鋁合金是工業中目前使用廣泛的有色金屬結構材料之一,主要大量應用在航天工業、航空工業、船舶工業、機械制造工業、汽車工業和化工工業以及民用工業中。鋁合金的生產過程中,大多使用的是接觸式攪拌方法,生產效率低,能源浪費嚴重,而且還會造成熔體的二次污染。電磁攪拌工藝技術的原理和優勢,利用其a n全性和經濟性的優點,提高鋁合金生產的效率和產品質量。電磁攪拌是借助電磁感應原理,在感應器中通以低頻電流產生交變行波磁場,熔液在磁場作用下產生感生電勢和電流,此感生電流與磁場相互作用產生電磁力,推動熔液有規律運動,從而達到攪拌目的 。通過改變行波磁場的方向及強度,便能有效調節熔液的攪拌方向及攪拌強度。
一、電磁攪拌器設備用途
1、成分均勻化:使熔體的合金成分均勻,減少化學成分相對偏差值,滿足合金對成分均勻性的要求,在原生鋁生產和廢鋁回收中都能有效調整成分。
2、保證熔體質量:攪拌過程不破壞氧化層,可減少熔體吸氫及吸氧,確保熔體質量,同時減少燒損。
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、提高生產效率:在鋁錠重熔過程中可縮短熔煉時間,提高勞動效率。在鋁合金的生產過程中,過去一直使用的是接觸式攪拌工藝技術,即生產過程中工人需要敞開爐門,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格的合金意義重大。
6、減輕勞動強度:人力操作鐵耙進行攪拌,工人勞動強度也大,由于受熔爐門口大小的限制,攪拌范圍小,攪拌均勻性差,生產效率低,浪費能源,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攪拌,可減輕工人的勞動強度,改善勞動條件 。
二、電磁攪拌器安裝方式
電磁攪拌器在不同的應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“ 側裝”兩種安裝形式。目前我國應用以爐底安裝為主, 因為感應器放置在爐底, 磁場透過爐底的耐火層作用于鋁液, 依據磁流體力學的作用原理, 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、下部熔液強烈的涌動帶動了整爐熔液按照磁場力的作用規律作有規律的流動, 其攪拌效果好, 綜合經濟效益高。側裝電磁攪拌主要是針對一些特殊應用或舊爐改造 ( 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,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電機的工作原理,所產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,這個磁場可以穿過熔爐底部作用于鋁熔液,并推動鋁熔液在鋁熔爐內有規律的定向平行運動,從而完成對熔爐內的鋁溶液產生無接觸式攪拌作用。
2,把通入交流電的一組感應線圈,在其終端產生適當的電壓相位差,再由于電磁場的交變作用,電磁攪拌器系統內的金屬包括液態金屬,感應產生震蕩磁場和電流密度場,進而形成一個洛倫茲力場。正由于其之間的相位關系所產生的不僅僅是震蕩運動,而是一個使鋁液體產生旋轉運動的力場。
3,由此可知,電磁攪拌主要是依靠電磁力對鋁液體進行非接觸式攪拌的,不會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整攪拌力度,只要改變兩相電流的相位即可以改變自動攪拌方向,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。
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、爐底感應器和冷卻系統等部分組成。其中變頻控制器是電磁攪拌工藝技術的核心的部分;感應器應放置于鋁熔爐的底部,由鐵心和線圈構成;冷卻系統主要用于冷卻感應器的鐵心和線圈,使鐵心和線圈不會因熔爐溫度過熱而遭到損壞。