铝熔炼应用电磁搅拌器的节能分析.doc

1、铝熔炼应用电磁搅拌器的节能分析在应用电磁搅拌器以后，电解铝厂的合金生产技术指标达到国内先进水平，节约了能源、降低了成本、增强了市场竞争力，大大提高了其生存能力。现将其铝合金炉节能技术研究中的一些材料摘录如下：设计报告先进的工艺装备必须与高水平的快速熔炼工艺相结合，才能获得较高的综合技术经济指标。在保证熔体质量的前提下尽量提高熔化速度。从节能的角度来看，各项无效热损失均随时间的延长而增加。因此缩短金属熔炼各环节的操作时间，可以提高炉子的生产率，降低能耗，具有明显的经济效益。炉料的加热熔化占整个熔炼时间的 7080左右，这是炼铝中耗能最大的过程。应加大热负荷以实现强制熔化，来提高熔炉的熔化能力。熔

2、化时，熔体表面层与炉底相接触部分底温差达 200C 左右，未熔化的处于炉底，如不及使搅拌，则会延长熔化时间，而表面熔体过烧。因此，必须对熔体进行搅拌，加强对流传热，加速炉底部分的炉料熔化。同时液面温度变低，与高温燃烧气体温差加大，有利于加速热的交换，实践证明，强制搅拌后，熔体内上下温差由 200C 降至 10C 左右，并为合金元素的均匀化创造了良好的动力学条件。电磁搅拌可以在熔体量很少的情况下工作，可提高熔化率 1045，电磁设备容易实现自动化，并可按给定的程序进行工作。炉底感应方式电磁搅拌器是一种完全不与铝溶液接触而靠电磁力对铝液进行搅拌的装置，该设备可完全可以代替人工及机械等外力搅拌装置，

3、基本实现闭门操作，能够提高各种和金的整体均匀性，缩短熔化时间，减少金属烧损，提高产品的质量。本公司采用一套平板式炉底搅拌装置通过感应器的行走对两台搅拌炉进行搅拌，大大降低了设备成本。工业应用报告熔炼 试验过程记录物料准备根据计算及原料的情况，准备用料共计 9946kg，熔炼过程见表 1表 1 熔炼记录（ZL102）步骤 时间 炉内情况 操作1 9：20 空炉 7502 9：209：40 固体料 加切头 3252kg、加铝锭 3210kg、点燃两个燃烧器开始熔化3 10：20 开始熔化 停火、加入 30kg 覆盖剂，点火，继续熔化4 11：20 熔化全部 开电磁搅拌 10 分钟5 11：35 全

4、部熔化 测温 695，停火，准备加剩余部分料6 11：50 有固体 加入剩余铝锭 3295kg,加入 ZLD102 合金 187kg,加完后点火熔化。7 12：20 全部熔化 开电磁搅拌 10 分钟8 12：30 全部熔化 测温 7369 12:45 全部熔化 取样送分析10 13:00 全部熔化 分析合格，净化，把渣11 13:20 全部熔化 开始铸造，铸造炉内温度 731电磁搅拌器试验电磁搅拌器试验在熔炼炉中进行，设备运行良好，搅拌力分四个挡次可调，从目测和取样分析看，搅拌效果很好，同时可以明显缩短熔炼时间和减少烧损。搅拌效果1 铝合金质量整炉合金液成分偏差小于 0.3，从而提高了铝合金的

5、质量。表 2 为合金成分抽样分析报告。表 2ZL102 合金成分抽样分析报告样本号 Si Fe Cu Al1 11.5 0.48 到 爱 词 霸 英 语 查 看 详 解电 磁 搅 拌 器 分 类 回 目 录 美 国 Corning 公 司 生 产 ,包 含 三 种 数 字 显 示 的 产 品 :Corning 数 字 式 加 热 板 ,Corning 数 字 式 搅 拌 器 ,Corning 加 热 搅 拌 器 .Corning 提 供 的 数 字 式 加 热 仪 与 搅 拌 器 提 供 拥 有 40 年 历 史 的 独 特 的 玻 璃 陶 瓷 顶 面 。信 息 有 北 京 康 林 科 技 有

6、 限 责 任 公 司 提 供 ；安 装 位 置根 据 电 磁 搅 拌 器 在 铸 机 冶 金 长 度 上 的 不 同 安 装 位 置 大 致 有 以 下 几 种 模 式结 晶 器 电 磁 搅 拌 ： Mold Electromagnetic stirring: MEMS 搅 拌 器 安 装 在 结 晶 器 铜管 外 面二 冷 区 电 磁 搅 拌 ： Strand Electromagnetic Stirring: SEMS 搅 拌 器 安 装 在 铸 坯 外 面凝 固 末 端 电 磁 搅 拌 ： Final Electromagnetic stirring:FEMS 用 于 方 坯 连 铸 搅

7、 拌 器安 装 在 铸 坯 外 面电 磁 搅 拌 器 的 冶 金 效 果 回 目 录 搅 拌 位 置 冶 金 效 果 适 用 钢 种MEMS 增 加 等 轴 晶 率 低 合 金 钢减 少 表 面 和 皮 下 的 气 孔 和 针 孔弹 簧 钢减 少 表 面 和 皮 下 的 夹 杂 物冷 轧 钢坯 壳 均 匀 化中 高 碳 钢 等稍 稍 改 善 中 心 偏 析SEMS 扩 大 等 轴 晶 率 不 锈 钢减 少 内 裂改 善 中 心 偏 析 工 具 钢减 少 中 心 疏 松FEMS 细 化 等 轴 晶 弹 簧 钢有 效 地 改 善 中 心 偏 析 轴 承 钢有 效 地 改 善 中 心 缩 孔 和 疏

8、 松 特 殊 高 碳 钢一 般 结 构 回 目 录 电 磁 搅 拌 器 主 要 由 产 生 电 磁 场 的 电 磁 感 应 器 、 保 护 电 磁 感 应 器 的 外 壳 体 及 冷 却 电 磁感 应 器 的 冷 却 水 路 组 成 。 从 结 构 上 来 讲 ， 电 磁 搅 拌 大 致 有 以 下 三 种 结 构 形 式 ： “油 水 ”二 次 冷 却 结 构 形 式 、 外 水 直 冷 式 结 构 形 式 、 空 芯 铜 管 内 冷 式 结 构 形式 。第 一 种 是 “油 一 水 ”二 次 冷 却 结 构 形 式 其 感 应 器 浸 泡 在 不 导 电 的 硅 油 中 进 行 冷 却 ，

9、壳 体 设 计 成 夹 层 结 构 ， 夹 层 中 通 水 与 硅 油 进 行 热 交 换 以 带 走 感 应 器 的 热 量 。 由 于 冷 却 效率 差 ， 电 磁 搅 拌 器 体 积 大 ， 现 已 被 淘 汰 。第 二 种 是 以 法 国 ROTELEC 公 司 为 代 表 的 外 水 直 冷 式 结 构 形 式 。 其 感 应 器 直 接 浸泡 在 净 化 水 中 进 行 冷 却 ， 其 最 大 的 优 点 是 冷 却 效 果 较 好 、 体 积 小 。 因 此 电 磁 搅 拌 器 单 位体 积 产 生 的 搅 拌 功 率 大 ， 且 结 构 简 单 、 使 用 方 便 ， 可 以

10、制 作 成 结 晶 器 内 置 式 结 构 ； 但 由于 感 应 器 长 期 浸 泡 在 水 中 其 绕 组 绝 缘 很 容 易 损 坏 ， 因 此 缺 点 也 同 样 突 出 ， 就 是 使 用 寿 命短 ， 一 般 为 12 年 。第 三 种 是 以 瑞 典 ABB 公 司 为 代 表 的 空 芯 铜 管 内 冷 式 结 构 形 式 。 其 感 应 器 绕 组 由 空芯 铜 管 绕 制 而 成 ， 铜 管 内 通 纯 水 进 行 冷 却 。 空 心 铜 管 内 冷 技 术 是 一 种 比 较 复 杂 的 电 磁 产品 冷 却 技 术 。 此 项 技 术 在 电 磁 搅 拌 装 置 上 的

11、应 用 研 究 最 开 始 主 要 用 于 大 型 板 坯 连 铸 电 磁搅 拌 装 置 上 ， 在 国 内 也 只 有 本 公 司 研 制 成 功 过 这 种 装 置 。 方 坯 电 磁 搅 拌 装 置 与 板 坯 电 磁搅 拌 装 置 的 最 大 不 同 在 于 ： 方 坯 电 磁 搅 拌 装 置 体 积 小 ， 而 空 心 铜 管 在 同 等 导 电 截 面 下 ，比 实 心 电 磁 线 体 积 要 大 ， 因 而 铁 芯 采 用 常 规 的 齿 槽 结 构 则 无 法 装 下 采 用 空 心 铜 管 绕 制 的线 圈 ， 为 此 必 须 改 变 铁 芯 结 构 ， 采 用 不 带 齿

12、槽 的 环 形 铁 芯 ， 采 用 克 兰 姆 环 形 绕 组 环 绕 在铁 芯 上 。 空 芯 铜 管 内 冷 式 电 磁 搅 拌 装 置 最 大 的 优 点 是 绝 缘 结 构 合 理 ， 性 能 稳 定 ， 使 用 寿命 长 （ 可 达 58 年 ） ， 同 时 冷 却 效 率 最 高 ， 使 用 维 护 方 便 ； 其 缺 点 是 结 构 较 复 杂 ， 制 作工 艺 讲 究 ， 体 积 稍 大 。电 磁 搅 拌 技 术 及 电 磁 搅 拌 装 置 概 述 回 目 录 电 磁 搅 拌 技 术 是 瑞 典 在 1930 年 首 先 提 出 的 ， 1939 年 电 磁 搅 拌 装 置 在

13、 瑞 典 钢 厂 的电 弧 炉 上 做 了 初 步 实 验 ， 在 针 对 试 验 中 出 现 的 问 题 进 行 了 多 次 改 进 后 ， 世 界 上 第 一 台 能适 应 工 业 生 产 的 装 置 15 吨 电 弧 炉 用 电 磁 搅 拌 装 置 在 1947 年 问 世 。进 入 50 年 代 初 期 ， 世 界 各 国 对 电 磁 搅 拌 装 置 极 为 重 视 并 开 始 广 泛 研 究 应 用 。 原 苏联 在 50 年 代 中 期 研 制 成 功 并 定 型 生 产 ， 配 套 使 用 在 25 吨 电 弧 炉 上 。 我 国 是 在 60 年代 中 期 开 始 研 制 ，

14、到 70 年 代 中 期 制 成 了 40 吨 电 弧 炉 配 套 使 用 的 大 型 水 冷 电 磁 搅 拌 装置 。 目 前 ， 电 磁 搅 拌 技 术 已 在 黑 色 冶 金 领 域 得 到 了 广 泛 的 应 用 。继 瑞 典 在 电 弧 炉 上 应 用 电 磁 搅 拌 装 置 之 后 ， 美 国 、 日 本 等 国 家 又 相 继 研 制 了 铝 熔 炉用 电 磁 搅 拌 装 置 ， 取 得 了 明 显 的 工 艺 效 果 ， 并 且 发 展 很 快 ， 发 展 至 今 铝 熔 炉 用 电 磁 搅 拌装 置 的 设 计 制 造 技 术 均 已 成 熟 ， 可 满 足 不 同 吨 位

15、铝 熔 炉 的 搅 拌 要 求 。铝 熔 炉 用 电 磁 搅 拌 装 置 是 我 国 “七 五 ”期 间 的 科 技 攻 关 项 目 ， 相 关 研 制 单 位 经 过不 断 努 力 ， 成 功 研 制 了 铝 熔 炉 用 平 板 式 电 磁 搅 拌 装 置 ， 并 于 1987 年 12 月 28 日 通 过了 中 国 有 色 金 属 工 业 总 公 司 组 织 的 专 家 鉴 定 ， 获 得 了 1991 年 部 级 科 技 进 步 二 等 奖 ，被 列 为 国 家 “八 五 ”重 点 新 技 术 推 广 项 目 及 中 国 有 色 金 属 工 业 “九 五 ”重 点 新 技 术 推广 应 用 项 目 计 划 。进 入 21 世 纪 后 ， 我 国 的 铝 工 业 发 展 很 快 。 大 容 量 铝 熔 炉 不 断 涌 现 ， 同 时 对 产 品 质量 也 提 出 了 更 高 的 要 求 ， 传 统 的 人 工 及 机 械 搅 拌 方 法 根 本 不 能 适 应 这 一 需 要 ， 而 电 磁 搅