域多方面问题如电磁场的磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线和能量损耗等：温度场的热量获取或损失、热梯度、热流密度等.另外，ANSYS提供了丰富的线性和非线性材料的表达式，并且具有强大的耦合功能，可广泛用于众多一股工程应用及科学研究领域，它具有较多和较强的分析功能，是科学研究和工程分析的重要方法和手段，本工作利用ANSYS软件对中频交流封流中锌液的温度分布进行了模拟，可以发现热镀锌中频交流磁场封流过程中的问题，降低设计成本，缩短设计周期，提高设计的成功率[8，为解决中额交流磁场封流技术中锌液温升间题提供了参考依据
strip.
X
zinc bath slot
图1中频交流磁场封流结构
molten zinc X
inductor
Fig-1 Frame of intermediate frequency electromagnetic sealing
2
电磁场、温度场数学模型及边界条件
2.1电磁场数学模型与边界条件
电磁场的控制方程由一套Maxwell方程组描述，其
收稿日期：201008-19，修回日期：2010-11-21
110060 作者简介：贺文照(1981-)，女，内蒙古清水河县人，硕士，助理工程师，主要研究方向为材料加工工程，E-mail:1132846763@qg.com 万方数据