電磁攪拌技術(shù)應(yīng)用廣泛
隨著對(duì)增加產(chǎn)量和在最小投資前提下降低操作成本的要求不斷增加，鋁工業(yè)對(duì)電磁攪拌技術(shù)的興趣也在不斷增加。本文的目的是簡(jiǎn)要介紹電磁攪拌技術(shù)(Al-EMS)，并介紹其對(duì)提高生產(chǎn)率、收得率、改善操作條件的效果，以及在新領(lǐng)域的應(yīng)用。自1947年開(kāi)始對(duì)鋁工業(yè)和鋼鐵工業(yè)提供各種電磁攪拌器。目前已向熔鋁爐、靜置爐、連鑄機(jī)和鋼包爐提供了1100多套電磁攪拌器。第一臺(tái)鋁電磁攪拌器(Al-EMS)在1969年由ASEA公司安裝于一臺(tái)單室熔鋁爐上。以后，即使電磁攪拌技術(shù)被認(rèn)為需要高投資成本，電磁攪拌器的數(shù)量也在不斷增加。因此電磁攪拌器主要安裝于大于70t的熔鋁爐上。但電磁攪拌技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，即使在小爐子上。目前已經(jīng)能夠與其他攪拌方式相競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)在全世界有150多套鋁電磁攪拌器，其中日本的數(shù)量最多，因?yàn)殡姶艛嚢杓夹g(shù)在日本被認(rèn)為是鋁熔煉過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
電磁攪拌技術(shù)(Al-EMS)是一項(xiàng)已被證實(shí)和廣為采用的對(duì)熔鋁爐和靜置爐中鋁液進(jìn)行有效攪拌的技術(shù)。目前已在全世界安裝了150多臺(tái)鋁電磁攪拌器。能夠縮短熔煉時(shí)間、增加產(chǎn)量、減少爐渣的形成、加快合金熔化和成分均勻、大幅度降低生產(chǎn)成本，設(shè)備投資回收期在很多情況下短于1年。鋁熔池的有效攪拌能夠增加冶金反應(yīng)速度、改善傳熱和傳質(zhì)過(guò)程，是提高生產(chǎn)效率、改善鑄造質(zhì)量和降低操作成本的關(guān)鍵因素。電磁攪拌技術(shù)是對(duì)熔鋁爐和靜置爐中鋁液進(jìn)行攪拌的有效技術(shù)，并廣為接受。通過(guò)改善傳熱和傳質(zhì)過(guò)程以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，電磁攪拌技術(shù)能夠縮短熔煉時(shí)間、減少爐渣形成，大幅降低操作成本。
電磁攪拌線(xiàn)圈是線(xiàn)圈為水冷式，安裝于爐子底部或側(cè)部，線(xiàn)圈與爐體之間沒(méi)有直接的物理接觸。可以采用通常的爐襯厚度，為了保證磁場(chǎng)進(jìn)入熔池，必須在線(xiàn)圈前方的爐殼上安裝奧氏體不銹鋼窗。線(xiàn)圈采用低頻行波磁場(chǎng)，磁場(chǎng)穿透爐殼和爐襯對(duì)熔池實(shí)現(xiàn)攪拌，其作用機(jī)理類(lèi)似于線(xiàn)性電機(jī)。Al-EMS可以安裝于新建爐子上，也可安裝于改建爐子上，對(duì)于后者通常采用側(cè)裝式，圓形熔鋁爐的側(cè)裝式系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈、一個(gè)變頻器、一個(gè)變壓器、一個(gè)水冷站和控制系統(tǒng)，攪拌器可以采用本身的控制系統(tǒng)或連接于爐子控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，可以采用共用的電源和冷卻水系統(tǒng)以盡量節(jié)省空間和降低成本。
電磁攪拌與人工攪拌和氣體攪拌的比較，有14爐采用電磁攪拌和少量的氣體攪拌，有16爐僅采用氣體攪拌，采用電磁攪拌后，爐渣量由2.53%減少到2.15%，給出了圓形反射爐上的試驗(yàn)結(jié)果。有14爐采用電磁攪拌，17爐采用人工攪拌。試驗(yàn)過(guò)程中，廢鋁的加入比例從0到100%，其余為重熔鋁錠，在使用電磁攪拌時(shí)平均廢鋁加入比例為80%，沒(méi)有電磁攪拌時(shí)廢鋁比例為71%，在這種情況下，爐渣量從2.5%降到1.9%。采用人工攪拌時(shí)產(chǎn)生較多的爐渣主要有兩個(gè)原因，一是在不進(jìn)行攪拌時(shí)熔池表面溫度過(guò)高，導(dǎo)致較高的氧化速率，另一個(gè)是在人工攪拌時(shí)熔池表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，使大量鋁熔滴卷入渣層內(nèi)。
在有無(wú)電磁攪拌情況下，固體廢料比例與爐渣量之間的關(guān)系，縮短均勻熔化時(shí)間，電磁攪拌能夠顯著縮短高熔點(diǎn)合金元素的熔化時(shí)間。給出了采用電磁攪拌和氣體攪拌對(duì)含硅鋁合金熔化均勻所需時(shí)間的比較。這個(gè)爐子上同時(shí)裝有多孔透氣磚和電磁攪拌器，當(dāng)采用電磁攪拌時(shí)，熔化均勻所需時(shí)間相對(duì)于氣體攪拌能夠縮短40%，取樣位置位于合金加入位置的對(duì)面。采用氣體攪拌時(shí)，氣體離開(kāi)透氣磚后向上移動(dòng)，形成局部對(duì)流，而橫向傳輸以及對(duì)熔池的整體均勻相對(duì)于電磁攪拌大大降低。
即使氣體攪拌相對(duì)于電磁攪拌也產(chǎn)生較多的氧化渣。氣體在離開(kāi)多孔透氣磚后直接向上移動(dòng)，在熔池表面達(dá)到最大速度，擊破熔池表面，形成一個(gè)高湍流的‘渣眼’，增加了熔池表面與爐膛氣氛的局部接觸。觀察到裝料過(guò)程中固體廢料的比例與爐渣量直接相關(guān)。隨著固體廢料比例的增加，氧化渣的數(shù)量也隨之增加，能夠在固體廢料增加的情況下降低爐渣的產(chǎn)生。
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