電磁攪拌技術(shù)應(yīng)用廣泛
隨著對增加產(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)對電磁攪拌技術(shù)的興趣也在不斷增加。本文的目的是簡要介紹電磁攪拌技術(shù)(Al-EMS)，并介紹其對提高生產(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年開始對鋁工業(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、連鑄機和鋼包爐提供了1100多套電磁攪拌器。第一臺鋁電磁攪拌器(Al-EMS)在1969年由ASEA公司安裝于一臺單室熔鋁爐上。以后，即使電磁攪拌技術(shù)被認為需要高投資成本，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)過不斷改進，即使在小爐子上。目前已經(jīng)能夠與其他攪拌方式相競爭，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，因為電磁攪拌技術(shù)在日本被認為是鋁熔煉過程的標(biāo)準技術(shù)。
電磁攪拌技術(shù)(Al-EMS)是一項已被證實和廣為采用的對熔鋁爐和靜置爐中鋁液進行有效攪拌的技術(shù)。目前已在全世界安裝了150多臺鋁電磁攪拌器。能夠縮短熔煉時間、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)是對熔鋁爐和靜置爐中鋁液進行攪拌的有效技術(shù)，并廣為接受。通過改善傳熱和傳質(zhì)過程以及反應(yīng)動力學(xué)，電磁攪拌技術(shù)能夠縮短熔煉時間、減少爐渣形成，大幅降低操作成本。
電磁攪拌線圈是線圈為水冷式，安裝于爐子底部或側(cè)部，線圈與爐體之間沒有直接的物理接觸?？梢圆捎猛ǔ５臓t襯厚度，為了保證磁場進入熔池，必須在線圈前方的爐殼上安裝奧氏體不銹鋼窗。線圈采用低頻行波磁場，磁場穿透爐殼和爐襯對熔池實現(xiàn)攪拌，其作用機理類似于線性電機。Al-EMS可以安裝于新建爐子上，也可安裝于改建爐子上，對于后者通常采用側(cè)裝式，圓形熔鋁爐的側(cè)裝式系統(tǒng)包括一個或多個線圈、一個變頻器、一個變壓器、一個水冷站和控制系統(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結(jié)果。有14爐采用電磁攪拌，17爐采用人工攪拌。試驗過程中，廢鋁的加入比例從0到100%，其余為重熔鋁錠，在使用電磁攪拌時平均廢鋁加入比例為80%，沒有電磁攪拌時廢鋁比例為71%，在這種情況下，爐渣量從2.5%降到1.9%。采用人工攪拌時產(chǎn)生較多的爐渣主要有兩個原因，一是在不進行攪拌時熔池表面溫度過高，導(dǎo)致較高的氧化速率，另一個是在人工攪拌時熔池表面產(chǎn)生強烈的湍流，使大量鋁熔滴卷入渣層內(nèi)。
在有無電磁攪拌情況下，固體廢料比例與爐渣量之間的關(guān)系，縮短均勻熔化時間，電磁攪拌能夠顯著縮短高熔點合金元素的熔化時間。給出了采用電磁攪拌和氣體攪拌對含硅鋁合金熔化均勻所需時間的比較。這個爐子上同時裝有多孔透氣磚和電磁攪拌器，當(dāng)采用電磁攪拌時，熔化均勻所需時間相對于氣體攪拌能夠縮短40%，取樣位置位于合金加入位置的對面。采用氣體攪拌時，氣體離開透氣磚后向上移動，形成局部對流，而橫向傳輸以及對熔池的整體均勻相對于電磁攪拌大大降低。
即使氣體攪拌相對于電磁攪拌也產(chǎn)生較多的氧化渣。氣體在離開多孔透氣磚后直接向上移動，在熔池表面達到最大速度，擊破熔池表面，形成一個高湍流的‘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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