【前言】電磁攪拌器被廣泛地用于冶金連鑄中，經(jīng)過(guò)國內外大量的實(shí)驗與工業(yè)生產(chǎn)通過(guò)使用電磁攪拌所達到的主要改進(jìn)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(guān)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(chǎng)連鑄外和特殊鋼、鋁、鉛等有色金屬等的熔煉過(guò)程。普傳科技敏銳捕捉市場(chǎng)信息，開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的PI7900系列電磁攪拌專(zhuān)用電源及控制系統，攻克了其技術(shù)上的難關(guān)，產(chǎn)品性能達到或超過(guò)了國外同類(lèi)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構成
1、基本原理
電磁攪拌器(Electromagnetic stirring: 簡(jiǎn)稱(chēng)EMS)的實(shí)質(zhì)是借助在鑄坯液中感生的電磁力來(lái)強化鋼水(鋁水)等金屬液的運動(dòng)。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(chǎng)穿透金屬液，與金屬液間產(chǎn)生相對運動(dòng)，使得金屬液內的磁通量發(fā)生變化，相當于磁場(chǎng)以一定的速度切割金屬液，使其內部產(chǎn)生感應電流。這種感應電流又與感應器產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力，作用于金屬液的每個(gè)體積元上，從而驅動(dòng)金屬液的運動(dòng)。
圖1電磁攪拌器
通過(guò)改變低頻電源輸出電流的大小，來(lái)控制電磁攪拌器產(chǎn)生的磁場(chǎng)強度，從而控制電磁攪拌的強度。通過(guò)選擇電源頻率、電磁攪拌器型式、施加位置和組合形式等來(lái)滿(mǎn)足不同澆鑄工藝不同合金種類(lèi)的要求。
2、電磁攪拌器的安裝位置和攪拌器模式
根據電磁攪拌器在鑄機冶金長(cháng)度上的不同安裝位置大致有以下幾種模式：結晶器電磁攪拌MEMS 、二冷區電磁攪拌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(jiàn)表
3、連鑄成套電磁攪拌裝置構成
包括感應器、變頻電源、控制設備以及冷卻水處理系統。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(xiàn)圈。
2)低頻電源：主要是指一個(gè)特殊的專(zhuān)用電源。通常電磁攪拌裝置用在2Hz—20Hz之間。先根據熔融金屬的種類(lèi)、鑄坯的大小，固定某一個(gè)頻率，比如3Hz,此時(shí)，頻率不變，通過(guò)調整感應器的磁場(chǎng)，來(lái)調整熔融金屬的旋轉速度。這個(gè)磁場(chǎng)取決于通入感應器的電流的大小，而這個(gè)電流的大小取決于低頻電源輸出電壓的大小。也就是說(shuō)，低頻電源的輸出頻率和輸出電壓要分別可調。
3)控制設備：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，更具有數據處理功能，實(shí)現系統控制、圖形、文字、工況顯示和故障報警。
4)冷卻系統：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(zhuān)用電源及控制系統
1、 概況：
普傳科技基于PI7000系列變頻器產(chǎn)品戰略推了PI7900系列電磁攪拌器專(zhuān)用電源及控制系統?？刂葡到y具有強大的通訊功能，很好地與其他電控系統配合，功率因數高，可靠性好，滿(mǎn)足現場(chǎng)控制要求。
圖3電源及控制系統
2、 產(chǎn)品技術(shù)水平及主要特點(diǎn)
(一)權威檢驗，國家標準：
產(chǎn)品通過(guò)“國家電控配電設備質(zhì)量監督檢驗中心”檢驗符合國家標準和省級的科技成果鑒定。專(zhuān)家鑒定意見(jiàn)是“該產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)，填補國內空白，性能指標達到國際先進(jìn)水平”
(二)技術(shù)先進(jìn) 可靠性高
PI7900系列電磁攪拌器專(zhuān)用電源采用德州儀器公司專(zhuān)用數字信號處理器(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(jìn)的散熱技術(shù)等，實(shí)現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定度和高精度。這些特點(diǎn)和功能在很多方面已優(yōu)于國外引進(jìn)的同類(lèi)產(chǎn)品
電源具有閉環(huán)自調節功能，具有連續攪拌、正反交替攪拌等工作方式;
輸出頻率與輸出電流可單獨設置和調節，互不干擾。電流具有閉環(huán)自調節功能，實(shí)現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定度和高精度(電流不穩定度小于1.5%，頻率誤差小于0.05Hz)
全新的SPWM調制系統。載波頻率高(可達20kHz)，輸出波形好，效率高，功率因數≥0.95;，動(dòng)態(tài)響應快，靈敏度高。
采用標準GGD柜，先進(jìn)的低頻電源制造工藝。本著(zhù)安全、經(jīng)濟、合理、可靠的原則而設計。
圖4控制頁(yè)面
(三)控制靈活 功能強大
電控系統將計算機技術(shù)的最新成果與電磁攪拌器的基本原理和工藝要求相結合，實(shí)現電磁攪拌器的全部控制功能。系統具有手動(dòng)、自動(dòng)、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、參數存儲和調用界面、主要參數的歷史趨勢等，實(shí)現系統控制、圖形、文字、工況顯示和故障報警;系統運行穩定可靠、維護方便、無(wú)備件困擾之憂(yōu);系統設置自檢功能。
控制系統完全滿(mǎn)足鋼鐵行業(yè)的通訊要求。具有強大的通訊功能，易于與其他設備實(shí)現通訊，以及組成網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現遠程診斷、遙控操作?？蓪?shí)現多路數字、模擬、開(kāi)關(guān)信號的輸入、輸出，按用戶(hù)要求完成整個(gè)系統的控制功能，更改方便。
實(shí)時(shí)控制和監控均采用工業(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(shí)地采集現場(chǎng)信息和數據。參數設定、修改方便，數據存儲量大，具有數據庫管理功能。運行狀態(tài)監控嚴密。
圖5控制臺
(四)操作簡(jiǎn)單 方便靈活
操作簡(jiǎn)單，方式靈活： 操作分為手動(dòng) 、本地自動(dòng)和遙控(或聯(lián)網(wǎng)控制)。
從中央控制室可實(shí)時(shí)存儲各流電磁攪拌器的工況及故障信息，便于操作者隨時(shí)調出或打印，進(jìn)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、輸入缺相監視、輸出缺相監視、電源功率器件過(guò)熱保護等。
具有短路、過(guò)流、過(guò)熱、欠壓保護功能，系統具有可靠的緩沖電路和其他抗干擾電路。
據故障嚴重程度分報警、停止攪拌和系統總停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(chǎng)合。
三、應用案例
普傳科技為貴州某鋼鐵集團鋼廠(chǎng)連鑄車(chē)間設計的專(zhuān)用電源及控制系統現場(chǎng)一次調試成功，使用至今，效果良好，滿(mǎn)足工藝要求。
圖6電磁攪拌器現場(chǎng)
1、主要技術(shù)數據：
1)、攪拌器本體(外置式結晶器電磁攪拌器) 外徑：φ573mm 內徑：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(zhuān)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：儲水箱、水泵、各種閥門(mén)、溫度傳感器、流量傳感器、壓力傳感器、管道等組成。
4)、工控機“監測各流冷卻水溫度、流量、攪拌電流、頻率，正常工作時(shí)在工控機畫(huà)面上執行各種操作。
2、系統框圖
