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设备型号	JBDC160	JBDC 200	JBDC 250	JBDC 400
适用铝熔炉容量	≤5吨	≤15吨	≤20吨	≤30吨
变频电源输入参数
电　　　压	380V	380V	380V	380V
最 大 电 流	240A	300A	380A	600A
相　　　数	3	3	3	3
频　　　率	50Hz	50Hz	50Hz	50Hz
变压器功率	160KVA	200KVA	250KVA	400KVA
电气柜数量	1面	1面	1面	1面
电气柜尺寸(米)	0.65×1×2.0	0.65×1×2.0	0.65×1×2.0	0.65×1×2.0
变频电源输出参数
电　　　压	220V,240V	220V,240V	220V,240V	220V,240V
最 大 电 流	360A	450A	570A	900A
相　　　数	2	2	2	2
频　　　率	0.8~3.5Hz	0.8~3.5Hz	0.8~3.5Hz	0.8~3.5Hz
感应器及相关参数
冷却方式	水冷	水冷	水冷	水冷
外型尺寸(米)*	2×1.15×0.65	2.15×1.26×0.65	2.25×1.35×0.67	2.4×1.35×0.67
不锈钢窗口厚度(mm)	<300	<400	<400	<450
侧壁环境温度	≤70℃	≤70℃	≤70℃	≤70℃
溶液深度	>550	>600	>600	>700
垂直感应器液宽	<2500	<3000	<3000	<3500
纯水冷却系统相关参数
冷却功率（Kw）	60	125	125	160
冷却水压力	≥0.8Mpa	≥0.8Mpa	≥0.8Mpa	≥0.8Mpa
冷却水流量	≥12 t/h	≥14 t/h	≥16 t/h	≥20 t/h
冷却水温度	5℃～40℃	5℃～40℃	5℃～40℃	5℃～40℃
冷却水电导率	≤50μS	≤50μS	≤50μS	≤50μS
无功补偿柜
专用补偿容量	90Kvar	180Kvar	180Kvar	240Kvar
补偿后平均功率因数	0.9	0.9	0.9	0.9
电器柜数量	1	1	1	1
电气柜尺寸(米)	0.65×1×2.0	0.65×1×2.0	0.65×1×2.0	0.65×1×2.0

 

 

 

 

 

由上图可以看出，通过搅拌15至20分钟后，硅曲线将变的平滑；通过搅拌20至25分钟后，钛和镁成分将变得均匀。

 

 

 

 

通过实施搅拌5分钟，熔液底部和顶部的温差会小于10℃。

 

 

 

 

 

 

 

 

一台电磁搅拌器服务于一台铝熔炉

 

 

 

 

 

一台电磁搅拌器服务于两台或多台铝熔炉

 

 

在原生铝生产过程中使用电磁搅拌技术的最主要目的是使铝熔液的合金成分均匀，而在废铝回收过程中使用电磁搅拌技术的主要目的是希望废铝尽快熔化，减少烧损，增加实收率。当然，由于废杂铝的成分本来就比较复杂，长时间的搅拌对于调整成分和成分的均匀性改善显得尤为重要。我们应当根据不同的使用目的合理设置电磁搅拌装置的感应器安装位置，无论是方炉、圆炉、单室还是双室炉，感应器的安装大致可分为底置和侧置两种方式，底置安装形式主要用于新炉或熔池深度在生产过程中变化较大的熔炉上，此种形式不受熔液深度变化的影响，可达到较好的搅拌效果，在废铝回收炉中安装位置要偏离熔炉中心，这样可以形成整炉大循环，有助于快速熔化废铝。感应器侧装方式主要用于旧炉改造和熔池深度在生产过程中变化小于200mm的情况下。

 

 

电磁搅拌与永磁搅拌的比较论述

（红颜色字体为本文观点语句，黑色字体为某永磁搅拌厂家语句）

底置式永磁搅拌装置的研发与应用

标题中的研发是不存在的，根本提不到发明专利，最早的永磁搅拌是法国和日本共同开发的，是一种实用新型，因为永磁体不是发明材料，而所有的应用只能是应用新型，永磁搅拌的提出要早于电磁搅拌，但受其材料性能和环保标准制约，到目前大量应用的也只有中国。在国外环境标准严禁强磁工作环境，如以下是欧洲标准：

磁场安全问题

n 德国工业安全标准

n 暴露于磁场中时间与磁场强度限制

n 1小时/天=136.9mT ( 1369 Gauss)

n 2小时/天=82.1mT (821 Gauss)

n 24小时/天=43.8 mT (438 Gauss)

n 电磁搅拌附近磁场（安装车间测量结果）

n 紧靠线圈周边15mT (150 Gauss)

n 离线圈4米0.5mT (5 Gauss)

n 由于线圈附近钢结构的存在, 实际磁场远小于此数值。

而永磁磁场是永远存在不可控的，我国近年对环境保护要求严格，所以不得不考虑永磁设备的长久应用问题。

1名称

底置式永磁搅拌装置

2 所属技术领域

铝合金制造业

3 背景技术

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、家电等制造行业中需求量的持续增长，对铝合金的生产工艺质量提出了更高的要求。如何使重熔炉、静置炉、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。虽然熔炉磁搅拌技术在世界上的应用已有70年的历史，但一直局限在电磁搅拌的范畴里。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，已慢慢退出历史舞台；而电磁搅拌技术存在着水电等能耗高（电耗相对永磁稍高，对于用户来说最终的标准是吨铝搅拌耗电而不是装机容量，只有那些只关注搅拌过程而忽略搅拌结果的用户才接受所谓永磁省电的观点，如同我们用一个大勺和一个小勺吃同一碗饭一样，你能说你小勺就吃得少吗？！而水冷系统是闭环循环不存在高水耗）、控制系统复杂（电磁搅拌应用的是有自主知识产权搅拌专用的变频电源而永磁搅拌是采用市场通用变频器，永磁搅拌厂家在变频电源售后上存在一定困难）、故障率高（国产电磁搅拌器运行已经很稳定可靠）、不能连续运行等缺陷（国产废铝回收用的连续运行电磁搅拌已经在国外启用多台，真正不可以连续运行的是受材料使用环境温度制约的永磁搅拌），限制了电磁搅拌技术在金属冶炼行业的推广与应用。

相对来说，永磁搅拌同样是一种与铝液无接触的机械式搅拌设备，从搅拌过程来讲，它需要机械旋转机构带动永磁体运动产生运动磁场，所有运动部件都是机械结构，不同机械搅拌的只是与熔液无接触。而且底置永磁搅拌的运动机理为水平旋转，并且是熔体底部中心向周围延伸的递减式环形旋转，并且向熔液表层骤减，从流体上分析是存在弊端的，我们熔炉搅拌需要的是熔液立体式搅拌短时间以达到整体温度和合金成分均匀效果的，永磁搅拌是靠旋转推力将熔体向四周扩散后与炉壁接触构成局部湍流而形成的搅拌现象，如果时间足够，对于普通合金是可以达到效果的，而对于重合金和高品质合金永磁搅拌就显现略势了，并有可能增加偏析现象。

电磁搅拌面积要大于永磁搅拌，这是经过熔炉流体分析而必须达到搅拌面积才能保证整体效果，即熔体被搅动并不意味着有好的搅拌效果。

虽然国内有些厂家也采用了永磁搅拌技术，但都采用侧置式（实物见图片1）。其与熔炼炉的配合布置方式见下图片2。

侧置式永磁搅拌装置存在如下缺陷：

⑴占用面积大，不利于厂房面积利用率的最大化。

⑵不能实现两炉或多炉共享一套装置，造成设备投资大。

⑶磁辐射对人身及周围设备造成的伤害难以避免（底置一样存在，只是存在位置不同）。

这些分析作者比较客观，但侧置搅拌在旧炉改造中应该是比较简捷的，效果也可以。

图片1 侧置式永磁搅拌装置

图片2 侧置式永磁搅拌装置与熔炼炉的配合布置示意图

4 发明目的

由于以上缺陷的存在，限制了侧置式永磁搅拌装置的推广应用。我们通过开展技术进步活动，成功地研制成了国内第一台底置式永磁搅拌装置，弥补了侧置式永磁搅拌装置的市场空缺，填补了国内技术空白。

5 技术方案

将永磁搅拌器至于炉底就可以减少其平面的占地面积。

增加行走机构，就可以实现一炉或多炉公用一台搅拌装置。

为了减少炉底厚度对磁场强度的影响，可以在不破坏炉底强度的前提下，减少炉底局部厚度（这里作者应该是没有熔炉搅拌的理论计算，对于铝液深度，炉底厚度，感应器表面场强的关系不是透彻，可以明确的说，永磁很容易达到电磁达不到的表面场强，所以没必要一味学习电磁搅拌减薄炉底的做法，不影响炉底强度减薄厚度，可以问问熔炉设计者可能吗？应该是保证熔炉强度的情况下保证磁场强度，电磁搅拌在保证搅拌需求的磁场强度下依靠合理的极距与工作频率保证磁场的有效投入深度达到搅拌效果。所以永磁根本没必要强调高磁能积材料的特殊性，而应更加注重能适应高温环境永磁体材料的开发）。

6 有益效果

底置式永磁搅拌装置不但可以解决侧置式搅拌装置存在的问题，而且可以：（以下作者的材料数据，我很是怀疑，电磁搅拌和永磁搅拌都可以达到的效果不要来比较，而且电磁搅拌是真实的数据来源，而且很多是本人发表过的电磁搅拌论文中的语句，所以严重影响了文章的真实性）

⑴可以提高劳动生产率
    采用磁搅拌对于机械搅拌可以缩短生产周期，这主是由于降低熔化时间、扒渣时间、合金化时间和均匀温度所需时间的结果，永磁搅拌系统可以在整个熔化期内连续不间断地运转使用，而采用机械搅拌时必须关闭烧嘴（应该是必须打开炉门）。采用永磁搅拌系统可以避免人工塌陷铝堆以节省时间，可以使铝液表面产生一定的流动方式以降低扒渣时间。

⑵ 降低炉渣量
    当铝液温度超过775℃时其氧化速度显著增加，使用永磁搅拌装置后铝熔池内温度梯度的降低导致表面温度的降低从而大大降低表面氧化，也就减少了渣量。
 ⑶ 降低燃料能耗
    能源消耗可降低20-30%。
 ⑷ 改善合金化，提高合金熔化速度

永磁搅拌系统能够加快合金的熔化从而降低合金熔化时间，尤其是在添加高硅和高铜合金时效果更为明显。
 ⑸ 与电磁搅拌装置相比，年节省能耗：（以下与电磁的这种比较法太牵强）

以30吨熔炼炉为例。

电磁搅拌装置电源输入为315KVA，功率因数为0.5（最准确数据0.2-0.3），每炉的搅拌时间为10（一般用户最少20分钟，作者不了解搅拌工艺）分钟。每吨合金搅拌所需的电耗为：315*0.5*10/60/30=0.88kWh。

电磁搅拌装置冷却水消耗量为8T/h，每炉冷却时间为20分钟，每吨合金搅拌消耗的水量为8/3/30=0.09吨。（冷却水的计算太让人不可思议，电磁搅拌的冷却水是闭环冷却，只是初次使用时加满冷却水，后期只是补充水量，若无滴漏之处，不存在如作者所述的耗水量）

而采用永磁搅拌装置后，冷却水消耗量为0，同样的搅拌时间电耗仅为电磁搅拌装置的1/10（作者应该给出永磁搅拌30吨级的功率以及每炉的搅拌时间，具本人了解，永磁搅拌的旋转电机和风机以及控制柜的用电量30吨级应该在30KW以上，搅拌时间要较电磁搅拌时间长，所以不存在用电量只是电磁搅拌的1/10，要达到用户产品的工艺要求，有些永磁搅拌要1小时以上的搅拌时间，而且搅拌视觉效果明显不如电磁）。

以年产10万吨计算，每年可以节电0.88*0.9*10=8万kWh；每年可以节水0.09*10=0.9万吨。

由于其自身条件的限制，每炉搅拌时间不能超过10分钟(电磁搅拌的时间是可以任意设定的从0-30min或连续，永磁搅拌的参数设定是要靠通用变频器设定，而电磁的电源参数是搅拌专用的，搅拌方式，搅拌时间，搅拌强度是任意设定的且参数可存储，无需二次开发，设定方便直解简便是永磁无法比拟的)，而永磁搅拌装置则不受此限制，可以连续不间断地运转。从这一点上比较，其节约能耗的意义则是电磁搅拌所无法比拟的。

⑹由于永磁搅拌装置可以实现连续不间断搅拌，烧损可以减少3～5%(因果关系作者都没搞懂，本身数据是电磁搅拌做出的，抄袭欠缺思考，影响烧损的因素不包括连续或间断搅拌是搅拌工艺的要求)。

⑺延长了炉衬的寿命；降低检修费用。（只要是非接触搅拌都可以达到本效果）

7 具体实施方式

以我厂30吨熔炼炉应用为例。

永磁搅拌装置实物见照片3。

 

照片3 底置式永磁搅拌装置

底置式永磁搅拌装置与熔炼炉的配合布置示意图见图片4。

图片4 底置式永磁搅拌装置与熔炼炉的配合布置示意图

 

可以看出，由于侧置式永磁搅拌装置与熔炼炉的配合采用平面布置方式，所以由此而带来了前述的诸多不足。而底置式永磁搅拌装置与熔炼炉可以采用上、下空间的布置方式。在继承侧置式永磁搅拌装置优点的同时，也有效地减少了平面占地面积。而且，在永磁搅拌器上增加液压马达等作为驱动机构，实现了一炉或多炉共享一台搅拌装置。

8 图面说明

见前述

9 本发明的摘要

随着搅拌技术的发展，永磁搅拌逐渐替代了原来的人工搅拌、机械搅拌、电磁搅拌方式。在国内的永磁搅拌装置中，与炉体的配合全部采用侧置式，这种配合方式的自身不足，使其不能满足所有熔炼炉生产的使用要求。本发明的实施，正好填补了这块技术和市场空白。

关于电磁搅拌与永磁搅拌的应用寿命：

两者无疑在应用效果上均可达到用户的要求，在成本投资上不相上下，在电耗上，电磁略高，但不像某些永磁搅拌生产上说的夸大，但对于用户还有重要的一点考虑就是产品的生命，这也是关乎设备性价比的一个关键因素，由于受材料的限制，永磁搅拌的寿命远不及电磁，这也是国外厂商很少考虑永磁搅拌的一个原因，再者是环保的因素影响了永磁搅拌在世界市场的进步，本人了解新疆众和应用的一台10吨级国产电磁搅拌在应用了10年后返厂大修一次后至今仍在应用，而永磁搅拌的实用寿命超过5年的就已存在问题，超过2年就退磁的大量存在，所以任何一个考虑企业长远发展的负责人都会将产品的实用周期作为一个考察的关键所在。

我公司做为综合产品公司，即生产永磁搅拌，也生产电磁搅拌，就我公司多年的经验而谈，考虑设备的经久耐用，搅拌效果出发电磁搅拌是首选，如果从成本出发，永磁可能占些优势，但近来电磁搅拌的价格有所下降与永磁相差不多，所以从我公司的产品考虑，任何一种我公司生产的设备均可达到用户使用要求。

所以说，无论电磁还是永磁各有利弊，不存在十全十美的产品，选择哪种类型的搅拌器要根据用户的需求，要本着对客户负责，对市场负责的态度去销售。以减少不必要的价格竞争，延长搅拌产品的生命周期，用完美的服务与质量满足用户的需求才是我们做产品的本分。

搅拌效果：

合金成分均匀达到工艺要求是每个客户应用搅拌设备的最终目的，只有保证了合金产品质量，我们的企业才有竞争优势，那保证产品质量的最重要手段既是产品工艺，在这里搅拌是必经过程，熔炉搅拌合金成分均匀的决定因素是流体的流动搅拌形式，电磁搅拌产生的是行波磁场，推动流体产生的立体搅拌效果，整体循环立体流动，适合任何炉型，搅拌无死区；永磁搅拌是旋转磁场，流体以中心为旋转半径，构成的是旋转层流流分析效果，达不到合金整体搅拌，对于圆炉周边流动，而矩形炉，长方形炉会存在严重的搅拌死区，会加剧合金成分的偏析。

行业需求：

我国的铝合金种类目前单一，品质中下，而且供过于求；对于高品位合金我国依赖进口，随着我国经济发展的需求，这一比例必然要打破，各个铝合金生产厂家未来势必调整产品结构，高品位合金必然是发展需要，考虑企业的长远发展，那么企业采购的设备必然着眼与未来，所以电磁搅拌在重合金和高品位合金的搅拌效果上是其他搅拌方式无法替代的，采用电磁搅拌更有利于企业未来产品结构的调整。

*以上只是个人观点，客户需求是根本，产品品质是第一