智能电磁加热搅拌节能技术

成果所有者：郑亚国 (绿色湘军-湘江节能环保协作平台)

持有单位 : 绿色湘军-湘江节能环保协作平台

转让方式 : 面议

成果说明

导语：

金属制品加工行业一般都需要中频炉感应加热熔化，随着对材料性能要求的提高，目前各个领域中合金材料得到广泛应用，要满足材料合金要求及合金材料充分熔合则必须需要较强的搅拌过程，国内现有中频炉无法满足搅拌要求，而国外产品价格高昂，国内公司望而却步，只好采用机械或人工搅拌来简单解决，费时费力且存在安全隐患。因此，针对于行业现状依托磁力分选工程技术中心研究团队，开发了300kg的熔铝中频炉加热搅拌系统，并且加热搅拌过程中可以除气、除渣，大大缩短了加热时间，提高材料结构品质的同时节能降耗，令限制合金材料产业发展的生产工艺问题迎刃而解。填补了国内空白，完全打破了国外垄断。具体内容如下：

注：以下资料及数据由技术方提供，技术方承诺文中数据及资料无误，为其真实性负全责。为了降低技术应用风险，请务必在平台全程跟踪服务和监督下进行精准对接。

一、技术简介

合金材料熔体的有效搅拌能增加冶金的反应速度、改善传热和传质过程，是增加生产效率、改善质量和降低成本的关键因素。电磁搅拌技术是对熔炉和静置炉中金属液进行搅拌的有限技术，通过改善传热和传质过程提高品质，电磁搅拌技术能够缩短熔炼时间、减少炉渣形成，大幅降低操作成本。随着对增加产量、产品品质提升和在最小投资前提下降低成本的要求不断增加，合金材料加工对电磁搅拌技术的需要也不断的增加。

二、中频炉对比传统炉

传统金属材料熔铸搅拌存在搅拌效果与电源系统独立运行、无法实现一体化智能控制等缺陷，因而增加了材料的烧损率，不能适应高品质金属材料加工的需求。

1、建立三相电磁搅拌的数学模型，采用ANSYS分析三维磁场的分布及电磁力大小，研究外加电压、频率与搅拌效果的关系

2、根据有限元仿真结果，优化线圈及磁体结构，拟合各种曲线和参数，推导出一系列应用于工程实际的设计公式。

3、深入分析变频电源能量流动机理，采用直接电容功率控制、负载功率前馈等一体化控制算法，实现较小的直流电容获得稳定的直流电压的效果。

4、采用粒子群优化径向基神经网络算法建立搅拌频率、搅拌强度、金属液重量等参数与合金成分均匀性等参数之间的关系，采用结构风险最小化原则训练网络，实现搅拌效果的量化前馈控制，降低烧损率。

三、技术工艺

1.技术原理：

整个系统包括：感应加热电源系统、电磁搅拌电源、电源输出切换电路、感应加热炉体及加热线圈、搅拌线圈、人机界面等。为确保安全，一方面在搅拌电源和加热电源的控制回路中采用互锁通信，另一方面，在两路电源的输出端采用接触器切换装置，从输出端彻底切断两路电源的电连接通路。

2、技术优势：

实验用合金材料搅拌炉

材料工程需要不断地进行新材料的研发，电磁搅拌炉对各种材料的完全混合满足研究所需，减少材料浪费，提高研发效率及水平；

大容量电磁搅拌熔炼炉

不论是飞机、高铁还是军工项目，对合金材料要求严格，生产工艺及设备也是能否承接高精尖项目的必备条件；

电磁搅拌保温炉

从熔炼到铸造过程中，需要对金属熔液进行保温，而传统的保温炉在使用过程中极易造成合金材料金属分层，导致金属材料品质不达标；

功耗

不论是熔炼还是保温，边加热（保温）边搅拌无疑增加了热的传导及均匀程度，据数据显示能大幅度节约能耗；

谐波问题

传统的中频炉在整流逆变过程中产生了大量的谐波，给系统带来了极大的污染，邦世电气结合多年电能质量治理经验，彻底解决中频电源谐波问题；

四、技术应用

1、电磁模拟实验室：

以真实工况环境验证电磁感应将搅拌效果变得直观可见简易化，对电磁搅拌的认知模拟的真实度和工况的复杂度，确保在任何环境下的磁场强度可靠。

2、运行效果：