电磁搅拌器成套装置 - 文章

电磁搅拌器成套装置

作者：成都东方雷神标准电器有限公司

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基本原理

连铸电磁搅拌（Electromagnetic stirring: EMS）的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力来强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。以三相旋转磁场搅拌器为例，搅拌器相当于电机的定子，钢水相当于电机的转子，这样，电磁搅拌的作用原理就可以与实心转子异步电机相比拟。

电磁搅拌的型式

电磁搅拌的型式是指电磁搅拌产生的钢水流动形态。

①旋转搅拌：由两相或三相旋转磁场搅拌器产生的，使钢水以一定速度绕铸坯轴旋转，故称旋转搅拌。
②直线搅拌：由行波磁场搅拌器产生的，使钢水以一定速度向一个方向运动，故称直线搅拌。
值得注意的是，无论是旋转搅拌或直线搅拌，其钢水的流动方向始终和磁场的运动方向相一致。
③双边行波磁场产生的旋转搅拌：在铸坯两侧布置一对行波磁场搅拌器，激发方向相反的行波磁场，使铸坯两侧钢水产生方向相反的直线运动，由于流体力学的连续性定律，从而在铸坯内钢水产生旋转运动，因此，双边行波磁场搅拌器也能使钢水产生旋转搅拌。这种旋转搅拌大多用于板坯和矩形坯。

产品分类依据

目前，实用的电磁搅拌器极大多数都是交流感应式的。

①按电源相数：两相型或三相型，三相居多数
②按激发的磁场形态：

● 旋转磁场型（REMS）：它与普通异步电机的定子相类似，当搅拌器馈给三相或两相交流电后，就在空间中激发以一定速度绕轴旋转的旋转磁场，故称旋转磁场型。
● 行波磁场型（TEMS）：它由普通异步电机的定子演变而来。设想将定子一侧沿轴向剖开并展平，当电机定子馈给三相交流电后激发旋转磁场，将其剖开展平后，原本绕轴旋转的旋转磁场就变成以一定速度向一个方向运动的行波磁场，故称行波磁场型。

③结构形式：

● 旋转磁场搅拌器：以三相电源激磁的，一般为圆环形的；以两相电源激磁的，则为方环形的。
● 行波磁场搅拌器：平面形的或称直线形的。

④搅拌器的构成：内装式MEMS由激发磁场的感应器与内腔的非磁不锈钢防护罩组成。除此之外，所有搅拌器都是由激发磁场的感应器和非磁不锈钢壳体组成。

电磁搅拌器的安装位置和搅拌器模式

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，见图1。

图1 各段电磁搅拌器的安装位置示意图

合理的安装位置对取得良好的冶金效果是极其重要的！

原则上,电磁搅拌器可以安装在铸坯冶金长度的任何位置上，但约定俗成的大致有三个位置（值得注意的是MEMS，特别是FEMS的安装）：

①结晶器电磁搅拌：Mold Electromagnetic stirring( MEMS)。搅拌器安装在结晶器铜管外面，方坯MEMS无一例外的都采用旋转磁场搅拌器；板坯MEMS则采用双边行波磁场搅拌器。无论是方坯或板坯MEMS都采用低频电源激磁。

②二冷区电磁搅拌：Strand Electromagnetic Stirring(SEMS)。搅拌器安装在铸坯外面。方坯SEMS通常采用单边行波磁场型，安装在铸坯内弧一侧，也有采用旋转磁场型；板坯SEMS通常采用双边行波磁场型，分别安装在铸坯内外弧。
目前除板坯外，方坯连铸已很少采用SEMS。

③凝固末端电磁搅拌：Final Electromagnetic stirring( FEMS)。主要用于方坯连铸。搅拌器安装在铸坯外面，都采用旋转磁场搅拌器。根据断面大小或采用工频电源或采用低频电源激磁。

组合方式

从目前方坯连铸中实际使用电磁搅拌的情况看，其组合方式大致有：

①M+S-EMS：适用于中、高碳钢（含低合金钢、弹簧钢）方坯连铸；
②M+F-EMS：适用于中、高碳钢（含低合金钢、轴承钢）方坯连铸；
③S+F-EMS：适用于中、高碳钢大断面方坯连铸；
④M+S+F-EMS：适用于超高碳钢和小断面方坯连铸。
目前使用最普遍的组合方式当属M+F-EMS。

电磁搅拌的冶金效果

不同位置的电磁搅拌具有不同的冶金效果，具体见表1

电磁搅拌器（EMS）的型号及其含义

搅拌器本体产品图片

低频电源

我公司低频电源，主要采用芬兰Vacon公司的NX系列变频器，编制特殊的低频电源软件设计而成。芬兰Vacon变频器比较西门子同类变频器而言，从输出端二相信号检测增加到了三相信号检测，从而使得采用西门子同类变频器制造出的低频电源很多不能实现的输出保护功能，在采用Vacon变频器制造成的低频电源上得以全部实现。控制系统设有PLC控制器，所有流量信号、温度信号，以及压力传感器信号，都直接进入低频电源，低频电源与上位机之间采用ProfibusDP通讯，可使低频电源和控制系统之间的配置更加合理，提高了本系统的可靠性和稳定性，其主要特点是：

* 宽电源工作范围：380~500V，—15%~+10%
* 内置交流电抗器
* 三相输出电流检测
* 输出电流波形为正弦波，波形畸变率小于5%
* 电源输出电流的不稳定度小于3%，设定值与实际值之间的误差小于1%
* 频率设定值与实际值之间误差小于0.5%
* 电源的输出频率和输出电流可单独设置和调节
* 电流具有闭环自调节功能
* 电源具有连续搅拌、正反交替搅拌等工作方式
* 电源的正反交替搅拌工作周期可根据实际情况随时设定和修改
* 电源具有本地和远程总线通讯控制方式
* 电源具有3~4个模拟电压/电流输入
* 电源具有Pt100输入接口，可随时监视搅拌器的线圈温度
* 电源的保护功能：过电流、过电压、欠电压、接地故障、输入缺相监视、输出缺相监视、电源功率器件过热保护、三相不平衡报警、输出电压异常报警、搅拌器温度异常报警等保护功能。

电控系统的特点：将计算机技术的最新成果与电磁搅拌器的基本原理和工艺要求相结合，采用工控机（IPC）高稳定性、高可靠性地实现电磁搅拌器的全部控制功能。

* 系统具有手动、自动、远程控制等多种工作方式
* 系统具有良好的人机界面、工艺流程界面、参数存储和调用界面、主要参数的历史趋势等
* 系统运行稳定可靠、维护方便、无备件困扰之忧
* 系统设置自检功能，在运行前可对变频电源进行自检，以确保变频电源的安全运行

配套电源及成套产品图片

温州丰业电磁搅拌本体线圈、变频电源电控柜、
主控工控机（IPC)三部分组成的成套装置

Vacon变频器外形图和原理框图

(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/24/2006)


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