铝炼中电磁搅拌作用与原理

作者：湖南科美达电气有限公司 刘立勤

欢迎访问e展厅 展厅 2 熔化炉展厅 熔化炉, 冲天炉, 浇注炉, ... 前言 今天，迎来了大量消费铝的时代，铝屑飞速增加。随之，含有铝屑的废铝激增，因此对废铝熔化过程中的节能、省力、提高回收率、提高质量等，尤其是提高生产效率和产品质量将成为研究的课题。 在用反射炉熔化废铝时，对于其熔化效率来说，废铝的入炉—搅拌—熔化—升温—废铝的再入炉等各工序必须反复操作。 在铝的熔化过程中，常常进行溶液的搅拌，但与其他工序相比，往往被忽视。最近，已认识到，改善溶液的搅拌方法对熔化操作的合理化和提高生产效率有着极其重要的作用。 以前，熔炼铝的搅拌是通过大型摇臂叉车及金属泵和喷吹气体等方法来实现的。近年来，采用了用真空装置进行搅拌的方法。各种搅拌方法各有其优缺点。 本文所介绍的电磁搅拌装置，可以克服上述各种方法中存在的不足。应用电磁搅拌法的实践已经证明，它具有许多优良的效果。 溶液的电磁搅拌效果 对反射炉中的金属溶液进行电磁搅拌，一般可取得如下的效果。 1．金属液温度的均匀化 根据反射炉的内部构造、未熔化的废金属量及炉内溶液深度等的不同，可以采用不同的溶液搅拌方法。若炉内全部是溶液，电磁搅拌可以在极短的时间内使溶液的温度均匀。 2．溶液成分的均匀化 在进行必要的分析，设定适当的搅拌时间后,可以实现溶液成分的均匀化。 3.缩短熔化时间 由于通过金属液的搅拌可使上下部位的金属液的温度均匀，因而可增加从烧嘴供入金属液的热量。另外，由于金属液的流动，可以促进从金属液向金属液中的废金属的传热，提高供热效率。此外，由于在搅拌金属液的过程中不必停止烧嘴的工作，所以可提高加热效率。由以上几种作用，可缩短熔化时间。 4. 节能 与以前使用的叉车式搅拌方法不同，由于采用电磁搅拌时不必打开熔化炉炉门，因而可减少热损失。另外，由于可在低温下进行熔化，因而有可能降低炉内的气体温度，从而可减少废气的热损失和通过炉壁的散热损失。此外，由于缩短了熔化时间，其相应的热损失也可减少。 5. 提高收得率 熔化炉的金属收得率随熔化的废金属的材料构成、熔化方法、精炼方法及炉渣的再处理方法等要素的变化而变化。 因此，应用电磁搅拌后，由于炉内金属液的温度均匀，炉内温度的控制容易，可以进行低温熔化。 金属液成分的均匀化，可以防止产生偏析。由于缩短了熔化时间后降低了金属的损失等，因而可期待提高金属收得率。另外，与进行叉车式搅拌等的机械式搅拌相比，可进行少波浪的圆滑的搅拌，这样对减少金属表面的氧化损失有利。 6. 提高作业效率 电磁搅拌器的运行操作极其简单，在必要的时间内，可按照必要的方向容易地进行搅拌。 而对叉车等机械式搅拌来说，必须进行机械安装、整理及维护等。另外，还需要补充易耗件。对电磁搅拌来说，没有易耗件，也几乎不需要进行日常的维护，因而节省人力。 电磁搅拌器的设置方法 本装置在反射炉的炉底部，利用电磁力的作用搅拌金属溶液，它是一种完全不接触金属液的搅拌装置。 在反射炉的炉底部必须设有非磁性钢板，在设置电磁搅拌器的部位，设有地坑可以容易地向炉子底部运入搅拌器，并采用顶起搅拌器使之定位的方法。因此，对原有的熔化炉来说，当为其安装搅拌器时，因为必须更换炉底钢板，所以事前对电磁搅拌器的形式、设置位置及地坑底部的操作性等进行充分的探讨，以决定安装电磁搅拌器用的地坑的位置。 电磁搅拌器的设置位置 当选定电磁搅拌器的设置位置时，必须考虑反射炉的种类和构造以及反射炉的使用目的。 1. 反射炉的种类和构造 按其用途，反射炉可分为熔化炉和保持炉。按其构造可分为密闭型和敞开型。按其形又可分为方形、圆形、圆筒形等。按其溶液出炉方法还可分为固定式和倾动式等。 另外，从其用途和功能方面来看，可分为快速熔化炉和一般熔化炉。 2.应用目的 对电磁搅拌器来说，由于它是利用电磁力使溶液产生运动作用，所以应针对其使用目的对其效果进行不同的评价。 即当对保持炉和快速熔化炉中的出炉前的溶液进行搅拌时，使其在短时间内达到温度与成分的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。 另外，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，希望金属的循环量要大。因此在此种情况下，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。 3.电磁搅拌器在各种反射炉中的应用实例。 1)．密闭型熔化炉中熔化废料时的应用实例。此时，首先将废料装入反射炉内，由于采用了熔化废料的方法， 在炉内熔化的金属液不达到一定程度时不使用电磁搅拌器，随着废料的不断熔化，当达到金属液可进行循环时，则可开始采用电磁搅拌器进行熔化，它可以起到促进向炉内金属液中未熔化的废料供热的作用。因此，应将电磁搅拌器设置在偏离反射炉中心的部位，它可以容易地形成如图74中、所示的金属液的循环。 2)．在开放型熔化炉中熔化废金属料的实例。在此情况下，预先向炉内装入由外部供给的金属液，金属液量相当于炉子容量的1/3~1/4。这一预熔化的金属液在电磁搅拌力作用下进行循环的同时，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。 3). 在快速熔化炉的保持炉侧，另增加一个开放的熔池部分，使之成为能同时熔化轻量废金属料的熔化炉。此时电磁搅拌器的平面位置和图74（b）中的位置基本相同。 4). 在密闭型炉的一侧金属液循环用的熔池部分，在该熔池部的下部设置电磁搅拌器，它用于促进金属液的环流和废料的熔化。 此时，需要向炉内加入预先熔化好的金属液，金属液在电磁搅拌器的作用下形成循环流。炉内被加热的金属液巡回流动到循环的熔池部，它释放出的热量用于熔化被加入到熔池中的金属废料，金属液再次流回炉内被加热，这样可形成循环式的热交换，使废气金属料不断熔化。 5). 在开放型熔池的熔化炉的一侧，设置金属液熔化用的炉池，在该炉池的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。为防止该循环部的散热，在上部加盖。 对这种情况来说，由于在电磁搅拌器上面的金属液循环部没有废金属炉料，在开放的熔池部金属液的流动加快，它适用于金属切屑的连续熔化生产等。 6)在保持炉中设置电磁搅拌器的实例。对金属液的均匀搅拌来说，将电磁搅拌器设置在该图所示的炉内中心处是有效的。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、上下圆滑的搅拌，可使之迅速达到温度和成分的均匀化。 4.在原有的炉子上设置电磁搅拌器 当观察原有炉子的操作情况时，可看到即使是对同一座熔化炉，当每天的废料的品种变化及加料量、加料次数变化时，其操作条件也会发生波动。另外，当在原有的炉子上设置电磁搅拌器时，应尽量减少其改造量，以便将停炉时间控制到最小限度。从这个意义上来说，可将炉子的改造量减至最小限度，这是一种应用电磁搅拌器的电磁搅拌力的熔化法。 改进熔化操作 为了更有效地灵活操作设置在反射炉上的电磁搅拌器，必须改进炉子的熔化工序及其操作方法，以适应电磁搅拌器的运行。下面介绍其熔化操作工序和获得的效果。 1.熔化工序的改善及其效果 （1）在密闭炉上，适用设置有电磁搅拌器。 此时，设置电磁搅拌器后，打开炉门，缩短停止喷嘴工作的时间，增加金属液的加热时间。结果缩短了循环时间和熔化时间，达到了综合节能效果。对轻型废金属料来说，其效果尤为明显。 （2）在密闭炉上，使用设置有电磁搅拌器。 此时，在设置电磁搅拌器前，向炉内加入大量切屑和轻型废金属料，当炉内的金属液和废金属料形成混合物状时，用叉车进行搅拌，然后采用普通的加热方法进行加热。当设置电磁搅拌器后，定量地向循环炉池内加入炉料，采用一种与熔化室的加热能力相适应的熔化方法，这就使熔化室内的温度容易控制。由于几乎不存在打开炉门，并停止喷嘴工作，所以可稳定地进行熔化操作。结果缩短了熔化时间，节省了能源并提高了收得率。 （3）在开放式熔池炉上，使用电磁搅拌器。 对这种情况来说，在设置电磁搅拌器前，不断地用叉车等将熔化室内的金属液送到开放的熔池内，并采用喷吹空气等方法进行搅拌，但此时热交换作用不充分。在设置电磁搅拌器后，熔化室内的热量以金属液循环的形式被送入开放的熔池内，供给废金属料使之熔化。此时，很少有必要打开炉门和使烧嘴停止工作，可稳定地进行熔化操作。从而缩短了熔化时间，节约能源并提高收得率等。 2.改善操作环境 对以前劳动强度较大的铝熔化操作来说，由于应用了电磁搅拌器而减少了在高温下使用叉车进行作业，减少了叉车的运动操作量，也减少了易耗机件的维护修理量，同时可大幅度地改善操作环境，提供一个清洁的工作场所。 3. 熔化操作的系统化 由于应用了电磁搅拌器，有可能在实现炉内金属液温度、炉内气体温度等稳定的同时，实现自动测定控制。今后，可以期待快速发展熔化操作的自动化和系统化。 结语 今后，需要进行熔化操作的铝屑量将进一步增多，这在很大程度上要依靠反射炉的作用。不论是对新建的反射炉，还是原有的反射炉，都需要从根本上重新评价旧的熔化操作方法，将其改造成系统熔化法。尤其是对新建的炉子来说，应综合改进反射炉的温度监视和烧嘴控制，余热回收，考虑金属液搅拌的炉体结构，废金属料的预热及定量加炉料的方式等，由此而迅速提高其合理使用效果。 另外，除本文中所介绍的炉底式电磁搅拌装置外，电磁槽式的金属液循环装置也已进入普及阶段，它已用于切屑的熔化、金属液的输送和出炉。今后，应进一步灵活地应用电磁搅拌器。 技术讨论联系人；刘立勤 13873009898(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/8/2005)