永磁铝水搅拌器的介绍

一、 概述

随着铝合金材料的广泛使用，特别是在一些对其质量有特定要求的如汽车、家电等制造行业的需求量持续增长，对铝合金的质量及生产工艺提出了更高的要求。众所周知，如何使精练炉中的铝液进行有效搅拌是保证产品质量的重要一环，为此，机械式搅拌、手工搅拌和电磁搅拌等方法相应而生。熔炉磁搅拌技术是在20世纪30年代提出的，但在以后的很长一段时间里，在产品的开发中一直在电磁搅拌的概念里徘徊，多年以来由于电磁搅拌的本身诸多缺陷(设备投资巨大，设备体积庞大、耗电量大、维护不易)，限制了磁搅拌技术在金属冶炼行业的推广与应用(在中国的推广和应用更是缓慢)，而机械式搅拌、液压式搅拌直接接触高温铝液，设备寿命短，搅拌不彻底，也已慢慢退出历史舞台。而由日本著名的磁技术教授高桥谦三先生(杭州高桥磁电设备有限公司董事长)提出永磁搅拌后，在全世界铝行业上引起了搅拌工艺的技术革命，由杭州高桥磁电公司生产的世界上第一台ZMAG永磁搅拌也终于在04年底在上海新格正式投产，随着实际应用技术的不断成熟，ZMAG永磁搅拌已经成为许多知名铝合金生产企业在新建项目投产前必备的生产设备之一，也为企业获得了可观的经济效益。随着永磁技术不断升级，性价比更高的永磁搅拌器将陆续推出，因此永磁搅拌将成为在我国铝行业最值得关注的搅拌设备。

二、 工作原理和安装方式

2.1 工作原理:

永磁铝水搅拌机是利用特定组合的ZMAG永磁体运动后产生的交变磁场对金属液体进行非接触搅拌。永磁搅拌器相当于一个气隙很大的使用永磁体磁场的电机，感应器相当于电机的定子，铝熔液相当于电机的转子。永磁铝水搅拌机内置的多极磁场在电机的带动下产生行波磁场。磁场和熔池中的金属液体相互作用产生磁力，从而推动金属液体做定向运动，起到搅拌的作用。由此可知，永磁搅拌是对金属液进行非接触搅拌，不会污染铝业。熔池底部的铝液所受的搅拌力较大，顶部铝液所受搅拌力较小。

2.2 安装方式

永磁滤水搅拌机是由特殊永磁铁组成的交变磁场发生器，具有高效简练的风冷却系统、自动移动提升系统以及电气控制系统。永磁搅拌机的安装方式有两种，既底置式和侧置式，如下图:

如图1所示，底置式永磁铝水搅拌机置于铝熔炉底部，由于感应器至于熔铝炉底部，熔池底部的铝熔液所获得的搅拌力相对较大，顶部的搅拌力相对较小，合理设置搅拌强度和搅拌角度，即可获得在水平和垂直方向的复合搅拌，实现充分均匀的搅拌效果，又不破坏熔体表面的氧化膜，并可减少烧损、减少熔体吸气，从而获得高质量熔体。底置式搅拌机另一个有点是如果设计合理一台搅拌机可以用于多台炉子，节省设备的投资，更高效利用现有设备，所以新建熔铸项目我们推荐用底置式。

如图2为侧置式永磁搅拌器，其研发思路非常巧妙，充分利用流体力学，使流道内铝液可以每小时3000吨以上的流量高速冲刷炉内固体铝块，最大程度上实现铝合金低烧损、快速熔解的目的，适合旧炉改造采用，改造过程中需要着重考虑侧面流道及选材，防止浮渣堵流道，而影响搅拌效果。

三、 设备组成结构和相关参数

ZMAG永磁铝水搅拌机由永磁体感应器、风冷系统、升降移动系统和控制系统四大部分组成。如图:

四、 磁搅拌机特点

1 、可以使被搅拌的熔体化学成分均匀。由于永磁搅拌器搅拌充分且搅拌力强劲，因而一般情况下搅拌20分钟即可达到预期效果。避免了在机械、人工搅拌条件下，，因操作条件、技能、体力或劳动态度等原因，人为引起的化学成分均匀程度存在的差异。

2 、搅拌时实现了非接触性搅拌，避免了对熔体的"二次污染"。特别是为生产高纯铝等需要严格控制微量元素的合金时提供了可靠的技术保证。

3 、由于永磁搅拌在炉内有1/3液体时即可进行搅拌，从而加速了液体和未熔化炉料间的热交换。加速了炉料的熔化速度，一般可以提高熔化效率15%，减少能耗10%，相应减少了金属烧损1-2%。

4 、可以使熔体在熔炼过程中温度均匀，熔体表层和底部温差一般可以控制在5℃以内，从而可以避免熔体局部过热和过烧现象的发生。

5 、在搅拌过程中由于熔体处于动态，从而有利于其中的非金属夹杂物和气体的逸出，提高了熔体的纯洁度。

6 、可以减少氧化渣的生成，因为当熔体达到760℃以上时，金属的氧化和吸气加剧，用永磁搅拌器搅拌可以使熔体内的温度均匀，缩短了熔体在760℃以上温度的时段，改善了氧化渣的生成条件，一般可减少20%。由此也减少了炉渣的形成，可以减少了清炉的次数，有利于延长炉龄。

7 、永磁搅拌的定向流动，有利于氧化渣在熔体表面的聚集，便于扒渣，从而减轻了工人的劳动强度与条件。

8 、设备坚固耐用、使用寿命长，经过耐高温、耐老化工艺处理的永磁体使用寿命可达10 年以上。

9 、在强有力的磁力搅拌下，迫使熔体流动，增加了液相中晶粒的形核能和形核的同时性，使晶核增加分布均匀，有利于合金的组织细化。

10 、产品结构简单、可靠性强，基本处于免维护状态，能耗低，无污染源。

五、 搅拌经济效益分析

企业可以通过使用永磁搅拌后，对产品的质量、烧损情况、能源消耗、设备使用寿命等几个方面来统计分析其经济效益，如下是我们针对客户实际生产使用的情况对上述几个方面作的分析介绍:

1. 质量:搅拌后的熔体化学成分均匀、无二次污染、偏析小、次品少，这也是永磁搅拌最主要的作用，特别是为生产高纯铝等需要严格控制微量元素的合金时提供了可靠的技术保证，它对铝合金企业走品牌话路线奠定坚实的基础，所以其品牌效益远远超过所带来的经济效益。

2. 烧损:可以加速液体和未熔化炉料间的热交换，加速了炉料的熔化速度，一般可以提高熔化效率15%，减少能耗10%，相应减少了金属烧损。以广州坚美铝型材25吨的熔炼炉为例，每炉次可以减少烧损约80kg的铝锭，以目前均价13000元/吨计算，即可减少约1000元铝锭成本的烧损。若每天三炉的工作量，一年仅仅烧损成本就能减少约100多万的成本;

3. 能耗:再加上永磁搅拌在熔炼炉熔化过程中有1/3铝水产生的时候就可以开始工作，这个时候的工作能快速对高温铝液与铝锭进行热交换，大大加速铝锭的熔化，减少加热时间，从而降低了能耗。以瑞典萨帕(上海)30吨熔炼炉实测数据显示，使用永磁搅拌使每炉节省熔解时间22分钟，也就是说仅仅能耗成本又可以节省10%，其经济效益也是相当可观。

4. 寿命:设备坚固耐用、使用寿命长，经过耐高温、耐老化工艺处理的永磁体使用寿命可达10 年以上，而且其工作能减少氧化渣的，更能降低氧化渣对炉体的伤害，从而也提升熔炼炉寿命，我们仅从设备寿命上来考虑其成本，每天分摊不到200多元的成本。

六、 杭州高桥ZMAG永磁搅拌的优势

★公司实力及品牌:中日合资企业，董事长著名的磁力技术教授高桥谦三先生，他也是研发永磁搅拌技术的第一人，在国内创办杭州高桥磁电公司近五年来，始终坚持ZMAG品牌质量及售后服务是企业生存发展的关键，企业也因此保障了产品质量的稳定性，从而赢得了国内外知名铝合金企业的认可。

★工艺整体设计: 日本审核 结构紧凑 维护方便 电器化控制操作简单。

★设备选材: 特殊配方材料 致密的磁力线组合 稳定磁能参数(磁能积、矫顽力、剩磁等) 耐高温能力强 我们承诺磁钢主体质保十年。

★生产装配:新购置了先进生产设备，搬进了宽敞、整洁的流水线生产车间，保障了磁能设备能安全、高效的生产，并拥有创始永磁搅拌期间培养出的最具价值的高级技工，他们丰富的装配经验，是保障高新技术能发挥到最佳状态的功臣。

★售后服务: 专业的售后团队 24小时响应服务 保质期内无偿提供服务 超过保质期也同样免费享受的远程技术支持。

★应用客户:04年世界第一台永磁搅拌机问世以来，由该公司设计生产已近百台，拥有上海新格、瑞典萨帕、广东坚美、宜都东阳光、山东铝等众多国内外知名铝合金企业的打力支持，所以如今在国内外享有较好的口碑 (详细应用客户详见附录)

七、 永磁搅拌的其他效果

1、 提高了高粘度合金的搅拌效果:

低合金成分合金 (6063) 由于铝液的粘稠度比高 Si 合金 (A356) 要高的多，铝液搅动所需的能耗就要相对的高一些。目前国内在做 A356 上用电磁搅拌还是比较成功的，但在 6063 上就有些困难了(以致有些单位有电磁搅拌在做 6063 时也不用)，其原因就是铝液搅拌速度跟不上。在磁场强度一定的情况下，磁场交变频率决定搅拌速度。电磁搅拌机的磁交变频率跟磁场强度成反比，要提高速度就需牺牲磁场强度，目前国内电磁的磁交变频率最高可达 3Hz ，实际一般在 1.5Hz 左右。永磁搅拌机的磁场强度跟磁交变频率是互不干涉的，磁场强度是由永磁体的配置和组合决定的，磁交变频率有驱动电机的功率决定，在保证磁场强度的前途下，磁交变频率可以轻易的达到几十赫兹，让炉内的铝液搅拌速度达到要求，保证搅拌的均匀性。

2、 改变了熔 Si 工艺:

高 Si 合金 (A356) 的冶炼过程中，电磁搅拌是在 Si 扩散(溶解)到铝液中以后才开始启动搅拌，让 Si 的分布更均匀。永磁搅拌就可以在 S i 开始溶解时就启动搅拌机，加速 Si 的溶解速度，降低能耗提高生产率，这对能耗极低的永磁搅拌机来讲是非常具有经济价值的。

配合搅拌机的新的加硅工艺在低温铝液的前提下大幅的提高了 Si 的扩散(熔解)速度，降低了 Si 的烧损和铝烧损和节约了能耗。

3、 改变了熔解工艺实现了双室熔解炉的效果:

在各种搅拌机的资料上都有使用搅拌机能降低百分之十几以上的能耗宣传，如仅凭十几分钟的搅拌来实现这种效果这是不可能的，只有对熔解炉进行长时间的搅拌，在熔解过程中通过铝液的流动提高熔解速度才可能实现。要实现这种效益也只有低能耗的永磁搅拌机的长时间搅拌才能实现具有经济价值的效益。在许多配置了永磁搅拌机的厂家，改变了传统的铝锭熔解工艺，在搅拌机的配合下，铝锭在铝液中的快速熔解，有效的降低了能耗和铝烧损，实现了国外价值几百上千万的双室炉的熔解效果。