電磁攪拌技術(shù)在熔鑄行業(yè)應(yīng)用

鋁合金是世界工業(yè)中目前使用最為廣泛的有色金屬結(jié)構(gòu)材料之一，主要大量應(yīng)用在航天工業(yè)、航空工業(yè)、船舶工業(yè)、機(jī)械制造工業(yè)、汽車工業(yè)和化工工業(yè)以及民用工業(yè)中。鋁合金的生產(chǎn)過程中，大多使用的是接觸式攪拌方法，生產(chǎn)效率低，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，而且還會(huì)造成熔體的二次污染。電磁攪拌工藝技術(shù)的原理和優(yōu)勢，利用其安全性和經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點(diǎn)，提高鋁合金生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。電磁攪拌是借助電磁感應(yīng)原理，在感應(yīng)器中通以低頻電流產(chǎn)生交變行波磁場，熔液在磁場作用下產(chǎn)生感生電勢和電流，此感生電流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，推動(dòng)熔液有規(guī)律運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到攪拌目的 。通過改變行波磁場的方向及強(qiáng)度，便能有效調(diào)節(jié)熔液的攪拌方向及攪拌強(qiáng)度。

一、電磁攪拌器設(shè)備用途

      1、成分均勻化：使熔體的合金成分均勻，減少化學(xué)成分相對偏差值，滿足合金對成分均勻性的要求，在原生鋁生產(chǎn)和廢鋁回收中都能有效調(diào)整成分。
      2、保證熔體質(zhì)量：攪拌過程不破壞氧化層，可減少熔體吸氫及吸氧，確保熔體質(zhì)量，同時(shí)減少燒損。
      3、溫度均勻化：讓熔體上下部的溫度均勻，降低熔煉溫度，提高熔體底部合金成分的熔化程度，減少能耗。
      4、提高生產(chǎn)效率：在鋁錠重熔過程中可縮短熔煉時(shí)間，提高勞動(dòng)效率。在鋁合金的生產(chǎn)過程中，過去一直使用的是接觸式攪拌工藝技術(shù)，即生產(chǎn)過程中工人必須敞開爐門，利用人工使用鐵耙直接攪拌鋁合金熔體，熱量損失非常大。
      5、減少污染：不污染鋁熔液，對于熔煉高純鋁和對鐵元素控制嚴(yán)格的合金意義重大。
      6、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度：人力操作鐵耙進(jìn)行攪拌，工人勞動(dòng)強(qiáng)度也大，由于受熔爐門口大小的限制，攪拌范圍小，攪拌均勻性差，生產(chǎn)效率低，浪費(fèi)能源，也容易造成鋁合金熔體的二次污染。電磁攪拌無需人工手動(dòng)攪拌，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件 。

二、電磁攪拌器安裝方式

電磁攪拌器在不同的應(yīng)用場合有著不同的安裝形式, 鋁熔爐用電磁攪拌器主要有“ 底裝”及“ 側(cè)裝”兩種安裝形式。目前我國應(yīng)用以爐底安裝為主, 因?yàn)楦袘?yīng)器放置在爐底, 磁場透過爐底的耐火層作用于鋁液, 依據(jù)磁流體力學(xué)的作用原理, 靠近爐底的熔液受到較大磁場力的作用, 熔液上部受到磁場力的作用則很小, 熔液內(nèi)部越靠近爐底的部位流速和流量越大,而且有較大的作用面積, 大量的中、下部熔液強(qiáng)烈的涌動(dòng)帶動(dòng)了整爐熔液按照磁場力的作用規(guī)律作有規(guī)律的流動(dòng), 其攪拌效果好, 綜合經(jīng)濟(jì)效益高。側(cè)裝電磁攪拌主要是針對一些特殊應(yīng)用或舊爐改造 ( 無法安裝在爐底) 的一種安裝形式。

三、電磁攪拌器的工作原理

1，電磁攪拌器的工藝技術(shù)，其工作原理就是利用一種特殊的變頻電源，將三相交流電改變成超低頻的兩相或三相正交的交流電，然后在利用直線異步感應(yīng)電機(jī)的工作原理，所產(chǎn)生電磁方向和電磁大小可變的行波磁場，也叫平移磁場，在行波磁場的作用下，這個(gè)磁場可以穿過熔爐底部作用于鋁熔液，并推動(dòng)鋁熔液在鋁熔爐內(nèi)有規(guī)律的定向平行運(yùn)動(dòng)，從而完成對熔爐內(nèi)的鋁溶液產(chǎn)生無接觸式攪拌作用。

　　2，把通入交流電的一組感應(yīng)線圈，在其終端產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾妷合辔徊?，再由于電磁場的交變作用，電磁攪拌器系統(tǒng)內(nèi)的金屬包括液態(tài)金屬，感應(yīng)產(chǎn)生震蕩磁場和電流密度場，進(jìn)而形成一個(gè)洛倫茲力場。正由于其之間的相位關(guān)系所產(chǎn)生的不僅僅是震蕩運(yùn)動(dòng)，而是一個(gè)使鋁液體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的力場。

　　3，由此可知，電磁攪拌主要是依靠電磁力對鋁液體進(jìn)行非接觸式攪拌的，不會(huì)像人工用鐵耙攪拌那樣容易污染熔體。通過改變電流的大小就可以調(diào)整攪拌力度，只要改變兩相電流的相位即可以改變自動(dòng)攪拌方向，因此攪拌方便而充分，使熔體的溫度和鋁合金成分均勻生產(chǎn)。

　　4，電磁攪拌工藝一般由低頻電源裝置、變頻控制器、隔離變壓器、電氣控制柜、爐底感應(yīng)器和冷卻系統(tǒng)等部分組成。其中變頻控制器是電磁攪拌工藝技術(shù)的最核心的部分；感應(yīng)器應(yīng)放置于鋁熔爐的最底部，由鐵心和線圈構(gòu)成；冷卻系統(tǒng)主要用于冷卻感應(yīng)器的鐵心和線圈，使鐵心和線圈不會(huì)因熔爐溫度過熱而遭到損壞。  

四、電磁攪拌器組成

      1、動(dòng)力部分
變頻電源：將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l電源，為感應(yīng)器提供所需的低頻電流，通過改變其電壓、頻率和相位，來調(diào)節(jié)攪拌力的大小和方向。

2、核心部件
感應(yīng)器：通常由鐵芯和繞組構(gòu)成，繞組一般用銅管繞制。當(dāng)?shù)皖l電流通過時(shí)，產(chǎn)生交變行波磁場，使熔液產(chǎn)生感生電勢和電流，進(jìn)而在電磁力作用下運(yùn)動(dòng)。其安裝方式有底置和側(cè)置兩種。

3、冷卻部分
冷卻裝置：多為純水冷卻裝置，有有單循環(huán)水風(fēng)型和雙循環(huán)水水型，用于冷卻變頻電源和感應(yīng)器等部件，防止過熱損壞。
      4、移動(dòng)與承載部分
功能臺(tái)車：可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的移動(dòng)和定位，方便對不同位置的熔煉爐進(jìn)行攪拌作業(yè)，還能承載其他部件。

5、控制與監(jiān)測部分
控制系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對電磁攪拌設(shè)備的各種參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行控制和自動(dòng)化操作，如調(diào)節(jié)攪拌強(qiáng)度、頻率、時(shí)間等。監(jiān)測系統(tǒng)：包含各種傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如溫度傳感器監(jiān)測部件溫度，電流傳感器監(jiān)測電流大小，以及液位傳感器監(jiān)測熔液液位等 ，以確保設(shè)備穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。

6、附屬部分
包括各種連接線路、管道、閥門等，用于連接各組成部分，確保設(shè)備的整體性和正常運(yùn)行。