CN103267422A - 一种铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法 - Google Patents

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李勇
聂小丹
李建伟
李振风
李清跃
李超
周风忠
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Abstract

本发明公开了一种铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法，所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法采用直流电磁搅拌和人工搅拌结合方式；所述直流电磁搅拌使用的铝合金熔炼炉为圆形炉底，所述圆形炉底由不透磁的不锈钢板构成；所述圆形炉底下方设置有电磁场发生器，所述电磁场发生器采用变频器与变频调速电机提供旋转动力，所述电磁场发生器采用电流可连续调节的直流励磁电源；所述人工搅拌使铝水上下翻滚搅拌。本发明解决了电磁搅拌器成本高与永磁体搅拌器易失磁的问题，提供了一种成本低、不易失磁、减轻工人在高温下的劳动强度、可使熔体的成分迅速达到均匀化、提高了产品质量、且节能效果显著的合金熔炼的搅拌方法。

Description

一种铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金熔炼的搅拌方法，尤其涉及一种铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法。 
背景技术
铝合金熔炼时对熔体进行搅拌，有利于加速热的交换，可提高熔化率，生产效率高。另外，为了获得高质量的铝合金材料，铝合金熔炼过程中必须保证组织性能均匀化，要到达均匀化就需要对铝合金熔体进行搅拌。目前搅拌方式为人工搅拌、机械搅拌和电磁搅拌，人工搅拌在高温的环境中，劳动强度大，受人为因素影响较大。机械搅拌容易留死角，由于钢制搅拌铲熔化，影响到熔体化学成分纯化，并且费用较高。随着铝工业的不断发展，对铝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不能适应这一需要，电磁搅拌器应运而生。其原理是当线圈通电时，在线圈铁芯中就会产生磁场，磁力线在空间以一定形状散布，线圈在旋转的电动机作用下，就会产生交变的旋转磁场，磁场作用于熔体合金上，产生感生电流，感生电流激发的磁场与原磁场相互作用，使熔体与外加旋转磁场作同方向运动，从而达到搅拌的目的。 
电磁搅拌器主要是空芯铜管内冷式结构形式，其感应线圈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，其结构较复杂，制作工艺讲究，体积较大，价格昂贵，使用时耗电量巨大，使用费用高，但通过改变电流强度，可以改变磁场强度。后来研究发现，熔铝炉的炉底搅拌，用旋转磁场可以获得良好的效果，于是产生了永磁体搅拌器，即在一个圆形磁轭上装有一对N—S稀土永磁体(如图1：永磁体示意图)，磁体下部是不导磁材料支撑机构，固定在一个轴上，用电机带动轴旋转，从而实现永磁体的旋转。永磁体搅拌器体积小，使用方便，不需要水冷却，价格比电磁体搅拌器便宜较多，但有较大缺点，就是磁体强度不能调节，磁体在高温环境下，容易失磁。由于铝合金熔炼温度在650~750℃，经过耐火材料后保温后的炉底温度在100~200℃，容易造成永磁体失磁。 
目前来看，电磁搅拌器昂贵，使用成本高，永磁体搅拌器虽然比电磁体搅拌器便宜，但容易失磁，所以，真两种搅拌器在使用中都有缺陷。 
发明内容
本发明的目的是解决电磁搅拌器成本高与永磁体搅拌器易失磁的问题，提供一种成本低、不易失磁、减轻工人在高温下的劳动强度、可使熔体的成分迅速达到均匀化、提高了产品质量、且节能效果显著的合金熔炼的搅拌方法。 
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 
本发明提供一种铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法，所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法采用直流电磁搅拌和人工搅拌结合方式；所述直流电磁搅拌使用的铝合金熔炼炉为圆形炉底，所述圆形炉底由不透磁的不锈钢板构成；所述圆形炉底下方设置有电磁场发生器，所述电磁场发生器采用变频器与变频调速电机提供旋转动力，所述电磁场发生器采用电流可连续调节的直流励磁电源；所述人工搅拌使铝水上下翻滚搅拌。
进一步，述圆形炉底搅拌位置采用不粘铝浇注料打底，所述浇注料打底厚度小于400mm，所述圆形炉底不平整度小于6mm。 
进一步，所述熔炼炉炉底放置在一整体钢板上，所述整体钢板下部采用槽钢架空。 
进一步，所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌后，须静置大于20分钟。 
本发明提供技术方案的有益效果是： 
1．本发明的电磁场发生器采用电流可连续调节的直流励磁电源，在设备容量的范围内可以任意地调整磁场强度，能够满足不同的工况要求，直流电磁搅拌器比永磁搅拌器多了一个电流可连续调节的励磁电源，即可以通过调节励磁电流来改变搅拌强度，这就保证了机械部件的可靠性并提高了使用寿命。 
2. 本发明采用圆形底炉，同方形炉相比，圆形炉没有死角，铝水搅拌起来阻力较小，搅拌器旋转的动力就小，节省电能，且搅拌更加均匀；熔炼炉的燃烧器布置为切向方向，将火焰组织为一个圆燃烧方式，这样燃烧后产生的热量在炉内分布较均匀，无高温死角区，炉温均匀，无局部过热过烧现象，延长了炉子使用寿命。 
3. 本发明的炉底采用不透磁的不锈钢板，同时在炉底搅拌处还采用不沾铝浇注料打底，这样解决了由于铝液的粘接而结块导致搅拌器摆放处厚度增加搅拌质量下降的问题；由于在炉底采用磁力搅拌装置，磁力分布不均，磁力窗口位置的热量聚集，所以，将炉体摆放到一个整体的钢板上，下面用槽钢架空，每个空格之间相互连通，这样炉底的散热效果较好，同时还能降低搅拌器坑道的温度。 
4. 本发明使用直流电磁搅拌，可以缩短人工搅拌时间，减轻工人在高温下的劳动，但是直流电磁搅拌使铝水在沿圆周方向的搅拌效果较好，而在铝水上下翻滚的搅拌效果上欠缺，所以，直流电磁搅拌辅以人工搅拌大大增加了搅拌效果。 
5.本发明采用变频器与变频调速电机作为磁场发生器旋转的动力，变频调速能够在给定的范围内，任意地调整磁场发生器的交变运动频率，从而达到最佳的搅拌效果。 
6. 本发明直流电磁搅拌后静置大于20分钟，这样可以将在直流电磁搅拌时翻起的杂质进行沉淀，大大提高了铝合金的质量。 
附图说明
图1为现有技术永磁体剖视图。 
图2为现有技术永磁体俯视图。
图3为现有技术电磁体结构示意图。
图4为本发明燃烧器布置为切向方向示意图。
图5为本发明磁力窗口示意图。
参考图4,附图标记1为燃烧器喷火方向。 
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。 
本发明提供一种铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法，所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法采用直流电磁搅拌和人工搅拌结合方式；所述直流电磁搅拌使用的铝合金熔炼炉为圆形炉底，所述圆形炉底由不透磁的不锈钢板构成；所述圆形炉底下方设置有电磁场发生器，所述电磁场发生器采用变频器与变频调速电机提供旋转动力，所述电磁场发生器采用电流可连续调节的直流励磁电源；所述人工搅拌使铝水上下翻滚搅拌。所述圆形炉底搅拌位置采用不粘铝浇注料打底，所述浇注料打底厚度小于400mm，所述圆形炉底不平整度小于6mm。所述熔炼炉炉底放置在一整体钢板上，所述整体钢板下部采用槽钢架空。所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌后，须静置大于20分钟。 
如图1-2所示：现有技术永磁搅拌器是在一个圆形磁轭上装有一对N—S稀土永磁体，磁体下部是不导磁材料支撑机构，固定在一个轴上，用电机带动轴旋转，从而实现永磁体的旋转。但是永磁搅拌器磁体强度不能调节，磁体在高温环境下，容易失磁。 
如图3所示：现有技术电磁搅拌器其原理是当线圈通电时，在线圈铁芯中就会产生磁场，磁力线在空间以一定形状散布，线圈在旋转的电动机作用下，就会产生交变的旋转磁场，磁场作用于熔体合金上，产生感生电流，感生电流激发的磁场与原磁场相互作用，使熔体与外加旋转磁场作同方向运动，从而达到搅拌的目的。电磁搅拌器主要是空芯铜管内冷式结构形式，其感应线圈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，通过改变电流强度，可以改变磁场强度，其结构较复杂，制作工艺讲究，体积较大，价格昂贵，使用时耗电量巨大，使用费用高。 
如图4-5所示，本发明提供一种铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法，所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法采用直流电磁搅拌和人工搅拌结合方式；所述直流电磁搅拌使用的铝合金熔炼炉为圆形炉底，所述圆形炉底由不透磁的不锈钢板构成；所述圆形炉底下方设置有电磁场发生器，所述电磁场发生器采用变频器与变频调速电机提供旋转动力，所述电磁场发生器采用电流可连续调节的直流励磁电源；所述人工搅拌使铝水上下翻滚搅拌。  
直流电磁搅拌器采用圆形底炉与直流电磁搅拌相结合的工艺，同方形炉相比，圆形炉没有死角，铝水搅拌起来阻力较小，搅拌器旋转的动力就小，节省电能，且搅拌更加均匀；燃烧器布置为切向方向，将火焰组织为一个圆燃烧方式，设置燃烧器喷火方向1，这样燃烧后产生的热量在炉内分布较均匀，无高温死角区，炉温均匀，无局部过热过烧现象，延长了炉子使用寿命。
本发明的炉底采用不透磁的不锈钢板，同时在炉底搅拌处还采用不沾铝浇注料打底，这样解决了由于铝液的粘接而结块导致搅拌器摆放处厚度增加搅拌质量下降的问题；由于在炉底采用磁力搅拌装置，磁力分布不均，磁力窗口位置的热量聚集，所以，将炉体摆放到一个整体的钢板上，下面用槽钢架空，每个空格之间相互连通，这样炉底的散热效果较好，同时还能降低搅拌器坑道的温度。 
综上所述，本发明与现有技术相比，解决了电磁搅拌器成本高与永磁体搅拌器易失磁的问题，提供了一种成本低、不易失磁、减轻工人在高温下的劳动强度、可使熔体的成分迅速达到均匀化、提高了产品质量、且节能效果显著的合金熔炼的搅拌方法。 
本发明保护范围不限于上述实施例，凡事依据本发明技术原理所作的显而易见的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法，其特征在于，所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法采用直流电磁搅拌和人工搅拌结合方式；
所述直流电磁搅拌使用的铝合金熔炼炉为圆形炉底，所述圆形炉底由不透磁的不锈钢板构成；
所述圆形炉底下方设置有电磁场发生器，所述电磁场发生器采用变频器与变频调速电机提供旋转动力，所述电磁场发生器采用电流可连续调节的直流励磁电源；
所述人工搅拌使铝水上下翻滚搅拌。
2.根据权利要求1所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法，其特征在于，所述圆形炉底搅拌位置采用不粘铝浇注料打底，所述浇注料打底厚度小于400mm，所述圆形炉底不平整度小于6mm。
3.根据权利要求2所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法，其特征在于，所述熔炼炉炉底放置在一整体钢板上，所述整体钢板下部采用槽钢架空。
4.根据权利要求3所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌方法，其特征在于，所述铝合金熔炼的直流电磁搅拌后，须静置大于20分钟。
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