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    铝熔炼炉中的电磁搅拌

    在铝及其合金的熔炼工艺中,搅拌可以增加液体金属的对流,使温差减小, 成分均匀,从而提高熔化效率,减少烧损以及提高和保证熔炼质量。因此,搅拌 是熔炼工艺中不可缺少的一环。在铝熔炉的各种搅拌方式中,升降叉车式、吹气 式、真空泵式等方法由于操作复杂,维修费用大等一系列原因,尚未能得到广泛

    的运用。

    电磁搅拌是以液态金属本身为工作介质,电磁设备与金属无直接接触,操作 方便,维修成本低,受到了国内外铝熔铸行业的重视。

    目前,铝及其合金主要是在反射炉中熔炼,而反射炉按用途可分为中频炉 保温炉;按构造可分为密闭型和敞开型;按形状又可分为方形、圆形、圆筒形 等;按金属液出炉的方法还可分为固定式可倾动式等。另外,从其用途和功能方 面来看,又可分为快速中频炉和一般中频炉

    对电磁搅拌器来说,由于它是利用电磁力使金属液产生运动,所以应根据使 用目的,对效果进行不同的评价。当对静置炉和快速中频炉出炉前的熔铝进行搅 拌时,使其在短时间内达到温度与成分均匀是进行搅拌的主要目的,此时,希望 进行圆滑的、上下左右的搅拌;当将搅拌用于废料的熔化过程时,为了达到低温 熔化和迅速的热交换,希望金属液的循环量要大,在此种情况下,有必要将电磁 搅拌器选定在使金属液容易进行循环的位置上。

    7-16为电磁搅拌器在各种反射炉中的应用实例。图7-16 (a)所示为密 闭型中频炉中熔化废料时的应用实例。首先将废料装入反射炉内,随着废料的 不断熔化,达到金属液可进行循环的程度时,则可开始启动电磁搅拌器进行搅 拌。搅拌可以起到促进炉内金属向未熔化废料供热的作用。因此,电磁搅拌器 应设置在偏离反射炉中心的部位,从而可以容易地形成如图中所示的金属液循 环。







    在开放型中频炉中熔化废金属料的实例如图7-16 (b)所示。先向炉内装入 相当于炉子容量1/4 ~ 1/3的预熔化金属液,金属液在电磁搅拌力作用下进行循 环,可促进开放式熔池中的废金属料熔化。因此,应将电磁搅拌器放置在稍微偏 离反射炉中心的部位,这样可容易形成图中所示的金属液在熔池内的循环流动。

    7-16 (c)中所示的是在快速中频炉的静置炉侧,另增加一个开放的熔池 部位,使之成为能更好地熔化废轻金属料的中频炉。此时电磁搅拌器的平面布置 图和图中(b)的位置基本相同。

    7-16 (d)为在密闭型炉的一侧设有金属液循环用的熔池,熔池下部设置 电磁搅拌器,用于促进金属液的环流和废料的熔化。向炉内加入预熔化的金属 液,并在电磁搅拌器的作用下形成循环流。被加热的金属液回流到循环的熔池部 位,释放出热量用于熔化加入到熔池中的金属废料。金属液再次流回炉内加热, 这样可形成循环式的热交换,使废金属料不断熔化。在这一过程中,即使像切屑 这样的轻型废料,不使用烧嘴喷吹火焰加热也能熔化。另外,由于不必打开炉 盖,炉内温度容易进行控制,可以完成高效率的熔化。

    7-16 (e)所示为在开放型熔池的中频炉一侧,设置金属液循环用熔池, 在该熔池下边安置电磁搅拌器,促使金属液循环而使废金属料熔化。此时,废料 的熔化在开放的熔池中进行,而不在供金属液循环用的熔池中进行。为防止该循 环部位没有废金属炉料,与图(b)方式相比,开放的熔池部位金属液的流动加 快,适用于金属切屑的连续熔化生产。

    7-16 (f)所示为静置炉中设置的电磁搅拌器。对均匀搅拌金属液来说, 将电磁搅拌设置在中心处是有效的。在此情况下,由于不存在妨碍金属液流动的 废金属料,所以可对金属液进行左右、上下圆滑地搅拌,使之迅速达到温度和成 分的均匀化。

    目前,国内外铝熔炉所用的电磁搅拌装置主要的类型有:炉底平板式、炉外 直线电磁泵式和炉内中字形循环泵等。

    炉底平板式电磁搅拌器由感应器和低频电源组成,感应器安装在炉底(见 图7-1),电源柜放在电控室内。其优点是操作方便,对熔炼工艺无影响;但对 设备的改造比较麻烦,电源维护也需要有一定的基础。这种搅拌装置在美国、日 本等国的铝熔炉均在使用。我国北方工业大学和华北铝加工厂在1987年联合开 发成功,已在生产中应用。

    炉外循环搅拌是由直线感应电磁泵在炉外用流槽或管路构成通路,连通炉内 熔体进行循环的方式。这种方法在前苏联以及日本等国均有研究报道。表7-2为前苏联各铝加工厂试验及工业生产用的炉外循环式搅拌装置的技术特征。中国西 北铝加工厂也进行了这方面的试验研究。

    7-2试验用和工业性电磁装置的技术特征

    参数

    试验用

    大型试验用

    伊尔库茨克工

    业试验装置

    伊尔库茨克 工业装置

    德聂伯厂工业 试验装置

    新库茨涅茨

    克工业装置

    生产能力/t - h-1

    3 ~5

    5 ~10

    10-15

    15-20

    10 ~20

    40

    感应线圈长度

    612

    612

    1080

    1080

    1116

    1080

    感应线圈宽度

    60

    60

    100

    100

    100

    160

    电流/A

    1600

    2000

    2000

    2500

    3000

    3000

    电压/V

    15

    20

    25

    30

    35

    35

    倾角/ (°)

    20

    40

    20

    25

    20

    15

    线圈极间距/mm

    120

    120

    180

    180

    180

    180

    线圈形式

    铜的管状

    铜的管状

    铜的管状

    铜的管状

    铜的管状

    铜的管状

    直径11mm

    直径11mm

    直径16. 5 mm

    直径18. 5mm

    直径18mm

    直径18mm

    槽数

    电源变压器特征

    36

    36

    36

    36

    36

    36

    型号

    TCY-30/05

    TCY-50/05

    TCY-50/05

    TCY-140/05

    TCY-140/05

    TCY-140/05

    电流/A

    400 - 2000

    973 ~360

    1905 - 6600

    1905 -6600

    1905 - 6000

    电压/V

    4. 5 ~ 16. 7

    4. 85 -23.75

    4. 85 -23.75

    5.32-42.4

    5. 32 ~ 42.4

    5.32-42.4

    容量/kV • A

    15 -30

    26.4-40

    26.4-40

    60. 8 ~ 140

    60. 8 ~ 140

    60. 8 -140

    可调变压器特征 型号或型式

    FIT20/50

    不可调变压器

    ATMKT-250/05

    ATMKT-250/05

    ATMKT-250/05

    ATMKT-250/05

    电流/A

    45

    250

    250

    250

    250

    电压/V

    0-400

    120 -400

    250

    0-400

    250

    容量/kV • A

    25

    250

    250

    250

     

    炉内搅拌采用的中字形电磁循环泵,结构简单,一次性投资少,不需要特殊 的电源设备,使用维护都比较方便,但在结构、安装方式、耐火组件的制作上有 一定的难度。不少企业在熔铝反射炉上已成功地应用了这种装置。

     


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