铝熔炼炉电磁搅拌装置辅助拖车的添加

侯红梅 李国林

(河南神火集团电解铝厂， 河南 永城 476600)

铝熔炼炉电磁搅拌装置辅助拖车的添加

侯红梅 李国林

(河南神火集团电解铝厂， 河南 永城 476600)

介绍了电磁搅拌装置的构造及原理，及一拖三电磁搅拌装置因拖链较长遇到的一些问题。通过增加辅助拖车来支撑保护拖链，达到了企业安全生产使用的目的。

铝熔炼炉； 电磁搅拌装置； 拖链； 拖车

0 前言

炉底感应方式电磁搅拌装置是一种完全不与铝液接触而靠电磁力对铝液进行搅拌的装置，可代替人工及机械等外力搅拌装置。该装置主要有“炉底感应式”和“侧壁感应式”两种。目前我国应用最多的是将感应线圈安装在炉底即炉底感应式电磁搅拌装置，原因是该方式搅拌效果比较明显，综合经济效益高。在电解铝液混合炉中使用该装置，具有使铝液温度均匀、成分均匀、缩短熔炼时间、减少炉渣形成、加快合金熔化速度、降低加热能耗、提高回收率、实现铝液搅拌自动化、大幅降低生产成本的优点。设备投资回收期一般少于1年。某铝厂并列设计了两条合金生产线，为减少设备投资和提高设备利用率，采用了三台混合炉共用一台搅拌器的设备配备方式，简称一拖三。

1 电磁搅拌装置的构造及原理

电磁搅拌装置由炉底感应器(感应线圈)、隔离变压器、变频控制系统和冷却系统组成。利用电磁感应原理，搅拌时，搅拌器不与铝液直接接触，而是利用电磁感应产生的电磁力来搅拌铝液，如图1所示。感应线圈可安装在炉子底部，也可安装在炉子的侧部。对于已建的混合炉，也可将感应线圈安装在炉子的侧部，可获得与底装式电磁搅拌器基本相同的搅拌效果。铝板与感应器线圈表面的距离影响着电磁力的大小，距离越大，电磁力衰减越大，因此，应当尽量保持电磁感应器线圈表面与炉底接近。但为保持通风散热，应当尽量避免紧贴，一般保留40～50 mm的间隙。

变压器主要将变频器产生的谐波与电网隔离，循环冷却水系统则保护了感应线圈正常工作。通过变频器产生的低频电源通过电磁线圈产生行波交流磁场，次交流磁场穿过线圈前方的不锈钢板和耐火材料进入铝熔池，在铝熔池内感应电流和磁场的共同作用产生电磁力，推动熔体流动。为了不破坏铝熔体的表面氧化层，通过改变电源频率，可以控制输入电磁感应线圈的电流，从而控制电磁力的大小，达到控制铝熔体搅拌强度的目的。电磁搅拌装置运转几分钟后，铝液的温度和成分即可均匀[1]。

图1 电磁搅拌装置原理图

2 一拖三搅拌装置遇到的问题

某厂采用的一拖三电磁搅拌装置，较好满足了生产工艺要求。但该装置需在3台炉下工作导致其行程较长，可达35 m，如图2所示。由于靠链条拖动的供电电缆和冷却水管较重，故只能采用尺寸较大的拖链150×800 mm(宽度×长度)。这导致其在实际应用中产生了以下问题：

(1)拖链尺寸大、行程长，成本高。

(2)拖链行程长、自身重，强度不够易变形。

(3)拖链变形可造成水管断裂，导致感应线圈无冷却水发生安全事故。

(4)拖链变形可造成电缆断裂，发生安全事故。该厂电磁搅拌装置运行一年来，链条5次发生变形。虽因处理得当仅造成一次感应线圈外壳损坏，未发生安全事故，但安全隐患仍未消除。

图2 电磁搅拌装置及拖车运行示意图

3 辅助拖车的添加

电磁搅拌装置行走轨道中间为沟槽，正常运行时搅拌装置下部拖链必须在沟槽内，上部拖链靠自身强度牵引搅拌装置正常行走。某厂一拖三搅拌装置在工作时，上部拖链弯曲下垂变形，其中在1#炉位时变形最大，如图2中实线拖链所示。生产过程中多次因上部拖链下垂致使整条拖链歪斜脱离行走沟槽，造成上述各类事故的发生。为解决这一缺陷，技术人员设计了一辅助拖车，起支撑保护拖链，避免拖链弯曲下垂的作用，其行程大致为2#、3#炉下8 m，即电磁搅拌在1#炉、检修位和2#炉下运行时，拖车起支撑保护拖链的作用。

3.1 拖车结构

拖车采用自动控制方式，根据运行需要起停，对拖链进行支撑保护，如图2中虚线拖链所示。小车主体采用6 mm厚的钢板焊接制成并被安装在电磁搅拌装置行走轨道上，与电磁搅拌装置同轨道运行。小车主要由支撑轮、小车车身、电动机、电缆滚筒、行走轮和行程开关组成，见图3。支撑轮起支撑和校正拖链行走轨迹的作用；行程开关起限定小车行程的作用；电缆卷筒为小车提供电源，并在小车行走时卷起和释放电缆。

图3 拖车的主俯视图

3.2 拖车控制系统

电磁搅拌装置PLC控制系统作为拖车控制系统，主要控制SB1、SB2的吸合断开，其原理见图4。

图4 拖车控制原理图

该控制系统具体执行过程为：

(1)电磁搅拌装置停在检修位不工作时，拖车也停在其检修位，支撑拖链。

(2)1#号炉需要搅拌时，拖车不工作，停在其检修位，拖链在拖车上部支撑轮上行走，直至电磁搅拌装置到达1#号炉位，如图2所示。

(3)2#炉需要搅拌时，拖车和电磁搅拌装置同时获得PLC发出的信号，SB2吸合，拖车同电磁搅拌装置一起开进2#炉，当拖车行程开关SQ2触碰到2#炉下部的限位挡板时，拖车停止运行；搅拌结束后，拖车和电磁搅拌装置同时获得PLC发出的信号，SB1吸合，拖车同电磁搅拌装置一起开向检修位，当行程开关SQ1碰到检修位限位挡板时，拖车停止运行。

(4)3#炉需要搅拌时，拖链支撑小车和电磁搅拌装置同时获得PLC发出的信号，SB2吸合，拖链支撑小车同电磁搅拌装置一起开进3#炉，当拖车行程开关SQ2触碰到2#炉下部的限位挡板时，拖车停止运行，此时电磁搅拌器继续前进，当电磁搅拌器触碰到拖车上部行程开关SQ3时，拖车继续前进，当电磁搅拌装置进入3#炉位停止时，不能触碰到拖链小车上部的行程开关SQ3，此时拖车停止。

(5)搅拌结束后，拖车和电磁搅拌装置同时获得PLC发出的信号，SB1吸合，拖车同电磁搅拌装置一起开向检修位。

3.3 辅助拖车的优点

增添拖链辅助拖车一年来，电磁搅拌装置稳定运行，较好的满足了生产使用要求。实践证明，添加辅助拖车具备以下优点：

(1)与搅拌器自动同步运行。

(2)减轻维修工人的劳动强度。

(3)延长拖链使用寿命，节约生产成本。

(4)避免冷却水管破裂，减少安全隐患。

(5)避免电缆断裂造成的安全事故。

(6)提高设备性能和运行效率。

4 结束语

电磁搅拌装置具有广阔的应用前景，除可在铝加工(熔炼和熔铸)等有色金属行业应用外，还可以推广应用到黑色金属电弧炉熔炼行业以及钢包的搅拌中。一拖三电磁搅拌装置的设计选型及拖链问题的处理，减少了企业设备投资，成功改造了现有技术，有一定的推广和借鉴意义。

[1] 许平. 电磁搅拌器在电解铝液混合炉上的应用[J]. 有色设备,2005(5):18-20.

An Addition of Auxiliary Trailer for Electromagnetic Stirring Device in Aluminium Melting Furnace

HOU Hong-mei, LI Guo-lin

This paper introduces the structure and principle of electromagnetic stirring device in aluminum smelting furnace, and some problems encountered in one dragging three sets electromagnetic starring, due to the longer chain. By adding an auxiliary trailer to support the drag chain, electromagnetic stirring device achieves the purpose of safe producing in enterprise.

aluminum melting furnace; electromagnetic stirring device; chain; trailer

2013-12-09

侯红梅(1979—)，女， 河南永城人，大学本科，助理工程师，主要从事机电设备管理工作。

TF806.4

B

1008-5122(2014)04-0036-02