电磁搅拌技术在熔铸行业应用

铝合金是世界工业中目前使用最为广泛的有色金属结构材料之一，主要大量应用在航天工业、航空工业、船舶工业、机械制造工业、汽车工业和化工工业以及民用工业中。铝合金的生产过程中，大多使用的是接触式搅拌方法，生产效率低，能源浪费严重，而且还会造成熔体的二次污染。电磁搅拌工艺技术的原理和优势，利用其安全性和经济性的优点，提高铝合金生产的效率和产品质量。电磁搅拌是借助电磁感应原理，在感应器中通以低频电流产生交变行波磁场，熔液在磁场作用下产生感生电势和电流，此感生电流与磁场相互作用产生电磁力，推动熔液有规律运动，从而达到搅拌目的 。通过改变行波磁场的方向及强度，便能有效调节熔液的搅拌方向及搅拌强度。

一、电磁搅拌器设备用途

      1、成分均匀化：使熔体的合金成分均匀，减少化学成分相对偏差值，满足合金对成分均匀性的要求，在原生铝生产和废铝回收中都能有效调整成分。
      2、保证熔体质量：搅拌过程不破坏氧化层，可减少熔体吸氢及吸氧，确保熔体质量，同时减少烧损。
      3、温度均匀化：让熔体上下部的温度均匀，降低熔炼温度，提高熔体底部合金成分的熔化程度，减少能耗。
      4、提高生产效率：在铝锭重熔过程中可缩短熔炼时间，提高劳动效率。在铝合金的生产过程中，过去一直使用的是接触式搅拌工艺技术，即生产过程中工人必须敞开炉门，利用人工使用铁耙直接搅拌铝合金熔体，热量损失非常大。
      5、减少污染：不污染铝熔液，对于熔炼高纯铝和对铁元素控制严格的合金意义重大。
      6、减轻劳动强度：人力操作铁耙进行搅拌，工人劳动强度也大，由于受熔炉门口大小的限制，搅拌范围小，搅拌均匀性差，生产效率低，浪费能源，也容易造成铝合金熔体的二次污染。电磁搅拌无需人工手动搅拌，可减轻工人的劳动强度，改善劳动条件 。

二、电磁搅拌器安装方式

电磁搅拌器在不同的应用场合有着不同的安装形式, 铝熔炉用电磁搅拌器主要有“ 底装”及“ 侧装”两种安装形式。目前我国应用以炉底安装为主, 因为感应器放置在炉底, 磁场透过炉底的耐火层作用于铝液, 依据磁流体力学的作用原理, 靠近炉底的熔液受到较大磁场力的作用, 熔液上部受到磁场力的作用则很小, 熔液内部越靠近炉底的部位流速和流量越大,而且有较大的作用面积, 大量的中、下部熔液强烈的涌动带动了整炉熔液按照磁场力的作用规律作有规律的流动, 其搅拌效果好, 综合经济效益高。侧装电磁搅拌主要是针对一些特殊应用或旧炉改造 ( 无法安装在炉底) 的一种安装形式。

三、电磁搅拌器的工作原理

1，电磁搅拌器的工艺技术，其工作原理就是利用一种特殊的变频电源，将三相交流电改变成超低频的两相或三相正交的交流电，然后在利用直线异步感应电机的工作原理，所产生电磁方向和电磁大小可变的行波磁场，也叫平移磁场，在行波磁场的作用下，这个磁场可以穿过熔炉底部作用于铝熔液，并推动铝熔液在铝熔炉内有规律的定向平行运动，从而完成对熔炉内的铝溶液产生无接触式搅拌作用。

　　2，把通入交流电的一组感应线圈，在其终端产生适当的电压相位差，再由于电磁场的交变作用，电磁搅拌器系统内的金属包括液态金属，感应产生震荡磁场和电流密度场，进而形成一个洛伦兹力场。正由于其之间的相位关系所产生的不仅仅是震荡运动，而是一个使铝液体产生旋转运动的力场。

　　3，由此可知，电磁搅拌主要是依靠电磁力对铝液体进行非接触式搅拌的，不会像人工用铁耙搅拌那样容易污染熔体。通过改变电流的大小就可以调整搅拌力度，只要改变两相电流的相位即可以改变自动搅拌方向，因此搅拌方便而充分，使熔体的温度和铝合金成分均匀生产。

　　4，电磁搅拌工艺一般由低频电源装置、变频控制器、隔离变压器、电气控制柜、炉底感应器和冷却系统等部分组成。其中变频控制器是电磁搅拌工艺技术的最核心的部分；感应器应放置于铝熔炉的最底部，由铁心和线圈构成；冷却系统主要用于冷却感应器的铁心和线圈，使铁心和线圈不会因熔炉温度过热而遭到损坏。  

四、电磁搅拌器组成

      1、动力部分
变频电源：将工频交流电转变为低频电源，为感应器提供所需的低频电流，通过改变其电压、频率和相位，来调节搅拌力的大小和方向。

2、核心部件
感应器：通常由铁芯和绕组构成，绕组一般用铜管绕制。当低频电流通过时，产生交变行波磁场，使熔液产生感生电势和电流，进而在电磁力作用下运动。其安装方式有底置和侧置两种。

3、冷却部分
冷却装置：多为纯水冷却装置，有有单循环水风型和双循环水水型，用于冷却变频电源和感应器等部件，防止过热损坏。
      4、移动与承载部分
功能台车：可实现设备的移动和定位，方便对不同位置的熔炼炉进行搅拌作业，还能承载其他部件。

5、控制与监测部分
控制系统：实现对电磁搅拌设备的各种参数设置、运行控制和自动化操作，如调节搅拌强度、频率、时间等。监测系统：包含各种传感器，用于实时监测设备的运行状态，如温度传感器监测部件温度，电流传感器监测电流大小，以及液位传感器监测熔液液位等 ，以确保设备稳定、高效地运行。

6、附属部分
包括各种连接线路、管道、阀门等，用于连接各组成部分，确保设备的整体性和正常运行。