鋁熔煉爐電磁攪拌裝置輔助拖車的添加

侯紅梅 李國林

(河南神火集團(tuán)電解鋁廠， 河南 永城 476600)

鋁熔煉爐電磁攪拌裝置輔助拖車的添加

侯紅梅 李國林

(河南神火集團(tuán)電解鋁廠， 河南 永城 476600)

介紹了電磁攪拌裝置的構(gòu)造及原理，及一拖三電磁攪拌裝置因拖鏈較長遇到的一些問題。通過增加輔助拖車來支撐保護(hù)拖鏈，達(dá)到了企業(yè)安全生產(chǎn)使用的目的。

鋁熔煉爐； 電磁攪拌裝置； 拖鏈； 拖車

0 前言

爐底感應(yīng)方式電磁攪拌裝置是一種完全不與鋁液接觸而靠電磁力對鋁液進(jìn)行攪拌的裝置，可代替人工及機(jī)械等外力攪拌裝置。該裝置主要有“爐底感應(yīng)式”和“側(cè)壁感應(yīng)式”兩種。目前我國應(yīng)用最多的是將感應(yīng)線圈安裝在爐底即爐底感應(yīng)式電磁攪拌裝置，原因是該方式攪拌效果比較明顯，綜合經(jīng)濟(jì)效益高。在電解鋁液混合爐中使用該裝置，具有使鋁液溫度均勻、成分均勻、縮短熔煉時間、減少爐渣形成、加快合金熔化速度、降低加熱能耗、提高回收率、實現(xiàn)鋁液攪拌自動化、大幅降低生產(chǎn)成本的優(yōu)點。設(shè)備投資回收期一般少于1年。某鋁廠并列設(shè)計了兩條合金生產(chǎn)線，為減少設(shè)備投資和提高設(shè)備利用率，采用了三臺混合爐共用一臺攪拌器的設(shè)備配備方式，簡稱一拖三。

1 電磁攪拌裝置的構(gòu)造及原理

電磁攪拌裝置由爐底感應(yīng)器(感應(yīng)線圈)、隔離變壓器、變頻控制系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成。利用電磁感應(yīng)原理，攪拌時，攪拌器不與鋁液直接接觸，而是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電磁力來攪拌鋁液，如圖1所示。感應(yīng)線圈可安裝在爐子底部，也可安裝在爐子的側(cè)部。對于已建的混合爐，也可將感應(yīng)線圈安裝在爐子的側(cè)部，可獲得與底裝式電磁攪拌器基本相同的攪拌效果。鋁板與感應(yīng)器線圈表面的距離影響著電磁力的大小，距離越大，電磁力衰減越大，因此，應(yīng)當(dāng)盡量保持電磁感應(yīng)器線圈表面與爐底接近。但為保持通風(fēng)散熱，應(yīng)當(dāng)盡量避免緊貼，一般保留40～50 mm的間隙。

變壓器主要將變頻器產(chǎn)生的諧波與電網(wǎng)隔離，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)則保護(hù)了感應(yīng)線圈正常工作。通過變頻器產(chǎn)生的低頻電源通過電磁線圈產(chǎn)生行波交流磁場，次交流磁場穿過線圈前方的不銹鋼板和耐火材料進(jìn)入鋁熔池，在鋁熔池內(nèi)感應(yīng)電流和磁場的共同作用產(chǎn)生電磁力，推動熔體流動。為了不破壞鋁熔體的表面氧化層，通過改變電源頻率，可以控制輸入電磁感應(yīng)線圈的電流，從而控制電磁力的大小，達(dá)到控制鋁熔體攪拌強(qiáng)度的目的。電磁攪拌裝置運(yùn)轉(zhuǎn)幾分鐘后，鋁液的溫度和成分即可均勻[1]。

圖1 電磁攪拌裝置原理圖

2 一拖三攪拌裝置遇到的問題

某廠采用的一拖三電磁攪拌裝置，較好滿足了生產(chǎn)工藝要求。但該裝置需在3臺爐下工作導(dǎo)致其行程較長，可達(dá)35 m，如圖2所示。由于靠鏈條拖動的供電電纜和冷卻水管較重，故只能采用尺寸較大的拖鏈150×800 mm(寬度×長度)。這導(dǎo)致其在實際應(yīng)用中產(chǎn)生了以下問題：

(1)拖鏈尺寸大、行程長，成本高。

(2)拖鏈行程長、自身重，強(qiáng)度不夠易變形。

(3)拖鏈變形可造成水管斷裂，導(dǎo)致感應(yīng)線圈無冷卻水發(fā)生安全事故。

(4)拖鏈變形可造成電纜斷裂，發(fā)生安全事故。該廠電磁攪拌裝置運(yùn)行一年來，鏈條5次發(fā)生變形。雖因處理得當(dāng)僅造成一次感應(yīng)線圈外殼損壞，未發(fā)生安全事故，但安全隱患仍未消除。

圖2 電磁攪拌裝置及拖車運(yùn)行示意圖

3 輔助拖車的添加

電磁攪拌裝置行走軌道中間為溝槽，正常運(yùn)行時攪拌裝置下部拖鏈必須在溝槽內(nèi)，上部拖鏈靠自身強(qiáng)度牽引攪拌裝置正常行走。某廠一拖三攪拌裝置在工作時，上部拖鏈彎曲下垂變形，其中在1#爐位時變形最大，如圖2中實線拖鏈所示。生產(chǎn)過程中多次因上部拖鏈下垂致使整條拖鏈歪斜脫離行走溝槽，造成上述各類事故的發(fā)生。為解決這一缺陷，技術(shù)人員設(shè)計了一輔助拖車，起支撐保護(hù)拖鏈，避免拖鏈彎曲下垂的作用，其行程大致為2#、3#爐下8 m，即電磁攪拌在1#爐、檢修位和2#爐下運(yùn)行時，拖車起支撐保護(hù)拖鏈的作用。

3.1 拖車結(jié)構(gòu)

拖車采用自動控制方式，根據(jù)運(yùn)行需要起停，對拖鏈進(jìn)行支撐保護(hù)，如圖2中虛線拖鏈所示。小車主體采用6 mm厚的鋼板焊接制成并被安裝在電磁攪拌裝置行走軌道上，與電磁攪拌裝置同軌道運(yùn)行。小車主要由支撐輪、小車車身、電動機(jī)、電纜滾筒、行走輪和行程開關(guān)組成，見圖3。支撐輪起支撐和校正拖鏈行走軌跡的作用；行程開關(guān)起限定小車行程的作用；電纜卷筒為小車提供電源，并在小車行走時卷起和釋放電纜。

圖3 拖車的主俯視圖

3.2 拖車控制系統(tǒng)

電磁攪拌裝置PLC控制系統(tǒng)作為拖車控制系統(tǒng)，主要控制SB1、SB2的吸合斷開，其原理見圖4。

圖4 拖車控制原理圖

該控制系統(tǒng)具體執(zhí)行過程為：

(1)電磁攪拌裝置停在檢修位不工作時，拖車也停在其檢修位，支撐拖鏈。

(2)1#號爐需要攪拌時，拖車不工作，停在其檢修位，拖鏈在拖車上部支撐輪上行走，直至電磁攪拌裝置到達(dá)1#號爐位，如圖2所示。

(3)2#爐需要攪拌時，拖車和電磁攪拌裝置同時獲得PLC發(fā)出的信號，SB2吸合，拖車同電磁攪拌裝置一起開進(jìn)2#爐，當(dāng)拖車行程開關(guān)SQ2觸碰到2#爐下部的限位擋板時，拖車停止運(yùn)行；攪拌結(jié)束后，拖車和電磁攪拌裝置同時獲得PLC發(fā)出的信號，SB1吸合，拖車同電磁攪拌裝置一起開向檢修位，當(dāng)行程開關(guān)SQ1碰到檢修位限位擋板時，拖車停止運(yùn)行。

(4)3#爐需要攪拌時，拖鏈支撐小車和電磁攪拌裝置同時獲得PLC發(fā)出的信號，SB2吸合，拖鏈支撐小車同電磁攪拌裝置一起開進(jìn)3#爐，當(dāng)拖車行程開關(guān)SQ2觸碰到2#爐下部的限位擋板時，拖車停止運(yùn)行，此時電磁攪拌器繼續(xù)前進(jìn)，當(dāng)電磁攪拌器觸碰到拖車上部行程開關(guān)SQ3時，拖車?yán)^續(xù)前進(jìn)，當(dāng)電磁攪拌裝置進(jìn)入3#爐位停止時，不能觸碰到拖鏈小車上部的行程開關(guān)SQ3，此時拖車停止。

(5)攪拌結(jié)束后，拖車和電磁攪拌裝置同時獲得PLC發(fā)出的信號，SB1吸合，拖車同電磁攪拌裝置一起開向檢修位。

3.3 輔助拖車的優(yōu)點

增添拖鏈輔助拖車一年來，電磁攪拌裝置穩(wěn)定運(yùn)行，較好的滿足了生產(chǎn)使用要求。實踐證明，添加輔助拖車具備以下優(yōu)點：

(1)與攪拌器自動同步運(yùn)行。

(2)減輕維修工人的勞動強(qiáng)度。

(3)延長拖鏈?zhǔn)褂脡勖?，?jié)約生產(chǎn)成本。

(4)避免冷卻水管破裂，減少安全隱患。

(5)避免電纜斷裂造成的安全事故。

(6)提高設(shè)備性能和運(yùn)行效率。

4 結(jié)束語

電磁攪拌裝置具有廣闊的應(yīng)用前景，除可在鋁加工(熔煉和熔鑄)等有色金屬行業(yè)應(yīng)用外，還可以推廣應(yīng)用到黑色金屬電弧爐熔煉行業(yè)以及鋼包的攪拌中。一拖三電磁攪拌裝置的設(shè)計選型及拖鏈問題的處理，減少了企業(yè)設(shè)備投資，成功改造了現(xiàn)有技術(shù)，有一定的推廣和借鑒意義。

[1] 許平. 電磁攪拌器在電解鋁液混合爐上的應(yīng)用[J]. 有色設(shè)備,2005(5):18-20.

An Addition of Auxiliary Trailer for Electromagnetic Stirring Device in Aluminium Melting Furnace

HOU Hong-mei, LI Guo-lin

This paper introduces the structure and principle of electromagnetic stirring device in aluminum smelting furnace, and some problems encountered in one dragging three sets electromagnetic starring, due to the longer chain. By adding an auxiliary trailer to support the drag chain, electromagnetic stirring device achieves the purpose of safe producing in enterprise.

aluminum melting furnace; electromagnetic stirring device; chain; trailer

2013-12-09

侯紅梅(1979—)，女， 河南永城人，大學(xué)本科，助理工程師，主要從事機(jī)電設(shè)備管理工作。

TF806.4

B

1008-5122(2014)04-0036-02