電磁攪拌器在鋁合金熔煉爐中的應(yīng)用探討

李志廣

中信戴卡股份有限公司，中國·河北 秦皇島 066011

對于中國的鋁合金熔煉工作來講，隨著技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，諸多先進的技術(shù)在鋁合金熔煉過程中得到了廣泛應(yīng)用。其中，電磁攪拌技術(shù)在20世紀就已經(jīng)被應(yīng)用，并且隨著時代的不斷發(fā)展，該技術(shù)也在不斷的進步，在如今的鋁合金熔煉工作當(dāng)中仍然發(fā)揮實際作用。因此，論文對鋁合金冷鏈中電磁攪拌器的應(yīng)用以及電子攪拌器的構(gòu)造和工作原理進行分析，并對實際應(yīng)用過程中存在的問題和解決措施進行論述，使電磁攪拌器在鋁合金熔煉工作當(dāng)中能充分發(fā)揮作用，實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益。

電磁攪拌器；鋁合金；熔煉；措施

1 引言

電磁攪拌在如今的鋁合金熔煉攪拌工作當(dāng)中，屬于應(yīng)用最廣泛也是最先進的一種技術(shù)，這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用了30年左右。20世紀在進行鋁合金熔煉時，攪拌過程中就已經(jīng)使用了電磁攪拌技術(shù)，并且在不斷的發(fā)展過程中，電磁攪拌技術(shù)也在不斷進步，并沒有被時代所拋棄。鋁合金熔煉爐在進行大型化的發(fā)展過程中，技術(shù)要求也變得越來越高，無論是冶金的質(zhì)量還是節(jié)能環(huán)保等要求都在不斷提高，所以對現(xiàn)如今的鋁合金生產(chǎn)來講，在生產(chǎn)過程中應(yīng)用電子攪拌器更加成為了一種必要的工藝以及必要的設(shè)備[1]。因此，論文以80 噸鋁合金熔煉爐當(dāng)中進行電磁攪拌器的應(yīng)用來進行實際論述。

2 電磁攪拌器的構(gòu)造

電磁攪拌器的主要組成元器件包括感應(yīng)器以及低頻電源和冷卻水系統(tǒng)。其內(nèi)部的工作部件是由鐵芯和線圈繞組所組成的感應(yīng)器，進行線圈繞組過程中，繞組的原材料是擁有矩形斷面的中空銅管，將這些中空銅管在鐵芯周圍進行固定。低頻電源并不是直接就能進行應(yīng)用的，而是由變頻器進行轉(zhuǎn)換形成的三項交流電[2]。電磁攪拌器的冷卻水系統(tǒng)主要是由閉環(huán)凈化水回路以及熱交換器和工業(yè)水回路所組成，在進行實際工作時，閉環(huán)凈化水回路可以對電磁攪拌器的主要工件也就是線圈繞組進行冷卻，防止在工作過程中線圈繞組因為熱度過高而出現(xiàn)損壞。

對于80 噸傾動式矩形煤氣熔煉爐來講，在實際過程中，兩臺熔煉爐可以共同使用一套電磁攪拌器。這主要是因為電磁攪拌機擁有移動的功能，所以在工作過程中可以對兩臺熔煉爐同時進行服務(wù)。需要注意的是，因為在進行移動的過程當(dāng)中，需要進行重新定位，所以電子感應(yīng)器需要擁有升降功能，這樣便于在進行攪拌的過程中，使感應(yīng)器能上升到熔煉爐不銹鋼板表面，從而增加電磁攪拌器的工作效率。

3 電磁攪拌器的工作原理

電磁攪拌器的工作元件主要是變頻電源以及感應(yīng)器。變頻電源的作用是將50Hz 或者是60Hz 的公平交流電轉(zhuǎn)化為0.5Hz～3.0Hz 的兩相或者是三相低頻電源。這種低頻電源在接入線圈之后可以形成一個行波磁場，航模磁場能從熔煉爐的爐底進行穿透，從而穿透不銹鋼板，對熔煉爐內(nèi)的鋁溶液進行作用，使鋁溶液在磁場作用下出現(xiàn)有規(guī)律的移動，進而達到對鋁溶液進行攪拌的目的。在攪拌過程中，若是想要改變攪拌的力度大小或者是攪拌的方向，需要對變頻電源的電壓以及頻率和相位進行控制，從而實現(xiàn)對大小和方向的改變。

在現(xiàn)如今的鋁合金熔煉爐當(dāng)中所應(yīng)用的電磁攪拌器，主要是爐底平板式電磁攪拌器，通過名字就能知道該電子攪拌器是安裝在鋁合金熔煉爐的底部，而為了使電磁攪拌器的磁場可以作用爐內(nèi)的鋁合金溶液，鋁合金熔煉爐的底部材料需要選定為非磁性不銹鋼板[3]。而在工作過程中，電磁攪拌器所產(chǎn)生的磁場工作范圍也會被限制在鋁合金熔煉爐底部區(qū)域。當(dāng)電磁攪拌器的感應(yīng)器線圈接入低頻電流之后，會出現(xiàn)行波磁場，行波磁場會穿透非次性不銹鋼板，作用于鋁合金熔煉爐內(nèi)部的鋁熔體，鋁熔體內(nèi)部會出現(xiàn)感生電勢以及感生電流，感生電流會與電磁攪拌器磁場出現(xiàn)相互作用從而產(chǎn)生電磁力，使鋁合金熔煉爐內(nèi)部的鋁熔體，進行規(guī)律性運動。

相比較于其他的攪拌方式來講，電磁攪拌器屬于非接觸式攪拌，它主要的工作方式是對電流強度進行改變，從而調(diào)整電子攪拌器的力度大小，而對三相電流的相位進行改變，能對攪拌的方向進行控制。所以在進行攪拌的過程當(dāng)中，電磁攪拌器要按照固定的電流以及方向來進行工作，也能通過相應(yīng)的程序進行設(shè)計，使電磁攪拌能在設(shè)定的時間和周期內(nèi)進行交替式的攪拌。對于鋁合金熔煉來講，能在進行攪拌的過程當(dāng)中，使鋁熔體的湍流強度以及熔體上下表面溫度進行有效控制和提升，并且使鋁熔體內(nèi)的各項合金成分進行均勻的結(jié)合，冶金效果更好。

4 電磁攪拌器應(yīng)用存在的問題及處理措施

4.1 電磁攪拌器的移動問題與解決措施

電磁攪拌器在工作過程中，因為能同時服務(wù)于兩臺鋁合金熔煉爐，所以需要進行不斷的移動，在移動過程中可以在兩臺熔煉爐之間增加一個檢修位置。分子攪拌器在進行工作時，其主要的所處位置是在鋁合金熔煉爐底部進行升起，所以電磁攪拌器的感應(yīng)線圈與熔煉爐底部的接近程度非?？拷娭箝_始進行攪拌，在攪拌過程中或者是電磁攪拌器從爐底進行上升時，熔煉爐本身不能出現(xiàn)任何傾斜或者是翻倒現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這些現(xiàn)象時，會導(dǎo)致電磁攪拌器本身受到破壞，同時鋁合金熔煉爐的底部鋼結(jié)構(gòu)也會遭到破壞。因此，當(dāng)電磁攪拌器在攪拌結(jié)束之后，需要立即移動到檢修位置[4]。因為電磁攪拌器所處位置在熔煉爐底部，所以進行實際操作的工作人員利用肉眼進行位置觀察存在很大的困難，在進行電磁攪拌器的移動過程中，因為動作而影響到熔煉爐的其他操作，所以若是操作有任何失誤都可能引發(fā)嚴重的安全事故。

針對這一問題，可以在電磁攪拌器檢修位置增加接近開關(guān)，用于檢測電磁攪拌器本身是否處于檢修位置。其主要原理是將接近開關(guān)的線位信號分別與熔煉爐的傾翻控制線路進行串聯(lián)互鎖。在工作過程中，利用中間繼電器觸點向鋁合金熔煉爐的控制器傳送電磁攪拌器的位置信號，如果電磁攪拌器并沒有回歸到檢修位置，那么在鋁合金熔煉爐的操作臺顯示屏上就會有電磁攪拌器未回歸的提示，此時操作人員就可以根據(jù)提示不進行任何其他操作，將電磁攪拌器回歸到檢修位置。為了保證程序控制的高效性與安全性，需要在程序當(dāng)中對傾翻或者是回翻輸出信號進行鎖定，從而保證兩臺鋁合金熔煉爐的接近開關(guān)信號失靈，或者是出現(xiàn)失誤動作的時候，也能保證熔煉爐不會出現(xiàn)實物操作。

4.2 電磁攪拌器的溫度控制問題與解決措施

因為電磁攪拌器可以進行移動，所以電磁攪拌器的移動系統(tǒng)也就是臺車，其主要組成結(jié)構(gòu)包括行走系統(tǒng)、液壓升降系統(tǒng)和車體。其中行走系統(tǒng)的主要組成元器件有行走電機減速器以及鏈條傳動系統(tǒng)[5]。液壓升降系統(tǒng)的組成元器件要更多一些，包括了油箱、油泵以及油管和單向閥以及形成保護閥和液壓油缸等多部分。在電磁攪拌器工作時，整體的工作溫度需要保證在0～70℃之間，而電磁攪拌器的液壓油工作溫度最高上限是80℃，與液壓有關(guān)的相應(yīng)密封原件所能承受的最高溫度是120℃。而在實際生產(chǎn)作業(yè)過程中，尤其是在夏季，因為本身外界的溫度就比較高，所以鋁合金熔煉爐的整體溫度會達到740℃左右，鋁合金熔煉爐底部鋼板溫度會達到200℃左右，所以周邊環(huán)境的溫度也會相應(yīng)提高，在60℃左右，溫度已經(jīng)快要達到電磁攪拌器液壓油的最高承受溫度上限。此外，因為鋁合金熔煉爐底部屬于密封環(huán)境，所以空氣流通性不好，導(dǎo)致溫度會上升得更高。

針對這類問題，在進行解決時，可以在鋁合金熔煉爐底部安裝一個送風(fēng)機，保持鋁合金熔煉爐底部的空氣流通性，通過空氣流通，將生產(chǎn)作業(yè)過程中所產(chǎn)生的熱量進行循環(huán)，引入外界溫度相對較低的空氣。

4.3 電磁攪拌器臺車的液壓問題與解決措施

在電磁攪拌器工作過程中處于移動需求，需要臺車為其進行服務(wù)臺，車所選擇的液壓油為46 號液壓油。該型號的液壓油雖然其自身的抗磨損性能非常好，同時抗乳化性能也比較高，但是因為在工作過程中，工作介質(zhì)的溫度比較低，所以液壓油本身的年度指數(shù)最大只能達到97。對于液壓油來講，年度指數(shù)是表現(xiàn)其在高溫環(huán)境下進行工作，能否達到相應(yīng)工作需求的最有效指標。一般來講年度指數(shù)比100～170 要高的抗磨液壓油，其粘溫曲線變化平緩性和黏溫性都要更好。液壓油的性能也在不斷進行改良，所以出現(xiàn)了4632 酯型難燃液壓油，該液壓油的工作溫度范圍是在-20℃～135℃，從現(xiàn)有的液壓油品種來看，該型號的液壓油所擁有的低頻點以及高閃點和熱穩(wěn)定性能是最好的。而且該型號的液壓油年度指數(shù)要高于170，達到了180，所以在高溫環(huán)境下進行運作過程中，溶解度會大大增加，粘度指數(shù)也會越來越高。而對于液壓油來講，粘度指數(shù)越來越高，在溫度變化過程中粘度的變化就會越來越小，所以在鋼鐵以及鋁合金生產(chǎn)線液壓系統(tǒng)當(dāng)中，該型號的液壓油應(yīng)用比較廣泛[6]。

因此，針對電磁攪拌器臺車液壓問題，需要在季節(jié)變化過程中對所選用的液壓油進行更換，保證在不同的生產(chǎn)現(xiàn)場溫度以及季節(jié)溫度下，液壓油仍能發(fā)揮出實際性能，保證電磁攪拌器臺車各原件工作性能不會受到影響。

5 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)如今的鋁合金溶液攪拌過程中，電磁攪拌器的應(yīng)用大大提升了鋁合金溶液攪拌的工作效率以及冶金效果，對于鋁合金性能的提升以及鋁合金制品質(zhì)量的提升具有非常重要的意義。因此，在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)針對現(xiàn)如今電磁攪拌器存在的多種問題進行解決，使電磁攪拌器能在鋁合金溶液攪拌過程中更好地發(fā)揮作用，并且不會被行業(yè)所拋棄。