李志廣

中信戴卡股份有限公司，中國(guó)·河北 秦皇島 066011

對(duì)于中國(guó)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(jìn)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(jì)就已經(jīng)被應(yīng)用，并且隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，該技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，在如今的鋁合金熔煉工作當(dāng)中仍然發(fā)揮實(shí)際作用。因此，論文對(duì)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(jìn)行分析，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用過程中存在的問題和解決措施進(jìn)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(shí)現(xiàn)更好的經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jì)在進(jìn)行鋁合金熔煉時(shí)，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(jìn)步，并沒有被時(shí)代所拋棄。鋁合金熔煉爐在進(jìn)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(duì)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(jìn)行電磁攪拌器的應(yīng)用來進(jìn)行實(shí)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(jìn)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(jìn)行固定。低頻電源并不是直接就能進(jìn)行應(yīng)用的，而是由變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)換形成的三項(xiàng)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(jìn)行實(shí)際工作時(shí)，閉環(huán)凈化水回路可以對(duì)電磁攪拌器的主要工件也就是線圈繞組進(jìn)行冷卻，防止在工作過程中線圈繞組因?yàn)闊岫冗^高而出現(xiàn)損壞。

對(duì)于80 噸傾動(dòng)式矩形煤氣熔煉爐來講，在實(shí)際過程中，兩臺(tái)熔煉爐可以共同使用一套電磁攪拌器。這主要是因?yàn)殡姶艛嚢铏C(jī)擁有移動(dòng)的功能，所以在工作過程中可以對(duì)兩臺(tái)熔煉爐同時(shí)進(jìn)行服務(wù)。需要注意的是，因?yàn)樵谶M(jìn)行移動(dòng)的過程當(dāng)中，需要進(jìn)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(jìn)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(gè)行波磁場(chǎng)，航模磁場(chǎng)能從熔煉爐的爐底進(jìn)行穿透，從而穿透不銹鋼板，對(duì)熔煉爐內(nèi)的鋁溶液進(jìn)行作用，使鋁溶液在磁場(chǎng)作用下出現(xiàn)有規(guī)律的移動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)鋁溶液進(jìn)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(duì)變頻電源的電壓以及頻率和相位進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(chǎng)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(chǎng)工作范圍也會(huì)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(huì)出現(xiàn)行波磁場(chǎng)，行波磁場(chǎng)會(huì)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(huì)出現(xiàn)感生電勢(shì)以及感生電流，感生電流會(huì)與電磁攪拌器磁場(chǎng)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(jìn)行規(guī)律性運(yùn)動(dòng)。

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(duì)電流強(qiáng)度進(jìn)行改變，從而調(diào)整電子攪拌器的力度大小，而對(duì)三相電流的相位進(jìn)行改變，能對(duì)攪拌的方向進(jìn)行控制。所以在進(jìn)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(jìn)行工作，也能通過相應(yīng)的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，使電磁攪拌能在設(shè)定的時(shí)間和周期內(nèi)進(jìn)行交替式的攪拌。對(duì)于鋁合金熔煉來講，能在進(jìn)行攪拌的過程當(dāng)中，使鋁熔體的湍流強(qiáng)度以及熔體上下表面溫度進(jìn)行有效控制和提升，并且使鋁熔體內(nèi)的各項(xiàng)合金成分進(jìn)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(dòng)問題與解決措施

電磁攪拌器在工作過程中，因?yàn)槟芡瑫r(shí)服務(wù)于兩臺(tái)鋁合金熔煉爐，所以需要進(jìn)行不斷的移動(dòng)，在移動(dòng)過程中可以在兩臺(tái)熔煉爐之間增加一個(gè)檢修位置。分子攪拌器在進(jìn)行工作時(shí)，其主要的所處位置是在鋁合金熔煉爐底部進(jìn)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?，通電之后開始進(jìn)行攪拌，在攪拌過程中或者是電磁攪拌器從爐底進(jìn)行上升時(shí)，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(shí)，會(huì)導(dǎo)致電磁攪拌器本身受到破壞，同時(shí)鋁合金熔煉爐的底部鋼結(jié)構(gòu)也會(huì)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(dòng)到檢修位置[4]。因?yàn)殡姶艛嚢杵魉幬恢迷谌蹮挔t底部，所以進(jìn)行實(shí)際操作的工作人員利用肉眼進(jìn)行位置觀察存在很大的困難，在進(jìn)行電磁攪拌器的移動(dòng)過程中，因?yàn)閯?dòng)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(yán)重的安全事故。

針對(duì)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(cè)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(hào)分別與熔煉爐的傾翻控制線路進(jìn)行串聯(lián)互鎖。在工作過程中，利用中間繼電器觸點(diǎn)向鋁合金熔煉爐的控制器傳送電磁攪拌器的位置信號(hào)，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(tái)顯示屏上就會(huì)有電磁攪拌器未回歸的提示，此時(shí)操作人員就可以根據(jù)提示不進(jìn)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(duì)傾翻或者是回翻輸出信號(hào)進(jìn)行鎖定，從而保證兩臺(tái)鋁合金熔煉爐的接近開關(guān)信號(hào)失靈，或者是出現(xiàn)失誤動(dòng)作的時(shí)候，也能保證熔煉爐不會(huì)出現(xiàn)實(shí)物操作。

4.2 電磁攪拌器的溫度控制問題與解決措施

因?yàn)殡姶艛嚢杵骺梢赃M(jìn)行移動(dòng)，所以電磁攪拌器的移動(dòng)系統(tǒng)也就是臺(tái)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(jī)減速器以及鏈條傳動(dòng)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(hù)閥和液壓油缸等多部分。在電磁攪拌器工作時(shí)，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(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過程中，尤其是在夏季，因?yàn)楸旧硗饨绲臏囟染捅容^高，所以鋁合金熔煉爐的整體溫度會(huì)達(dá)到740℃左右，鋁合金熔煉爐底部鋼板溫度會(huì)達(dá)到200℃左右，所以周邊環(huán)境的溫度也會(huì)相應(yīng)提高，在60℃左右，溫度已經(jīng)快要達(dá)到電磁攪拌器液壓油的最高承受溫度上限。此外，因?yàn)殇X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(huì)上升得更高。

針對(duì)這類問題，在進(jìn)行解決時(shí)，可以在鋁合金熔煉爐底部安裝一個(gè)送風(fēng)機(jī)，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(jìn)行循環(huán)，引入外界溫度相對(duì)較低的空氣。

4.3 電磁攪拌器臺(tái)車的液壓?jiǎn)栴}與解決措施

在電磁攪拌器工作過程中處于移動(dòng)需求，需要臺(tái)車為其進(jìn)行服務(wù)臺(tái)，車所選擇的液壓油為46 號(hào)液壓油。該型號(hào)的液壓油雖然其自身的抗磨損性能非常好，同時(shí)抗乳化性能也比較高，但是因?yàn)樵诠ぷ鬟^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(dá)到97。對(duì)于液壓油來講，年度指數(shù)是表現(xiàn)其在高溫環(huán)境下進(jìn)行工作，能否達(dá)到相應(yīng)工作需求的最有效指標(biāo)。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(jìn)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(hào)的液壓油所擁有的低頻點(diǎn)以及高閃點(diǎn)和熱穩(wěn)定性能是最好的。而且該型號(hào)的液壓油年度指數(shù)要高于170，達(dá)到了180，所以在高溫環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)作過程中，溶解度會(huì)大大增加，粘度指數(shù)也會(huì)越來越高。而對(duì)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(huì)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(hào)的液壓油應(yīng)用比較廣泛[6]。

因此，針對(duì)電磁攪拌器臺(tái)車液壓?jiǎn)栴}，需要在季節(jié)變化過程中對(duì)所選用的液壓油進(jìn)行更換，保證在不同的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)溫度以及季節(jié)溫度下，液壓油仍能發(fā)揮出實(shí)際性能，保證電磁攪拌器臺(tái)車各原件工作性能不會(huì)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(duì)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(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)現(xiàn)如今電磁攪拌器存在的多種問題進(jìn)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(huì)被行業(yè)所拋棄。