CN101509730A

CN101509730A - 直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器

Info

Publication number: CN101509730A
Application number: CNA2009100047774A
Authority: CN
Inventors: 张森林; 李兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: CN101509730B

Abstract

本发明公开了一种直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器。由励磁线圈、铁芯、轭铁、集电环、主轴、支架及整流系统和拖动系统构成，主要特征是：励磁线圈由直流电源供电，即搅拌器磁场源是由通有直流电的线圈和铁芯构成的磁极组成的直流电磁铁所提供。本发明的搅拌器，材料价格低，磁性不受环境温度的影响，故障时可更换线圈，因而比低频工作的电磁搅拌器和使用永磁体的永磁搅拌器有更多的优越性。

Description

直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器

技术领域：

本发明涉及一种熔炼炉用底装式电磁搅拌器，特别是一种直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器。

背景技术：

我国2007年有色金属中原铝的产量已达到1200万吨，较2006年增长28.34％，产量居世界第一。

多数情况下，有色金属采用反射炉熔炼。使用燃油或燃气的熔炼炉，需要采用搅拌工艺解决下列几个问题：

1、熔化效率与节能

炉子的熔化速度是重要考核指标。一般锭料、块料、棒料和打包料的熔化速度较慢，影响作业率；熔化速度慢对烧损、耗能都是不利的，因而一般会采用搅拌的工艺方式，加速熔化；

2、氧化烧损：

除金属本身氧化特性外，在熔炼过程中的氧化烧损与下列因素有关：温度和加温时间长短，为控制熔炼时间和均匀温度，一般都采用搅拌方式。而回收料(再生熔炼)不能直接用火焰加温，一般采用双室熔炼炉。为加速熔化，必须加速热的熔液和冷料的热交换，要促使熔体在两室间快速流动，因而搅拌是必要的手段；

3、温度不均匀：

熔炼炉和保温炉都会有熔体上下温度不匀的问题，一般都采用搅拌的方法来解决，使熔体上下温度尽可能均匀；

4、熔体内杂质的排除：

金属在熔化过程中，原料中的杂质和熔炼过程中金属本身的被氧化的部分，有大部分会上浮或下沉，通过扒渣而排除，但微型夹杂会混在熔体内不能上浮或下沉。搅拌可促使夹杂聚焦，增加上浮或下沉机会而得以排出。

5、静置炉(保温炉)内合金成分不均匀

因熔点温度差异和加入工艺原因，会造成合金成分不均匀，通过搅拌工艺可解决这个问题。

搅拌可以是机械方式、吹气方式、磁力方式。而磁力搅拌因不与熔体直接接触、搅拌强度可控等优势而应用最广。

机械方式是一种落后的、浪费资源的搅拌方式。劳动强度大，因搅拌会造成氧化膜破裂，而增加熔炼过程的氧化烧损；

吹气搅拌因吹管工作面的限制和其它一系列问题，使用受到了限制，一般适合在小型精炼炉使用；

现在使用磁力搅拌技术已经越来越广泛；

通常用于的炉底磁力搅拌器的磁场用两种方式提供：电磁的和永磁的。

现有的电磁搅拌器的主体由励磁线圈和铁芯组成，励磁电流由低频交变电源提供，以获得运动磁场。为了获得足够的磁场强度，线圈通过的电流很大，一般，其导线承载的电流密度达15-20A/mm²，相当于通常导线允许的载流密度的8-10倍，因而线圈必需用有一定流速的冷却水来冷却；因线圈直接浸泡在水中(或使用空心铜管内部通水冷却)，因而电磁线是特制的，且寿命较短。对冷却水质有很高的要求。为了获得低频电流，要配置复杂且价格很高的变频电源。搅拌器、电源和纯水系统使常用的搅拌器购置价格昂贵，其推广受到限制。常规电磁搅拌器耗能较大(160～300KVA)，增加熔炼成本，也是影响推广使用的一个因素。

永磁搅拌器的主体是一组永磁体。安装在支架上的磁体作旋转运动时，可在上方空间形成一个交变的旋转磁场。

永磁体搅拌器造价较高，因高温或强烈震动而易失磁。搅拌器一旦失磁，就基本报废，因为构成搅拌器的高强度的磁体在现场重新充磁是不可能的，再者，永磁体的透磁深度受到限制，这影响了永磁搅拌器的使用。

永磁体因磁场分布规律的原因，透磁深度受到限制，有时不得不采取减薄熔炉炉底厚度来化解矛盾。但是过薄的炉底会影响炉子的强度和寿命。

由于场强受到限制，永磁搅拌器很难在大型熔炼炉上采用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由直流电源励磁的电磁搅拌器。以克服低频交流电磁搅拌器造价高、能耗大、寿命短和永磁搅拌器造价高、受环境影响易失磁以及磁力不足的问题。

本发明的技术方案是：一种直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，由励磁线圈、铁芯、轭铁、主轴、集电环、传动轮、轴承、支架及整流电源和拖动系统构成；励磁线圈和铁芯安装在轭铁上；轭铁安装在主轴顶部；主轴通过轴承安装在支架上；集电环设置在主轴的中部；传动轮设置在主轴的下部；其特征在于：励磁线圈由直流电源供电，即搅拌器磁场源是由通有直流电的线圈和铁芯构成的磁极组成的直流电磁铁所提供。

本发明的励磁线圈和铁芯为一组或二组或多组，每组表现在磁极上分别有N-S极。

本发明的一组或多组磁励线圈和铁芯安装在轭铁的同一个平面上。

本发明的轭铁为圆形安装板。

本发明的励磁线圈和铁芯及轭铁通过传动轮和主轴带动向同一个方向作水平旋转运动，从而在搅拌器平面上方产生一个磁力线作旋转运动的磁场。

本发明的主轴由一组或多组轴承安装在支架上。

本发明的整流电源产生的直流电通过主轴上的集电环供给励磁线圈。

本发明的拖动系统为电机或液压马达及调速机构，与传动轮连接。

本发明用直流电磁铁构成的搅拌器，材料价格低，磁性不受环境温度的影响，故障时可更换线圈，因而比低频工作的电磁搅拌器和使用永磁体的永磁搅拌器有更多的优越性。

本发明的搅拌器也适用于静置保温炉或合金精炼炉。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为图1俯视示意图；

图3为一组线圈的磁极形态；

图4为二组线圈的磁场形态；

图5为三组线圈的磁场形态。

图中：1、线圈；2、铁芯；3、轭铁；4、轴承；5、集电环；6、传动轮；7、主轴；8、支架。

具体实施方式：

如图1、图2所示，本发明由线圈1、铁芯2、轭铁3、轴承4、集电环5、传动轮6、主轴7、支架8及整流系统和拖动系统组成，其中整流系统连接集电环，拖动系统连接传动轮，图中未画出。

线圈和铁芯为两组，安装在圆形安装板即轭铁3的平面上。轭铁平面与主轴相互垂直安装。主轴通过一组轴承安装在支架8上，集电环安装在主轴中部，整流系统的整流电源正负极接入集电环5，搅拌器的两个励磁线圈通过导线与集电环相连。在通电的情况下，由接线方式决定在两个磁极中产生极性不同的N-S磁场，它们一方面通过磁轭闭合，另一方面则通过空气形成回路，使磁体表面上空一定距离内散有磁场。当主轴7在拖动系统通过传动轮6带动下作旋转运动时，在搅拌器磁体的上面，激发一个交变磁场，磁场形态是旋转的。

如图3所示，采用单线圈结构，此时铁芯为磁体的一极S极，则外磁极为相同极性的N极。

如图4所示，左右两个磁极在磁轭接触的面上极性相反，因此磁力线通过轭铁闭合连通，而两个磁极向上的面，极性也相反，磁力线则通过空气闭合连通。这样在空气中有一个不均匀磁场。将这个磁体旋转，就在空中一定范围内产生交变磁场。

Claims

1、一种直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，由励磁线圈、铁芯、轭铁、主轴、集电环、传动轮、轴承、支架及整流电源和拖动系统构成；励磁线圈和铁芯安装在轭铁上；轭铁安装在主轴顶部；主轴通过轴承安装在支架上；集电环设置在主轴的中部；传动轮设置在主轴的下部；其特征在于：励磁线圈由直流电源供电，即搅拌器磁场源是由通有直流电的线圈和铁芯构成的磁极组成的直流电磁铁所提供。

2、根据权利要求1所述的直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，其特征在于：励磁线圈和铁芯为一组或二组或多组，每组表现在磁极上分别有N-S极。

3、根据权利要求1所述的直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，其特征在于：一组或多组磁励线圈和铁芯安装在轭铁的同一个平面上。

4、根据权利要求1或3所述的直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，其特征在于：轭铁为圆形安装板。

5、根据权利要求1所述的直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，其特征在于：励磁线圈和铁芯及轭铁通过传动轮和主轴带动向同一个方向作水平旋转运动。

6、根据权利要求1所述的直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，其特征在于：主轴由一组或多组轴承安装在支架上。

7、根据权利要求1所述的直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，其特征在于：整流电源产生的直流电通过主轴上的集电环供给励磁线圈。

8、根据权利要求1所述的直流电励磁的熔炼炉用底装式电磁搅拌器，其特征在于：拖动系统为电机或液压马达及调速机构，与传动轮连接。