电磁冶金技术范文
关键词：稀土磁盘分离净化；废水设备；氧化铁皮废水；水处理工艺
中图分类号：X505文献标识码：A文章编号：1671-2064（2017）06-0046-03
1前言
稀土磁盘分离净化废水设备”是四川冶金环能集团公司为冶金企业污水处理开发的专用设备。该设备获四川省科技进步三等奖和四川省环境科学技术成果一等奖，已拥有多项自主知识产权，处于国内领先水平。该废水处理设备已经在成钢、攀钢、武钢、邯钢、唐钢、首钢等全国大中型钢铁企业中得到应用，取得了优良的效果和令人瞩目的业绩。邯钢邯宝公司能源中心钢轧水站将稀土磁盘分离净化废水设备用于处理邯钢2250热轧系统浊环水处理工艺中，取得了比较优异的效果。
2钢轧水站处理邯钢2250热轧系统浊环水工艺简介
钢轧水站热轧浊环系统总循环水量为16000m3/h，热轧系统浊环水处理工艺流程图如图1所示。
供热轧2250用户轧机轧辊冷却及氧化铁皮废水（其中含氧化铁皮等废渣多）通过铁皮沟回流旋流沉淀池，在旋流沉淀池沉淀，大部分氧化铁皮沉淀后经天车抓斗抓出外送，用汽车拉走。但仍有部分氧化铁皮和废渣以悬浮物形式与水混合，经旋流井提升泵提升，送至稀土磁盘分离净化设备处理。处理后的水经过滤罐，回吸水井供用户循环利用[1]。
3钢轧水站稀土磁盘分离净化废水设备的应用
3.1钢轧水站稀土磁盘分离净化废水设备概况
钢轧水站稀土磁盘分离净化废水设备含稀土磁盘分离净化设备，圆盘除油机，自动溶液制备装置，管式静态混合器，集油箱等设备组成如表1所示。
3.2稀土磁盘分离净化设备技术参数（单台）
稀土磁盘分离净化设备技术参数（单台）表2所示。
3.3稀土磁盘分离净化废水设备的工作原理
稀土磁盘是由稀土永磁体材料做成的磁盘一片一片串接而成的，磁盘间为水流通道，通过对磁盘上磁极的分布，使磁盘间形成强磁场，当水流流过磁盘时，水中所含的磁性悬浮颗粒受到磁场力、重力、水流阻力的三重作用，当磁场力大于（重力+水流阻力）在磁场力方向上的分力时，颗粒便向磁源方向移动，从污水中分离出来，吸附在稀土磁盘上。磁盘以一定速度运转，使颗粒脱去大部分水分，运转至刮渣条时，吸附的颗粒被刮渣条刮入刮渣条槽中，随着刨渣轮的转动，刨渣条将刮渣条槽内的氧化铁皮颗粒刨入螺旋输渣机，渣经输渣管被输送至渣池。经刮渣的磁盘重新进入污水中，继续周而复始的稀土磁盘分离净化废水过程[2]。
3.4设备特点
（1）结构特点。SMDC―1500型稀土磁盘分离净化废水设备，设备技术性能先进可靠，运行稳定，维护方便。（2）过负载保护装置。设备本身的运行含有过负载保护装置，联轴器柱销采用尼龙制品，当热轧旋流井提升泵提升水中氧化铁皮含量过高时，由于稀土磁盘机磁盘吸收氧化铁皮能力有限，会引起磁盘吸收量大，刮渣条刮渣多，刨渣条的弹性应力不能使渣全部弹出，渣量大，从而在磁盘上和刮渣条上堆积，使磁盘机负载加大，当负载超过额定负载很多时电机受负载过大易损坏电机。使用尼龙制联轴器柱销，当磁盘机负载过大超过柱销承受能力时，柱销会被切断，电机就会在空载下运行。故柱销有过载保护作用，防止电机出现过载跳车。
3.5磁盘分离净化废水设备的应用
（1）稀土磁盘机的应用。氧化铁皮废水中微细悬浮物的含量比较高，为130mg/L左右，对轧机冷却和产品表面质量都有很大影响。悬浮物中的98%以上为氧化铁皮等磁性物质，利用稀土磁盘分离净化废水设备可将磁性物质氧化铁皮除去，达到净化废水、循环使用的目的。（2）DOS型圆盘式除油机的应用。将DOS型圆盘式除油机应用于热轧平流池，使其对池内的打容量循环水和油进行分离，将上层废油用圆盘进行回收，并用泵提升到集油箱，对循环水的含油量有一定的控制效果。且除油机可依水位波动悬浮在平流池液面上，回收油中含水率低，浮油去除率达85%有一定的对水位的适应性。（3）管式静态混合器的应用。管式静态混合器是净水厂、污水厂及工业用水、废水处理设备中投加混凝剂、助凝剂、消毒剂后与水流实现瞬间混合的新颖设备，适用于生活饮用水及污水处理中需要药剂混合的场合。依据此原理，在旋流沉淀池提升泵的出口主管道安装管式静态混合器装置，经溶液自动制备装置将除油剂，絮凝剂等药剂按一定浓度注入其中，将药剂与提升水实现均匀混合，达到除油，絮凝沉淀的效果，使水中含油量，悬浮物指标都有所下降[3]。
3.6实际存在的问题及解决方法
（1）稀土磁盘主管道清渣。依邯宝公司钢轧水站设计中实际情r，钢轧水站热轧旋流沉淀池内渣量大，经旋流提升泵提升的水中渣量大，大量氧化铁皮渣经常在DN1400主供水管道末端堆积。逢热轧定检期间，要及时清理旋流井提升泵主供水管道（稀土磁盘机主进水管道）积聚的氧化铁皮渣，减少进稀土磁盘机的渣量，以免引起磁盘机高负载运行，损坏电机，影响水质。（2）维护磁盘机运行稳定性由于旋流井提升泵供水流量在8000-12000m3/h之间波动大，进磁盘机水流不稳定，造成磁盘机的负载不稳定，磁盘机负载波动引起电机和磁盘机的运行稳定性下降。故日常运行要合理控制旋流井水位，合理调节旋流提升泵的启停及旋流井回流阀的控制以提高热轧浊环水系统操作稳定性，保持进稀土磁盘主管水量平稳，各水池液位要控制在规定范围内。
3.7设备点检要点
（1）柱销。过负载运行时磁盘机柱销会被切断，对磁盘机和电机起保护作用，日常巡检也应注意检查柱销是否完好无损。若柱销切断，则由磁盘机负载大造成的。其原因很多：①注意观察磁盘机磁盘间隙中渣含量是否很多，这是由于旋流提升水含渣量大造成的。②磁盘之间有铁片或者其他杂物卡住刮渣条。③减速机出现异常。（2）磁盘机本体。由于磁盘机处理能力有限，在磁盘机本体底部经常会堆积氧化铁皮等杂物，一般要进行本体底部的清理。视堆积程度而定。每月检查清理一次。并要经常清洗各进磁盘机的进水格栏和调整出水格栅，以免杂物堵塞格栅。（3）皮带。皮带作为稀土磁盘机主机电机和减速机功率传输的介质，受负载随主机受负载大小变化，能很好的反应电机减速机的运行状况。检查皮带是否完好无损，观察皮带磨损情况，做到及时更换。平均每2周检查一次（逢热轧定检时停机检查），运行3个月更换一次。（4）轴承。日常点检中，检查轴承振动是否在规定值之内，轴承有没有异响情况。因稀土磁盘机设备运行主机、辅机转速都不是太高，达5---40r/min，故轴承损坏较小（轴承每2000小时解体检查一次，6000小时更换一次）。（5）刨条，刮条。稀土磁盘机的刨条的寿命与刨条刨渣量的程度有关，也是由于旋流井提升水进入磁盘机的水中含渣量决定的，因此寿命依现场情况而定，一般更换周期为一年。
刮条寿命为一年，材质为特种复合聚氨酯
刮条和刨条都属易损件
3.8易损件及常用备件
易损件及常用备件表3所示[4]。
3.9优点
（1）设备操作简单，可实现无人管理。稀土磁盘机及相配套设备日常点检与维护工作量小，一般情况下设备运行速度不快，噪音小，故障率低，可实现无人管理。（2）水处理效果好，实现对废水处理回收利用率高，经济实用。热轧水处理工艺设施中使用稀土磁盘分离净化废水设备，将氧化铁皮渣从水中分离出来，铁皮渣用汽车拉走可用于炼铁厂的原料，除油机排油到集油箱从而也得到回收，使热轧冲氧化铁皮废水经处理后能循环使用，达到热轧生产用水标准，使水循环利用率达到98%以上，对于邯宝公司吨钢耗新水持续下降有重要意义。为公司节能减排做出了重大作用。
4结语
综上所述，稀土磁盘分离净化设备在钢轧水站的应用是成功的，不仅有利于邯钢2250热轧生产热轧浊环水处理系统的稳定运行，也有利于邯钢邯宝公司节能减排的重要突出作用。
参考文献
[1]倪明亮.稀土磁盘分离净化技术治理冶金废水[J].冶金环保情报，1996（1）：8-11.
[2]魏玉娟，朱俊萍，尹云芳，刘海文，戚军芳.新型稀土复合混凝剂在印染废水中的应用[J].工业水处理，2002（11）：37-39.
电磁冶金技术范文
关键词：电渣冶金；工艺特点；应用；探讨
一、前言
电渣冶金是金属及其合金的一种特殊熔炼方法。它是一种利用强电流通过渣池区域所产生的焦耳热将固态渣熔化成液态熔渣,自耗电极(或液态金属)在高温液态渣池中逐渐熔化和精炼的方法。电渣冶金包括:电渣重熔、电渣熔铸、电渣转注、电渣浇注、电渣离心浇铸、电渣热封顶、电渣焊接、电渣复合、电渣直接还原及新近开发的可控气氛电渣冶金等。
电渣冶金诞生20世纪40年代末,在乌克兰巴顿电焊研究院工作人员发现,当电流通过熔渣(渣池)时产生的热量使焊丝(金属电极)熔化,可将零件的两边焊接起来,由此电渣法形成。标志着电渣法在冶金工业中进一步发展及电渣重熔工艺诞生的事件是1952年乌克兰巴顿电焊研究院在世界上第一次熔炼出具有优良特性的小型奥氏体电渣钢锭。1958年第一台工业电渣炉在扎布罗什扎的德聂波尔钢厂投入运行,标志着电渣重熔特种冶金诞生。
二、冶金工艺特点
电渣重熔冶金的特点是熔铸始终在液态渣层下进行,不与大气接触;液态金属在铜制水冷结晶器中凝固,不与耐火材料接触;冶金反应温度高;金属液与熔渣接触充分;渣池搅拌强烈;金属液与熔渣界面由于毛细效应而发生振荡及顺序结晶。
1渣池温度高
一般渣池表面层温度可达到1700℃,而电极下端至金属熔池中心区域温度最高,由此可知电渣渣池的温度要更高。电渣重熔常用渣系CaF2+Al2O3的熔点为1300℃左右,一般钢的熔点在1400℃至1500℃之间。较高的渣过热度和钢液的过热度可以促进一系列物理化学反应的进行,有利于非金属夹杂的去除和脱硫。
2金属液与熔渣接触充分
电渣重熔过程液态金属和熔渣充分接触发生在三个阶段:
1)第一阶段自耗电极熔化端面上所形成的液体金属膜与熔渣接触过程
表1不同钢种熔点及重熔渣池温度
自耗电极端头,在熔渣内受熔渣的电阻热,沿表面逐层熔化,熔化金属沿锥头形成薄膜,金属细流沿锥面滑移,在端头汇聚成滴。金属流内可能产生湍流,不断更新表面。
2)第二阶段为熔滴中金属的精炼。
此段过程中电极端头金属液在重力和电磁引缩效应作用下,脱离电极滴落,穿过液态渣池,落入到金属熔池。滴内金属可能产生环流。
3)第三阶段为金属在金属熔池中的精炼。
金属熔池上表面始终在渣层下和熔渣长时间相接触。
表2电渣重熔各阶段钢液与熔渣接触条件比较
注:电极直径Ф100mm,结晶器直径Ф280mm,电流I=4500A,电压V=55V,渣系AHФ-6渣,钢种GCr15。
由表2可见,电渣重熔第一阶段电极端部熔化的液态金属与熔渣有效接触面积非常大,并且金属液膜很薄,传质路程很短,所以对钢渣的精炼反应非常有利,是电渣金属的重要精炼阶段。电渣重熔第二阶段虽然比面积也很显著,但由于熔滴与熔渣接触时间不长,该阶段对金属的精炼效果不显著。电渣重熔第三阶段尽管钢渣的比面积很小,而金属液与熔渣一直保持接触状态,精炼时间长,弥补了其比面积小的不足。
3渣池搅拌强烈
在电渣重熔过程中渣池被强烈搅拌,其原因是:
1)电动力的作用
电极端头呈锥状,由于导电截面的变化,产生轴向电动力。
2)电磁引缩效应力
电流通过渣池,产生自感磁场,电流通过磁场,产生向心方向的电磁力。
3)重力作用
金属熔滴受重力作用,在渣池中滴落,由于熔滴和熔渣之间存在附着力、摩擦力,必然带动渣池运动。
4)渣的对流
由于渣池的不同部位温度不同,造成不同的比重,熔渣温度越高则其比重越轻,因此比重较小的渣浮升,比重较大的渣就下沉,从而促使渣池产生对流。
5)气体逸出和膨胀的推力
在电渣重熔过程中,当钢中的气体由金属熔池进入渣池逸出时,通常认为有一沸腾过程。这一过程必然促使渣池膨胀而产生推力,加剧渣池的搅拌。
4电毛细振荡
当交流电通过液态金属与液态熔渣分界面时,金属-熔渣界面发生强烈振荡,称为电毛细效应。这是由于交流电通过液体界面,引起极变,随着两个相界面上电位差的变化,相界面张力发生剧烈变化。界面张力随时间成周期性变化,变化频率与交流电频率相关。用频率为50Hz交流电时,当熔渣作为阳极时相界张力增加,这时金属-熔渣界面呈凸起弯月形,经过0.01秒,当渣成为阴极时相界面变成下凹弯月形。因此相界张力不断交替增加或减少激起相界面剧烈振荡。
对于直流电电渣重熔,一定组份而成的熔渣、金属液界面张力保持一定值,不发生电毛细效应。由于交流电周期性变化,引起电极熔化末端液态金属层与熔渣之间、金属熔滴与熔渣之间以及金属熔池与渣池之间等渣金交界处的界面张力也周期性变化,促使界面周期性振荡,加强了传质过程、扩大了界面反应面积,强化了金-渣反应,促使熔渣吸收或溶解钢中夹杂物,促使气体向渣中转移。
表3不同电源电渣重熔的脱硫效果
注:电极为45#钢,渣系为CaF280%+CaO20%。
5液渣保护及在渣壳中成型
由于不存在耐火材料的侵蚀问题,杜绝了由此带入外来夹杂的可能性,同时金属熔池上方始终有热渣保护,能使钢液不与大气直接接触,减轻了二次氧化和避免了一般铸锭常见的缩孔、疏松、翻皮等缺陷。随着电渣锭生长,熔池和渣池不断上升,上升的渣池在水冷结晶器的内壁上形成一层均匀的光滑渣层,钢液在液态熔渣覆盖和渣壳包覆中凝固,渣皮对钢锭的表面性质和结晶器-钢锭间的性起着重要作用,因此钢锭表面非常光洁。
6金属液顺序凝固
由于金属熔池同时受到上部渣池和熔滴的加热和水冷结晶器的向下水平方向的散热的双重作用,结晶过程基本上是由下向上呈人字形或垂直生长,结晶方向由热源的移动速度即熔池的结晶速度和熔池的形状而定,因而又为电力制度所控制。由下向上的结晶有利于排出金属液中的气体和钢液中的夹杂物。
三、电渣冶金应用
1)电渣冶金具有以下优越性:
(1)性能优越性:电渣产品金属纯净,组织致密,成分均匀,表面光洁。产品使用性能优异。如GCr15电渣钢制成轴承寿命是电炉钢轴承的3.35倍。
(2)生产灵活性:电渣冶金不仅可生产圆锭、方锭、扁锭,而且能生产圆管、椭圆管、偏心管、方形管及异形铸件,实现毛坯精化。所熔铸的异形铸件从几克重的金属假牙到150t的水泥回转窑炉圈。
(3)工艺稳定性:质量与性能的再现性高。可将电炉母炉号为一批抽检。
(4)经济合理性:设备简单、操作方便、生产费用低于真空电弧重熔,金属成材率高,对超级合金、高合金及大钢锭而言,提高成材率,其效益足以抵消生产成本。
(5)过程可控性:过程控制参量较少,目标参量易达到,便于自动化。对产品微量化学成分、夹杂物的形态及性质、晶粒尺寸、结晶方向、显微偏析、碳化物颗粒度及结构等都能予以控制。
2)这些优点促使电渣冶金这一技术迅速推广应用。工具钢、结构钢、低合金钢和中合金钢、高强度钢、高合金不锈钢和耐热钢,铁、镍和镍钴基合金,铜及其合金,电工钢及合金,基于金属间化合物的高活性钢和合金都能进行电渣熔炼。电渣法在特种冶金领域的进一步发展产生了电渣熔铸。在许多情况下,电渣熔铸可取代金属的液态模锻,并可得到具有最佳形状和高质量的锻件。此外,要求电渣熔铸要达到金属质量,如无缺陷、高的物理和机械性能、高纯度(有害杂质和非金属夹杂物低)等都能在电渣熔铸中达到。电渣熔铸的特点是有价合金元素的收得率高和完全消除了试生产阶段的报废。
在重型机器制造业中,电渣熔铸用来生产冷压和热压模的钢坯、大型钢包的耳轴和耳轴承板、冷热轧辊、轧辊辊套、回转炉、曲轴、冶金工具,也用来生产铸焊高压气缸,尤其是用电渣熔炼法将支管直接熔接在容器铸件上。用电渣熔炼法技术可使熔焊的支管与容器表面之间达到光滑过渡,无须另外进行机械处理。
电渣重熔的产品涉及到原子能、宇航、船舶、电力、石油化工以及重型机械等行业。异型件有各种各样的形状和尺寸,其最大重量达几百吨,最小的只有几十克。如巨型发电机转子轴、船舶柴油机大型曲轴、各种高压容器、大型圆环件、各种类型的轧辊、动力管道的阀体、三通管、透平涡、厚壁中空管、核电站压水堆的主回路管道(直管、弯管)、石油裂化炉管(圆、椭圆及U型管)、齿轮毛坯、各种模具(包括冲压模具)和几十克的假牙。
电渣冶金也存在着局限性,如熔炼和凝固速度偏低、自耗电极氧化、熔渣吸气以及活泼金属的氧化等。如何发挥电渣冶金技术的优越性,改善和消除其局限性,一直是电渣冶金技术发展的主要课题。最近电渣冶金技术又有了新的突破,相继开发了导电结晶器、快速电渣重熔、洁净金属喷射成形及可控气氛电渣冶金等技术。这些技术的出现,使电渣冶金再一次显示出了强大的生命力以及宽广的应用前景。
四、结语
在炉外精炼技术飞速发展的今天,电渣冶金在许多方面仍具有较大的竞争力,如电渣重熔中型及大型锻件、电渣重熔空心锭和电渣熔铸异形铸件均占有重要地位。特别是在优质工模具钢、不锈钢及其它特殊钢生产领域,电渣冶金占有绝对优势。此外,电渣冶金在有色金属的
冶炼方面也将得到越来越多的应用。
现代工业生产需要的优质合金钢及特种合金数量日益增多,对金属材料质量和性能要求不断提高,毛坯的重量和体积不断增加,从而为电渣冶金提供了广阔的发展空间,新技术的不断出现也将推动电渣冶金的应用越来越广泛。
参考文献
[1]李正邦．历史的见证―庆祝我国电渣冶金诞生50周年.中国金属学会特殊钢分会．2008年全国电渣冶金学术会议文集，太原:2008.
[2]李正邦.电渣冶金原理及应用,北京:冶金工业出版社,1996.
[3]张家雯,郭培民,李正邦.电渣重熔体系电毛细振荡的研究.钢铁,2000.
电磁冶金技术范文篇3
【关键字】自动化；电极；信息化
1、引言
我国是钢材产量第一大国，同时钢材品种结构调整也在快速有效的进行；冶金自动化技术和信息化管理技术也发挥越来越重要的作用。
将现代化技术应用到80年代铁合金企业，是铁合金企业的一次改革，也是企业发展和现代化技术发展趋势；也与铁合金企业工艺演变、生产流程和管理方式、企业模式的改革和进步密切关联。文中通过介绍铁合金冶炼车间工艺流程中自动化和信息化技术的应用，说明在铁合金企业中自动化和信息化是将来企业发展的趋势。
2、车间自动化
2.1设计控制总流程
整个冶炼流程自动化一体，具有很好的安全性和可靠性；其他破碎设备比较简单直接控制，要是在条件容许之内，可以进行自动化集成。
2.2冶炼电极和喷吹控制系统
2.2.1设计思路
以前设备主要是模拟电路控制，采用电磁调速电机+直流测速发电机+若干块控制电路板组成没有核心控制部分，没有监控画面，没法用数据库来管理而显得落后，特别是电磁调速电机由于结构相对复杂，故障频率较高，且维护维修较为困难。现在采用上位监控机+PLC+变频器，如下图：
这是很典型的自动化控制系统，目前比较先进的调速系统采用变频器+光电编码器来实现，对于要求不高的场合采用无传感器的矢量控制；由于冶炼区的复杂环境，采用无传感器的矢量控制，取得了很好的效果，但是由于加热时强电流、磁场的干扰，调节系统不定期地出现失效的情况。因此，采用了PLC接入直流测速发电机的信号在以前的电流闭环的基础上增加速度闭环，通过对一些参数的控制和对程序的优化，成功地实现了该方式，并且取得了较好的效果，也是对于调速系统强电干扰的突破。
2.2.2组态控制画面：
为了可靠性，设计了手动和自动两种模式，保证在计算机系统故障时能够正常使用，还设计了报警信息显示区和故障显示，以及相关的报表信息情况。
2.2.3态模拟信息
动态模拟显示，可以直观分析有关模拟量的变化；曲线则反应物理量的具体走向，同时系统记录储存相关信息，生成报表方便以后的打印和查询。
2.3平车控制系统
平车系统采用编码器定位，只对平车的定位；但是冶炼加热是在炉子体内铁合金，由于编码器不能对炉体和平车绝对定位，所以对炉体做了相应的硬件改造，加了感应杆和接近开关，能达到绝对定位。（注：本改造已获得国家发明专利受理通知书）
2.4自动化除尘系统
铁合金企业从原料配料到成品包装粉尘无处不在。环保要求的不断提高，如何减少厂区内的粉尘，保证职工的健康，是每个铁合金企业考虑的问题。厂区内扬尘点比较分散，应用自动化除尘系统根据每个扬尘点具体情况，采取点控制。
系统设计为A和B两个系统；A系统为可回收利用扬尘，B系统为不可回收利用扬尘，这样的设计意图很明确。根据扬尘点具体情况设计了手动和自动两种模式，若有设备启动产生扬尘，除尘系统马上启动；若有灰尘没设备启动产生扬尘，直接手动打开除尘系统。根据除尘点多少，风机可自动调节风量，使除尘达到最佳状态，也能够节能降耗。
3、车间信息化
ERP系统主要对冶炼车间库房的管理，主要是原料库和成品库，通过编号可是对原材料和成品实施管理。通过数据的运算直接了解原材料情况，跟踪原材料及成品信息，方便采购部门及时了解采购信息。ERP使整个冶炼厂区管理信息化上了一个新台阶，库房管理井然有序；信息化联网，部门之间数据精密结合，相互之间的数据交流更方便。