【前言】電磁攪拌器被廣泛地用于冶金連鑄中，經過國內外大量的實驗與工業生產通過使用電磁攪拌所達到的主要改進在于：提高鑄坯質量、產量和降低成本，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，開發了專用的PI7900系列電磁攪拌專用電源及控制系統，攻克了其技術上的難關，產品性能達到或超過了國外同類產品，在鋼鐵、鋁業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: 簡稱EMS)的實質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，電磁攪拌器產生的低頻交變電磁場穿透金屬液，與金屬液間產生相對運動，使得金屬液內的磁通量發生變化，相當于磁場以一定的速度切割金屬液，使其內部產生感應電流。這種感應電流又與感應器產生的磁場相互作用產生電磁力，作用于金屬液的每個體積元上，從而驅動金屬液的運動。



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，通過調整感應器的磁場，來調整熔融金屬的旋轉速度。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。

　　3)控制設備：在整體控制上采用工業計算機，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系列電磁攪拌器專用電源及控制系統

　　1、 概況：

　　普傳科技基于PI7000系列變頻器產品戰略推了PI7900系列電磁攪拌器專用電源及控制系統。控制系統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，滿足現場控制要求。



圖3電源及控制系統

　　2、 產品技術水平及主要特點

　　(一)權威檢驗，國家標準：

　　產品通過“國家電控配電設備質量監督檢驗中心”檢驗符合國家標準和省級的科技成果鑒定。專家鑒定意見是“該產品技術先進，填補國內空白，性能指標達到國際先進水平”

　　(二)技術先進 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字信號處理器(DSP)為核心的控制單元，應用了優化的空間矢量控制技術、先進的散熱技術等，實現了攪拌器電源的高精度閉環控制，保證電流和頻率的高穩定度和高精度。這些特點和功能在很多方面已優于國外引進的同類產品

　　電源具有閉環自調節功能，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。電流具有閉環自調節功能，實現了攪拌器電流的高精度閉環控制，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;，動態響應快，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、經濟、合理、可靠的原則而設計。



圖4控制頁面

　　(三)控制靈活 功能強大

　　電控系統將計算機技術的最新成果與電磁攪拌器的基本原理和工藝要求相結合，實現電磁攪拌器的全部控制功能。系統具有手動、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、參數存儲和調用界面、主要參數的歷史趨勢等，實現系統控制、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、無備件困擾之憂;系統設置自檢功能。

　　控制系統完全滿足鋼鐵行業的通訊要求。具有強大的通訊功能，易于與其他設備實現通訊，以及組成網絡，實現遠程診斷、遙控操作。可實現多路數字、模擬、開關信號的輸入、輸出，按用戶要求完成整個系統的控制功能，更改方便。

　　實時控制和監控均采用工業計算機，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場信息和數據。參數設定、修改方便，數據存儲量大，具有數據庫管理功能。運行狀態監控嚴密。



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(或聯網控制)。

　　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，便于操作者隨時調出或打印，進行產品分析，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、電源功率器件過熱保護等。

　　具有短路、過流、過熱、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。

　　產品應用于連鑄的電磁攪拌器中，具有提高鑄坯質量、產量和降低成本，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計的專用電源及控制系統現場一次調試成功，使用至今，效果良好，滿足工藝要求。



圖6電磁攪拌器現場

　　1、主要技術數據：

　　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、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，正常工作時在工控機畫面上執行各種操作。

　　2、系統框圖