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　【前言】電磁攪拌器被廣泛地用于冶金連鑄中，經(jīng)過國內(nèi)外大量的實驗與工業(yè)生產(chǎn)通過使用電磁攪拌所達到的主要改進在于：提高鑄坯質(zhì)量、產(chǎn)量和降低成本，擴大連鑄鋼種，改善工藝條件。降低夾渣含量，減少中心縮孔、消除宏觀偏析、增加等軸晶比率、改善凝固組織等。

　　電磁攪拌技術(shù)已廣泛用于各大鋼廠連鑄外和特殊鋼、鋁、鉛等有色金屬等的熔煉過程。普傳科技敏銳捕捉市場信息，開發(fā)了專用的PI7900系列電磁攪拌專用電源及控制系統(tǒng)，攻克了其技術(shù)上的難關(guān)，產(chǎn)品性能達到或超過了國外同類產(chǎn)品，在鋼鐵、鋁業(yè)等已有大量成功應用案例。

　　一、 電磁攪拌器原理及系統(tǒng)構(gòu)成

　　1、基本原理

　　電磁攪拌器(Electromagnetic stirring: 簡稱EMS)的實質(zhì)是借助在鑄坯液中感生的電磁力來強化鋼水(鋁水)等金屬液的運動。在金屬液附近施加電磁攪拌器以后，電磁攪拌器產(chǎn)生的低頻交變電磁場穿透金屬液，與金屬液間產(chǎn)生相對運動，使得金屬液內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，相當于磁場以一定的速度切割金屬液，使其內(nèi)部產(chǎn)生感應電流。這種感應電流又與感應器產(chǎn)生的磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，作用于金屬液的每個體積元上，從而驅(qū)動金屬液的運動。



圖1電磁攪拌器

　　通過改變低頻電源輸出電流的大小，來控制電磁攪拌器產(chǎn)生的磁場強度，從而控制電磁攪拌的強度。通過選擇電源頻率、電磁攪拌器型式、施加位置和組合形式等來滿足不同澆鑄工藝不同合金種類的要求。

　　2、電磁攪拌器的安裝位置和攪拌器模式

　　根據(jù)電磁攪拌器在鑄機冶金長度上的不同安裝位置大致有以下幾種模式：結(jié)晶器電磁攪拌MEMS 、二冷區(qū)電磁攪拌SEMS和凝固末端電磁攪拌FEMS。合理的安裝位置對取得良好的冶金效果是極其重要的!



圖2電磁攪拌器安裝位置

　　不同位置的電磁攪拌具有不同的冶金效果，具體見表

　　

3、連鑄成套電磁攪拌裝置構(gòu)成

　　包括感應器、變頻電源、控制設(shè)備以及冷卻水處理系統(tǒng)。電磁攪拌成套裝置有爐底平板式和爐墻平臥式兩種。

　　1)感應器：相當于正常電機的定子，主要是感應線圈。

　　2)低頻電源：主要是指一個特殊的專用電源。通常電磁攪拌裝置用在2Hz—20Hz之間。先根據(jù)熔融金屬的種類、鑄坯的大小，固定某一個頻率，比如 3Hz,此時，頻率不變，通過調(diào)整感應器的磁場，來調(diào)整熔融金屬的旋轉(zhuǎn)速度。這個磁場取決于通入感應器的電流的大小，而這個電流的大小取決于低頻電源輸出電壓的大小。也就是說，低頻電源的輸出頻率和輸出電壓要分別可調(diào)。

　　3)控制設(shè)備：在整體控制上采用工業(yè)計算機，功能強大、通用性好，它不僅具有PLC邏輯控制功能，更具有數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)系統(tǒng)控制、圖形、文字、工況顯示和故障報警。

　　4)冷卻系統(tǒng)：分為直接浸水冷卻和空心銅管冷卻。

　　二、普傳科技PI7900系列電磁攪拌器專用電源及控制系統(tǒng)

　　1、 概況：

　　普傳科技基于PI7000系列變頻器產(chǎn)品戰(zhàn)略推了PI7900系列電磁攪拌器專用電源及控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)具有強大的通訊功能，很好地與其他電控系統(tǒng)配合，功率因數(shù)高，可靠性好，滿足現(xiàn)場控制要求。



圖3電源及控制系統(tǒng)

　　2、 產(chǎn)品技術(shù)水平及主要特點

　　(一)權(quán)威檢驗，國家標準：

　　產(chǎn)品通過“國家電控配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”檢驗符合國家標準和省級的科技成果鑒定。專家鑒定意見是“該產(chǎn)品技術(shù)先進，填補國內(nèi)空白，性能指標達到國際先進水平”

　　(二)技術(shù)先進 可靠性高

　　PI7900系列電磁攪拌器專用電源采用德州儀器公司專用數(shù)字信號處理器(DSP)為核心的控制單元，應用了優(yōu)化的空間矢量控制技術(shù)、先進的散熱技術(shù)等，實現(xiàn)了攪拌器電源的高精度閉環(huán)控制，保證電流和頻率的高穩(wěn)定度和高精度。這些特點和功能在很多方面已優(yōu)于國外引進的同類產(chǎn)品

　　電源具有閉環(huán)自調(diào)節(jié)功能，具有連續(xù)攪拌、正反交替攪拌等工作方式;

　　輸出頻率與輸出電流可單獨設(shè)置和調(diào)節(jié)，互不干擾。電流具有閉環(huán)自調(diào)節(jié)功能，實現(xiàn)了攪拌器電流的高精度閉環(huán)控制，保證了電流和頻率的高穩(wěn)定度和高精度(電流不穩(wěn)定度小于1.5%，頻率誤差小于0.05Hz)

　　全新的SPWM調(diào)制系統(tǒng)。載波頻率高(可達20kHz)，輸出波形好，效率高，功率因數(shù)≥0.95;，動態(tài)響應快，靈敏度高。

　　采用標準GGD柜，先進的低頻電源制造工藝。本著安全、經(jīng)濟、合理、可靠的原則而設(shè)計。



圖4控制頁面

　　(三)控制靈活 功能強大

　　電控系統(tǒng)將計算機技術(shù)的最新成果與電磁攪拌器的基本原理和工藝要求相結(jié)合，實現(xiàn)電磁攪拌器的全部控制功能。系統(tǒng)具有手動、自動、遠程控制等多種工作方式、具有良好的人機界面、工藝流程界面、參數(shù)存儲和調(diào)用界面、主要參數(shù)的歷史趨勢等，實現(xiàn)系統(tǒng)控制、圖形、文字、工況顯示和故障報警;系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠、維護方便、無備件困擾之憂;系統(tǒng)設(shè)置自檢功能。

　　控制系統(tǒng)完全滿足鋼鐵行業(yè)的通訊要求。具有強大的通訊功能，易于與其他設(shè)備實現(xiàn)通訊，以及組成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠程診斷、遙控操作。可實現(xiàn)多路數(shù)字、模擬、開關(guān)信號的輸入、輸出，按用戶要求完成整個系統(tǒng)的控制功能，更改方便。

　　實時控制和監(jiān)控均采用工業(yè)計算機，具有高抗干擾能力、高可靠性，功能強大，可以準確而及時地采集現(xiàn)場信息和數(shù)據(jù)。參數(shù)設(shè)定、修改方便，數(shù)據(jù)存儲量大，具有數(shù)據(jù)庫管理功能。運行狀態(tài)監(jiān)控嚴密。



圖5控制臺

　　(四)操作簡單 方便靈活

　　操作簡單，方式靈活： 操作分為手動 、本地自動和遙控(或聯(lián)網(wǎng)控制)。

　　從中央控制室可實時存儲各流電磁攪拌器的工況及故障信息，便于操作者隨時調(diào)出或打印，進行產(chǎn)品分析，故障分析。

　　(五)故障診斷保護功能完備

　　自診斷整流器故障、逆變器故障、三相不平衡故障、繞組絕緣、電流跟隨故障、斷相和短路故障等;接地故障、輸入缺相監(jiān)視、輸出缺相監(jiān)視、電源功率器件過熱保護等。

　　具有短路、過流、過熱、欠壓保護功能，系統(tǒng)具有可靠的緩沖電路和其他抗干擾電路。

　　據(jù)故障嚴重程度分報警、停止攪拌和系統(tǒng)總停3種處理方式。

　　產(chǎn)品應用于連鑄的電磁攪拌器中，具有提高鑄坯質(zhì)量、產(chǎn)量和降低成本，擴大連鑄品種，改善工藝條件等作用，此外還可應用于鋁、鉛、鋅、銅等有色金屬的熔煉場合。

　　三、應用案例

　　普傳科技為貴州某鋼鐵集團鋼廠連鑄車間設(shè)計的專用電源及控制系統(tǒng)現(xiàn)場一次調(diào)試成功，使用至今，效果良好，滿足工藝要求。



圖6電磁攪拌器現(xiàn)場

　　1、主要技術(shù)數(shù)據(jù)：

　　1)、攪拌器本體(外置式結(jié)晶器電磁攪拌器) 外徑：φ573mm 內(nèi)徑：φ312mm 高：515mm 額定電流：400A 頻率：2-10Hz 冷卻水流量：10m3/h

　　2)、PI7900電磁攪拌器專用電源：輸入電源：380V50Hz，輸出容量：263KVA，輸出電壓：380V，頻率：2-10Hz，輸出電流：415A。

　　3)、冷卻水系統(tǒng)：儲水箱、水泵、各種閥門、溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器、管道等組成。

　　4)、工控機“監(jiān)測各流冷卻水溫度、流量、攪拌電流、頻率，正常工作時在工控機畫面上執(zhí)行各種操作。

　　2、系統(tǒng)框圖