永磁攪拌器

永磁鋁水攪拌器的介紹

一、 概述

隨著鋁合金材料的廣泛使用，特別是在一些對其質(zhì)量有特定要求的如汽車、家電等制造行業(yè)的需求量持續(xù)增長，對鋁合金的質(zhì)量及生產(chǎn)工藝提出了更高的要求。眾所周知，如何使精練爐中的鋁液進行有效攪拌是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要一環(huán)，為此，機械式攪拌、手工攪拌和電磁攪拌等方法相應而生。熔爐磁攪拌技術是在20世紀30年代提出的，但在以后的很長一段時間里，在產(chǎn)品的開發(fā)中一直在電磁攪拌的概念里徘徊，多年以來由于電磁攪拌的本身諸多缺陷(設備投資巨大，設備體積龐大、耗電量大、維護不易)，限制了磁攪拌技術在金屬冶煉行業(yè)的推廣與應用(在中國的推廣和應用更是緩慢)，而機械式攪拌、液壓式攪拌直接接觸高溫鋁液，設備壽命短，攪拌不徹底，也已慢慢退出歷史舞臺。而由日本著名的磁技術教授高橋謙三先生(杭州高橋磁電設備有限公司董事長)提出永磁攪拌后，在全世界鋁行業(yè)上引起了攪拌工藝的技術革命，由杭州高橋磁電公司生產(chǎn)的世界上第一臺ZMAG永磁攪拌也終于在04年底在上海新格正式投產(chǎn)，隨著實際應用技術的不斷成熟，ZMAG永磁攪拌已經(jīng)成為許多知名鋁合金生產(chǎn)企業(yè)在新建項目投產(chǎn)前必備的生產(chǎn)設備之一，也為企業(yè)獲得了可觀的經(jīng)濟效益。隨著永磁技術不斷升級，性價比更高的永磁攪拌器將陸續(xù)推出，因此永磁攪拌將成為在我國鋁行業(yè)最值得關注的攪拌設備。

二、 工作原理和安裝方式

2.1 工作原理:

永磁鋁水攪拌機是利用特定組合的ZMAG永磁體運動后產(chǎn)生的交變磁場對金屬液體進行非接觸攪拌。永磁攪拌器相當于一個氣隙很大的使用永磁體磁場的電機，感應器相當于電機的定子，鋁熔液相當于電機的轉(zhuǎn)子。永磁鋁水攪拌機內(nèi)置的多極磁場在電機的帶動下產(chǎn)生行波磁場。磁場和熔池中的金屬液體相互作用產(chǎn)生磁力，從而推動金屬液體做定向運動，起到攪拌的作用。由此可知，永磁攪拌是對金屬液進行非接觸攪拌，不會污染鋁業(yè)。熔池底部的鋁液所受的攪拌力較大，頂部鋁液所受攪拌力較小。

2.2 安裝方式

永磁濾水攪拌機是由特殊永磁鐵組成的交變磁場發(fā)生器，具有高效簡練的風冷卻系統(tǒng)、自動移動提升系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)。永磁攪拌機的安裝方式有兩種，既底置式和側置式，如下圖:

如圖1所示，底置式永磁鋁水攪拌機置于鋁熔爐底部，由于感應器至于熔鋁爐底部，熔池底部的鋁熔液所獲得的攪拌力相對較大，頂部的攪拌力相對較小，合理設置攪拌強度和攪拌角度，即可獲得在水平和垂直方向的復合攪拌，實現(xiàn)充分均勻的攪拌效果，又不破壞熔體表面的氧化膜，并可減少燒損、減少熔體吸氣，從而獲得高質(zhì)量熔體。底置式攪拌機另一個有點是如果設計合理一臺攪拌機可以用于多臺爐子，節(jié)省設備的投資，更高效利用現(xiàn)有設備，所以新建熔鑄項目我們推薦用底置式。

如圖2為側置式永磁攪拌器，其研發(fā)思路非常巧妙，充分利用流體力學，使流道內(nèi)鋁液可以每小時3000噸以上的流量高速沖刷爐內(nèi)固體鋁塊，最大程度上實現(xiàn)鋁合金低燒損、快速熔解的目的，適合舊爐改造采用，改造過程中需要著重考慮側面流道及選材，防止浮渣堵流道，而影響攪拌效果。

三、 設備組成結構和相關參數(shù)

ZMAG永磁鋁水攪拌機由永磁體感應器、風冷系統(tǒng)、升降移動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四大部分組成。如圖:

四、 磁攪拌機特點

1 、可以使被攪拌的熔體化學成分均勻。由于永磁攪拌器攪拌充分且攪拌力強勁，因而一般情況下攪拌20分鐘即可達到預期效果。避免了在機械、人工攪拌條件下，，因操作條件、技能、體力或勞動態(tài)度等原因，人為引起的化學成分均勻程度存在的差異。

2 、攪拌時實現(xiàn)了非接觸性攪拌，避免了對熔體的"二次污染"。特別是為生產(chǎn)高純鋁等需要嚴格控制微量元素的合金時提供了可靠的技術保證。

3 、由于永磁攪拌在爐內(nèi)有1/3液體時即可進行攪拌，從而加速了液體和未熔化爐料間的熱交換。加速了爐料的熔化速度，一般可以提高熔化效率15%，減少能耗10%，相應減少了金屬燒損1-2%。

4 、可以使熔體在熔煉過程中溫度均勻，熔體表層和底部溫差一般可以控制在5℃以內(nèi)，從而可以避免熔體局部過熱和過燒現(xiàn)象的發(fā)生。

5 、在攪拌過程中由于熔體處于動態(tài)，從而有利于其中的非金屬夾雜物和氣體的逸出，提高了熔體的純潔度。

6 、可以減少氧化渣的生成，因為當熔體達到760℃以上時，金屬的氧化和吸氣加劇，用永磁攪拌器攪拌可以使熔體內(nèi)的溫度均勻，縮短了熔體在760℃以上溫度的時段，改善了氧化渣的生成條件，一般可減少20%。由此也減少了爐渣的形成，可以減少了清爐的次數(shù)，有利于延長爐齡。

7 、永磁攪拌的定向流動，有利于氧化渣在熔體表面的聚集，便于扒渣，從而減輕了工人的勞動強度與條件。

8 、設備堅固耐用、使用壽命長，經(jīng)過耐高溫、耐老化工藝處理的永磁體使用壽命可達10 年以上。

9 、在強有力的磁力攪拌下，迫使熔體流動，增加了液相中晶粒的形核能和形核的同時性，使晶核增加分布均勻，有利于合金的組織細化。

10 、產(chǎn)品結構簡單、可靠性強，基本處于免維護狀態(tài)，能耗低，無污染源。

五、 攪拌經(jīng)濟效益分析

企業(yè)可以通過使用永磁攪拌后，對產(chǎn)品的質(zhì)量、燒損情況、能源消耗、設備使用壽命等幾個方面來統(tǒng)計分析其經(jīng)濟效益，如下是我們針對客戶實際生產(chǎn)使用的情況對上述幾個方面作的分析介紹:

1. 質(zhì)量:攪拌后的熔體化學成分均勻、無二次污染、偏析小、次品少，這也是永磁攪拌最主要的作用，特別是為生產(chǎn)高純鋁等需要嚴格控制微量元素的合金時提供了可靠的技術保證，它對鋁合金企業(yè)走品牌話路線奠定堅實的基礎，所以其品牌效益遠遠超過所帶來的經(jīng)濟效益。

2. 燒損:可以加速液體和未熔化爐料間的熱交換，加速了爐料的熔化速度，一般可以提高熔化效率15%，減少能耗10%，相應減少了金屬燒損。以廣州堅美鋁型材25噸的熔煉爐為例，每爐次可以減少燒損約80kg的鋁錠，以目前均價13000元/噸計算，即可減少約1000元鋁錠成本的燒損。若每天三爐的工作量，一年僅僅燒損成本就能減少約100多萬的成本;

3. 能耗:再加上永磁攪拌在熔煉爐熔化過程中有1/3鋁水產(chǎn)生的時候就可以開始工作，這個時候的工作能快速對高溫鋁液與鋁錠進行熱交換，大大加速鋁錠的熔化，減少加熱時間，從而降低了能耗。以瑞典薩帕(上海)30噸熔煉爐實測數(shù)據(jù)顯示，使用永磁攪拌使每爐節(jié)省熔解時間22分鐘，也就是說僅僅能耗成本又可以節(jié)省10%，其經(jīng)濟效益也是相當可觀。

4. 壽命:設備堅固耐用、使用壽命長，經(jīng)過耐高溫、耐老化工藝處理的永磁體使用壽命可達10 年以上，而且其工作能減少氧化渣的，更能降低氧化渣對爐體的傷害，從而也提升熔煉爐壽命，我們僅從設備壽命上來考慮其成本，每天分攤不到200多元的成本。

六、 杭州高橋ZMAG永磁攪拌的優(yōu)勢

★公司實力及品牌:中日合資企業(yè)，董事長著名的磁力技術教授高橋謙三先生，他也是研發(fā)永磁攪拌技術的第一人，在國內(nèi)創(chuàng)辦杭州高橋磁電公司近五年來，始終堅持ZMAG品牌質(zhì)量及售后服務是企業(yè)生存發(fā)展的關鍵，企業(yè)也因此保障了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，從而贏得了國內(nèi)外知名鋁合金企業(yè)的認可。

★工藝整體設計: 日本審核 結構緊湊 維護方便 電器化控制操作簡單。

★設備選材: 特殊配方材料 致密的磁力線組合 穩(wěn)定磁能參數(shù)(磁能積、矯頑力、剩磁等) 耐高溫能力強 我們承諾磁鋼主體質(zhì)保十年。

★生產(chǎn)裝配:新購置了先進生產(chǎn)設備，搬進了寬敞、整潔的流水線生產(chǎn)車間，保障了磁能設備能安全、高效的生產(chǎn)，并擁有創(chuàng)始永磁攪拌期間培養(yǎng)出的最具價值的高級技工，他們豐富的裝配經(jīng)驗，是保障高新技術能發(fā)揮到最佳狀態(tài)的功臣。

★售后服務: 專業(yè)的售后團隊 24小時響應服務 保質(zhì)期內(nèi)無償提供服務 超過保質(zhì)期也同樣免費享受的遠程技術支持。

★應用客戶:04年世界第一臺永磁攪拌機問世以來，由該公司設計生產(chǎn)已近百臺，擁有上海新格、瑞典薩帕、廣東堅美、宜都東陽光、山東鋁等眾多國內(nèi)外知名鋁合金企業(yè)的打力支持，所以如今在國內(nèi)外享有較好的口碑 (詳細應用客戶詳見附錄)

七、 永磁攪拌的其他效果

1、 提高了高粘度合金的攪拌效果:

低合金成分合金 (6063) 由于鋁液的粘稠度比高 Si 合金 (A356) 要高的多，鋁液攪動所需的能耗就要相對的高一些。目前國內(nèi)在做 A356 上用電磁攪拌還是比較成功的，但在 6063 上就有些困難了(以致有些單位有電磁攪拌在做 6063 時也不用)，其原因就是鋁液攪拌速度跟不上。在磁場強度一定的情況下，磁場交變頻率決定攪拌速度。電磁攪拌機的磁交變頻率跟磁場強度成反比，要提高速度就需犧牲磁場強度，目前國內(nèi)電磁的磁交變頻率最高可達 3Hz ，實際一般在 1.5Hz 左右。永磁攪拌機的磁場強度跟磁交變頻率是互不干涉的，磁場強度是由永磁體的配置和組合決定的，磁交變頻率有驅(qū)動電機的功率決定，在保證磁場強度的前途下，磁交變頻率可以輕易的達到幾十赫茲，讓爐內(nèi)的鋁液攪拌速度達到要求，保證攪拌的均勻性。

2、 改變了熔 Si 工藝:

高 Si 合金 (A356) 的冶煉過程中，電磁攪拌是在 Si 擴散(溶解)到鋁液中以后才開始啟動攪拌，讓 Si 的分布更均勻。永磁攪拌就可以在 S i 開始溶解時就啟動攪拌機，加速 Si 的溶解速度，降低能耗提高生產(chǎn)率，這對能耗極低的永磁攪拌機來講是非常具有經(jīng)濟價值的。

配合攪拌機的新的加硅工藝在低溫鋁液的前提下大幅的提高了 Si 的擴散(熔解)速度，降低了 Si 的燒損和鋁燒損和節(jié)約了能耗。

3、 改變了熔解工藝實現(xiàn)了雙室熔解爐的效果:

在各種攪拌機的資料上都有使用攪拌機能降低百分之十幾以上的能耗宣傳，如僅憑十幾分鐘的攪拌來實現(xiàn)這種效果這是不可能的，只有對熔解爐進行長時間的攪拌，在熔解過程中通過鋁液的流動提高熔解速度才可能實現(xiàn)。要實現(xiàn)這種效益也只有低能耗的永磁攪拌機的長時間攪拌才能實現(xiàn)具有經(jīng)濟價值的效益。在許多配置了永磁攪拌機的廠家，改變了傳統(tǒng)的鋁錠熔解工藝，在攪拌機的配合下，鋁錠在鋁液中的快速熔解，有效的降低了能耗和鋁燒損，實現(xiàn)了國外價值幾百上千萬的雙室爐的熔解效果。