电磁冶金技术范文

导语：如何才能写好一篇电磁冶金技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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安全运行，提高运输系统的可靠性，为筛板及漏斗的良好运行奠定基础。

关键词：电磁除铁器；皮带纵向撕裂；保护应用

中图分类号：TD457 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0120142-01

在炉料进入高炉之前，经过的生产工序多，运输环节多，转载点多，

生产过程管理很难避免部分杂铁件进入炉料中，例如：铁丝、焊条、小的

带尖角的钢板等。对于这些杂铁件若人工拣杂，很难彻底清除，且人工清

理时存在安全隐患，停机拣杂还易造成设备重载停机，损坏设备，降低设

备寿命，同时给正常生产造成很大影响，甚至导致炉料不及时造成高炉

休、慢风。这些杂铁若不及时处理，易造成筛板及下料斗堵塞，甚至导致

皮带纵向撕裂，损失也不小，因此，采用除铁装置除去炉料中的杂铁很有

必要。本文主要介绍了抚顺隆基磁电设备有限公司GLA—LK-5012型电磁除

铁器在莱钢3200m3高炉K1皮带运输机上的保护应用。

1 应用背景

莱钢型钢炼铁厂有上百条皮带，负责将高炉所需要的原料从不同的区

域输送到高炉内。其中1#主皮带是负责将炉料直接送到i#1880m3高炉内

的，带速2米/秒。2005年7月8日，由于一块带尖角的长条钢板在下料口处

插入钢丝绳芯皮带中未及时拣除，造成主皮带整条皮带纵向撕裂600米，

导致高炉休风，300多人进行皮带抢修56小时，直接经济损失300万元。之

后的几年里，其他部分小皮带也出现过小范围的撕裂情况，还多次造成筛

板及漏斗的堵塞，给生产带来不利影响，平均每年因皮带撕裂影响休风时

间达16小时。利用除铁器清除杂铁，保护皮带不被纵向撕裂被列入到皮带

保护项目里。

2 GLA-LK-5012型电磁除铁器原理说明及主要技术参数

2.1 原理说明

电磁除铁器的励磁电压为0～450V DC，三相电网电压为380V AC，其

中的每两间电压为380V AC；通过三相全控桥式恒流整流得到0～513V直流

电压传送到电磁除铁器的线圈，并通过交流接触器的吸合与释放来控制除

铁器的励磁；皮带电机电源经过热过载继电器后进入皮带电机，并通过交

流接触器的吸合与释放来控制皮带电机的运转。

2.2 主要技术参数

1）输入电压：380VAC±15%

2）电网频率：50Hz±10%

3）额定输出电压：0-450VDC

4）通电持续率：100% 系统工作制：10%

5）皮带电机电压：380V AC 50Hz

6）线路绝缘电阻≥10MΩ

7）接地电阻≤0.1Ω5

3 操作顺序与电气原理

1）检查好输入、输出控制柜的电源线、输出线，推上负荷开关，观

察无任何异常后再合上主控柜内的断路器QF1、QF2、QF3、QF4、QF5，此

时控制柜面板上的电源指示灯亮，电控装置应无任何动作；若要进行现场

调试，将控制面板上的现场集控转换开关拨到现场位置，按下控制柜面板

上的皮带运行启动按钮，卸铁皮带开始运行，同时皮带运行指示灯亮，按

下皮带停止按钮，卸铁皮带停止运转，皮带运行指示灯灭；按下控制柜面

板上的强励磁启动按钮，柜内的交流接触器KM1及中间继电器KA11吸合，

除铁器进入强励磁状态，控制柜面板上的强励磁指示灯亮，通过控制柜面

板上的强励磁调节电位器调节励磁电流到合适位置，从控制柜面板上的直

流电压表和电流表上可以观察到励磁电压及电流的大小；按下控制柜面板

上的弱励磁启动按钮，柜内的交流接触器KM1及中间继电器KA12吸合，除

铁器进入弱励磁状态，控制柜面板上的弱励磁指示灯亮，通过控制柜面板

上的弱励磁调节电位器调节励磁电流到适合位置，从控制柜面板上的直流

电压表和电流表上可以观察到励磁电压及电流的大小。

2）当需要停止励磁时，按下控制柜面板上的励磁停止按钮，除铁器

停止励磁，同时控制柜面板上的励磁指示灯灭，励磁电压及电流表上的指

针也落回到零；励磁停止，励磁指示灯及皮带运行指灯同时熄灭。

3）若要重新调试除铁器的励磁工作，重复以上动作即可。

4）若要进行远程集控操作，将控制面板上的现场集控转换开关SA1拨

到集控位置，集控室收到集控准备信号，然后集控室给上集控保持信号

（若无集控室，将此信号短接），除铁器进入待机状态，当金属探测仪的

来铁信号到来，卸铁皮带也开始运转，同时，集控室收到皮带运行信号；

既定时间（通过控制柜上面板上的调时按钮在2～15秒之间调节）（按住

调时组合按钮同时按下“调时+”按钮，每按一下，时间增加0.1秒，当持

续按住“调时+”按钮每秒钟，时间增加1秒；按住调时组合按钮同时按下

“调时-”按钮，每按一下，时间减小0.1秒，当持续按住“调时-”按钮

每秒钟，时间减小1秒）过后，除铁器主磁极进入强励磁状态，同进副磁

极也进入励磁状态；4秒钟后除铁器进入弱励磁状态；再过5秒钟后弱励磁

与副磁极励磁同时停止，励磁信号消失，再过2秒钟（可通过控制器上的

0#电位器在2～22秒之间调节）后卸铁皮带也停止运转，皮带运行信号也

消失，重新进入待机状态，等待下次来铁信号到来。

5）若在运转中皮带电机出现故障，卸铁皮带的运转及除铁器的励磁

自动停止，同时集控室收到故障信号。

6）若在运行过程中除铁器温升过高，除铁器自动停止励磁，同时集

控室收到故障信号，控制柜面板上的超温报警器开始报警。当温升降下

后，故障信号与报警自动解除。

7）在除铁器调试过程中当励磁时间超过10分钟后，除铁器自动停止

励磁。

4 调试小窍门

1）电磁除铁器应安装在无导电及易爆尘埃，无腐蚀及破坏绝缘气体

的场所，若场所内有变频器时，干扰过大，易导致除铁器无法正常工作。

2）一般设定主磁极的强磁场在40-50A之间，弱磁场在20-30A之间，

强磁场吸上杂铁后自动转换成弱磁场；2#副磁极励磁调节电位器比1#副磁

极励磁调节电位器励磁高2—3A，保证杂铁能向前甩出。

5 应用效益

1）提高了运输系统可靠性。安装除铁器后杜绝了由于铁器造成的运

输带纵向撕裂、筛板损坏及卡仓等影响生产的运输事故。同时降低人工拣

除危险性，潜在经济效益显著。

2）操作方便。开关按钮只有“启动”和“停止”2个，在正常情况下

远程集控操作，自动化程度高，从现场除铁器运行和除铁情况看，职工经

简单培训后完全能够正确操作。

3）有利于现场管理的提高。通过排出的铁杂质，信息及时反馈到生

产单位，能够强化薄弱环节管理，提高总体现场管理水平。

6 结语

除铁器在皮带运输机的保护应用逐渐受到重视，应用行业也越来越广

泛。在现有条件下如何更好的利用除铁器，发展新工艺也是值得研究的方

面。

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关键词：粉末冶金 配料系统 自动化

中图分类号：TF37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0077-01

长期以来我国粉末冶金企业在配料方面存在工艺水平落后、生产效率低、自动化程度不高等问题。随着我国经济社会的发展，用工成本和原材料价格也在不断上涨，依靠传统的人工称量配料或一般的配料设备已不能适应当前的发展。本文提出的快速高精度全自动配料系统，就是有针对性的为粉末冶金配料开发设计的。

1 粉末冶金行业在配料方面存在的问题

1.1 传统配料方式危害工人健康

传统配料方式为工人领到配料单后，按配比将各种原料分别在电子台秤上称量后投入混料机。所用原料多为200目以上的铁粉、铜粉、铅粉、石墨、树脂、硬脂酸锌等。由于颗粒微小极易产生扬尘，加上工人佩戴的口罩或防毒面罩过滤效果有限，工人长期在此环境下工作对皮肤和肺部危害极大。

1.2 配料的用工成本不断增加

据统计近几年粉末冶金行业薪酬以年均10%的速度增长，然而年轻一代的新增就业人群宁愿选择工资低些环境好些的岗位，也不愿意选择像粉末冶金配料这样“脏、累、差”的岗位。再加上老员工的流失，企业不得不开出更高的薪酬留人，即便这样配料工的用工缺口仍在扩大。

1.3 人工配料方式效率低下

由于传统配料过程都是由人工完成，会产生工作繁重、出错率高、无数据纪录、无法保证生产工艺，且无法实现技术档案的信息化管理，不能完成数据的调用与核对。粗放的配料模式已不能满足行业的发展要求。

1.4 一般的配料设备应用性差

针对以上问题，部分粉末冶金企业采购了一些自动化配料设备。如若干原料仓下接螺旋输送机，根据配比将原料输送至一个或几个计量仓，计量完毕后下料至混料机。这种简单的配料设备虽然部分替代了人工，但是这种系统配料精度低，整体稳定性差，不能记录数据，自动化程度低。

2 快速高精度自动化配料系统

这是一种集合了微电脑技术、变频技术、破拱技术、精细喂料技术、实时检测技术和集尘除尘技术的配料系统；集解包、输送、计量、配料、记录、监测、收尘等功能于一体。

2.1 电气控制部分

（1）上位计算机，安装了由组态软件编好的程序放置于控制室内，主要用于对配方的选择和设定、对配料过程的监测、对报警信号的处理、对配料数据的调取。

（2）可编程控制器，安装于电控柜内，用于配料系统的流程控制。

（3）称量仪表，作为工业控制终端以及专门的配料控制器安装在控制柜内，是用来控制一种或多种物料的配制的微电脑系统。

（4）变频器与电位器，安装于电控柜或现场控制箱内，分别用于控制螺旋输送机和电磁振动给料机的无极调速给料。

（5）触摸屏，可作为备选辅助设备安装在控制柜或现场操作箱内，用于现场控制和实时监测。

2.2 上料破拱部分

（1）粉末冶金所用原料上料时易形成扬尘，因此解包器要与集尘机配合使用。主要模块：①自动检测装置，即在开关门上安装行程开关，开门集尘机工作反之则停止；②滤芯反吹装置，储气包内的正压气体通过膜片阀，定期对滤芯上附着的原料粉尘进行反吹回收；③解包器下料口下方带有不锈钢过滤网，网孔大小10*10以上以易于落料并挡住误操作而落入的杂物。

（2）粉末冶金所用原料流动性较差易于起拱，因此破拱装置必不可少。主要有：①电磁振动器，适用于流动性相对好的原料；②气吹破拱装置，适用于密度小流动性差的原料。根据起拱特点决定气吹头的个数、排列方式和气吹频率；③搅拌破拱装置，适用于密度大流动性差的原料。根据起拱特点选择搅拌点的位置和搅拌叶片的形状；④振动料斗，适用于流动性极差的原料。

2.3 喂料计量部分

（1）精密喂料是配料成功的关键，适用于粉末冶金配料的喂料机主要有螺旋输送机和电磁振动给料机。主要应用方式有：①单独螺旋输送机或电磁振动给料机，适用于精度要求不高的原料；②大螺旋输送机配微量螺旋输送机，适用于量大、精度要求高和密度大的原料；③大螺旋输送机配微量电磁振动给料机，适用于量大、精度要求高和密度小的原料。

（2）计量部分一般采用圆形或方形计量仓，仓上配有称重传感器、排料阀和振动器。注意设计：①在规定量程内，尽量选用小量程的传感器，以提高系统的计量精度；②尽量减少喂料机出料口与计量仓之间的落差，以减小原料的提前量而提高计量精度；③在喂料机与计量仓之间配挡料阀，以挡住计量完毕而意外落下的原料，从而提高计量的可靠性。

2.4 监测校核部分

（1）监测部分：①阻旋料位计对原料仓的料位监测。低料位报警则需上料，高料位报警则停止上料；②控制仪表对计量仓的物料检测。启动喂料机后如发生起拱，计量仓持续无物料落入时，控制仪表反馈信号给破拱装置以启动破拱。

（2）校核部分：①仪表对计量仓排料后残余物料量进行核对，如超出允许误差范围则启动声光报警，人工干预后停止报警并继续进行配料流程；②仪表对排至混料机的总物料量与之前所有单个计量仓称量量之和进行对比，如超出允许误差范围则启动声光报警，人工干预后停止报警并启动混料流程。

2.5 集尘除尘部分

（1）集尘部分是用单个带反吹滤芯装置的集尘机，对同一种原料的解包器处、喂料器喂料处和计量仓下料处除尘与回收装置。必须是一种原料配一台集尘机，其出风口接工厂的总除尘系统的负压管道。

（2）除尘部分是相对集尘部分而言的，就是对集尘部分没有涉及到的扬尘处进行收尘的装置。因为其收集的为混合物料或灰尘没有利用价值，所每个收尘单元可直接接工厂的总除尘系统的负压管道。

3 结论

本配料系统通过以上功能模块的协调工作，能很好得完成粉末冶金原料的配料任务。自投入使用以来运行高效稳定可靠，人机界面友好，系统软件易于升级，现场环境干净整洁。为工人创造了高效、舒适的工作环境，为企业提高了效益、降低了成本，为我国粉末冶金行业的转型升级提供了有力支持。

参考文献

[1] 宋建成.PLC控制和应用[M].科学出版社，2002.

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关键词：连铸;新工艺;电磁加热;电磁搅拌技术;

Abstract: In the opening, this paper introduces the technological process of continuous casting, and then mainly expounds the application of the new technology of continuous casting in the practice of steel plant, the development, application and new circumstance of continuous casting technology in China.

Keywords: continuous casting; new technology; electromagnetic heating; electromagnetic stirring technology

中图分类号：TF777.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

高效连铸机在我国的发展, 已经逐渐走向成熟。可以说国内高效连铸核心技术的研究攻关已取得了突破性的进展, 无论是改造或新建的高效连铸机, 在拉速、作业率、铸坯质量方面的指标均达到相当的水平。但是, 与国外高效连铸相比还有差距, 而且国内各生产企业的高效化水平也参差不齐, 反映了各企业在综合技术应用上的差距。若能把近几年出现的一些新的连铸技术综合应用到高效连铸机上, 势必会促进其进一步发展。

1.连续铸钢工艺流程简介

连铸是把液态钢用连铸机浇注，冷凝，切割而直接得到铸坯的工艺。它是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢生厂车间的重要组成部分。连铸生产的正常与否，不但影响到炼钢生产任务的完成，而且也影响到轧材的质量和成材率。

一台连铸机主要是由盛钢桶运载装置，中间包，中间包车，结晶器，结晶器振动装置，二次冷却装置，拉坯矫直装置，切割装置和铸坯运出装置等部分组成的。浇钢时把装有钢水的盛钢桶，通过盛钢桶运载装置运送到连铸机上方，经盛钢桶底部的流钢孔把钢水注入到中间包内。打开中间包塞棒后，钢水流入到下口用引锭杆头堵塞并能上下振动的结晶器中。钢液沿结晶器周边冷凝成坯壳。当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，带有液心并和引锭装置连在一起的铸坯在拉坯机驱动下，离开结晶器沿这由弧形排列的夹辊支撑下移。与此同时，连铸坯被二次冷却装置进一步冷却并继续凝固。当引锭装置进入拉矫机后脱去引锭装置，铸坯在全部凝固或带有液心状态下被矫直。随后在水平位置被切割成定尺长度，置放于运坯装置上运送到规定地点。上述整个过程是连续进行的。

2.钢铁厂应用的连铸新技术

连铸新技术主要体现在: 连铸机的高生产率(作业率、拉速、设备可靠) 和连铸坯的质量(铸坯洁净度、铸坯表面缺陷、铸坯内部缺陷)。

1）日本:

日本金属材料研究开发中心开发成功连铸新技术, 它利用电磁加热的作用, 使铸坯的表面质量大为提高。连铸坯表面易生成缺陷, 为生产高精度表面加工的汽车用钢板和螺栓用特殊钢, 铸后需先将铸坯进行冷却并由人工对缺陷修复, 再加热后供轧机轧制。新工艺则在连铸机结晶器的背面加上线圈, 对钢水施加交变磁场加热, 可使铸坯表面和结晶器间的改善, 从而有利于表面质量大幅度提高, 可取消冷却后人工修复和再加热工序, 不仅缩短了生产周期,且可节约能源7%。

2）武钢:

武钢采用了一系列的连铸新技术来提高武钢产钢质量，如电磁搅拌技术(EMS)，动态轻压下(ASTC) 技术等。在电磁搅拌技术中武钢主要针对以下进行改进：

a.提高等轴晶率

EMS 对于促进“结晶雨”的形成、增加等轴晶区域、减少中心宏观偏析有着显著的作用。实践表明在硅钢上使用电磁搅拌技术(EMS) 可使连铸坯中的等轴晶率(在铸坯恒断面上等轴晶区占的空间) 达到50%以上。如图一：

图1 使用电磁搅拌后的铸坯横断面组织

图1 反映了EMS 对提高等轴晶率的显著作用。武钢通过在无取向硅钢上使用电磁搅拌技术,大幅度减少了硅钢在轧制过程中的瓦楞废品,提高了硅钢的成材率,取得了良好的效果。

b.降低铸坯的中心偏析

连铸板坯在凝固的过程中会产生“搭桥”的现象,中心偏析主要是由于凝固坯壳冷凝收缩以及鼓肚引起负压,促使糊积区树枝晶间富含有杂质元素的钢液流动而形成中心偏析。使用EMS 时,柱状晶区长度减小,铸坯中间V 形偏析的形式也由单个大型转变为接近于密布型。图2 和图3 所示为同钢种连铸时使用EMS和未使用EMS 的铸坯中心偏析对比。

由图可见,使用电磁搅拌技术可明显改善连铸坯的中心偏析,特别是在中碳低合金中厚板钢的生产过程中效果尤为明显。

3）宝钢:

宝钢股份公司技术中心研发出以下连铸过程控制新技术,已在宝钢成功使用。

a.连铸坯内部质量自动分析技术

利用模式识别技术识别偏析、内裂,依据规则自动对板坯内部进行信息提取和缺陷判级,判别准确率达95 %以上,且具有图象压缩、长期存储等特点。

b.新型结晶器液面控制技术

该技术采用主动控制、补偿高级算法,大大提高了系统的鲁棒性。对抑制液面波动,特别是中频以下干扰(小于011HZ) 而引起的波动,效果明显。

c.柔性过程数据采集平台技术

该技术基于原系统传感器信号,但对原系统无干扰,安全性高。可以不同采样频率和数据组合、多采样任务并行等方式动态采集数据,速度达毫秒级,且采样频率和精度完全能满足生产和科研的需求。

d.连铸切割诊断技术

接触式测长装置随时间磨损精度降低,严重时会发生故障。采用该技术无论切割机在切割或待机状态,均可实时显示误差,并对板坯切割未断而行进、板坯超长及系统故障等报警,避免设备事故。

e.连铸动态过程案例分析系统技术

系统由数据库、可视化界面、软测量等部分组成,能记录多种生产过程数据,重现生产过程,可以板坯号、炉号、时间等为关键字进行检索,是分析板坯缺陷提高质量的有效技术工具。

3.我国连铸新技术的发展应用及前沿技术的开发出现的新情况

1)轻压下技术:

轻压下可以减轻铸坯中心偏析缺陷, 它主要针对铸坯在末端产生的凝固收缩。奥钢联推出的SMART技术在韩国浦项制铁应用获得了明显效果。在国内, 鞍钢一炼钢的板坯连铸机已具有应用轻压下的条件, 宝钢、武钢采用二冷区辊缝收缩技术对改善板坯内部质量也有了成效。

2)方坯电磁搅拌技术：

因为进口设备昂贵, 使用寿命较短, 电磁搅拌器在2000年以前推广比较迟缓, 仅在一些大型钢厂、国家重点工程项目上有进口配套。2000年以后的几年, 电磁搅拌器已开始在各大钢厂普及, 但推广配置好、使用好的电磁搅拌器, 还有许多工作要做。

3)板坯电磁搅拌和电磁制动:

板坯电磁搅拌和电磁制动目前实施还有些困难, 仍需进一步开发。

4)薄板坯连铸-连轧开发钢种:

目前这些生产线尚不能生产如汽车面板等品种的薄板材。电磁技术在薄板坯连铸中的应用主要是电磁制动。

5)中间罐冶金: 尚有开发空间。

6)结晶器内软接触技术:

利用电磁技术在结晶器内产生电磁推力, 使凝固坯壳与结晶器壁出现软接触, 从而可以减轻拉坯阻力, 提高拉速, 改善铸坯表面质量。突破这项技术难关,将使连铸技术实现一个飞跃。

4.结语：连续铸钢技术是一个系统工程, 要综合应用连铸新技术, 才能促进高效连铸的更大的发展。

参考文献：

[1]蔡开科，连续铸钢.（M），北京：科学出版社，1990

[2]王雅珍，张岩，刘术国等，新编连续铸钢工艺与设备（M).北京：冶金工业出版社，1996

[3]刘炳宇,刘昆华. 转炉—连铸工艺生产重轨钢的实践. 武钢科技, 2002

[4]李宪奎，张明德，连铸结晶器振动技术（M），北京：冶金工业出版社，2000

[5]魏军,等. 炼钢-精炼-连铸工序生产高碳钢的质量控制.炼钢, 2000

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关键词 直流滑线 整流 停电保磁 天车

天车的电磁系统在钢厂主要用于吊运成品钢p钢坯p钢锭等材料并需停电保磁的场合。以往天车的电磁系统都是整套安装在天车上，在天车的使用过程由于车体震动较大，容易造成变压器的损坏，。天车的直流滑线技术可以为天车的吸磁系统可以提供稳定的直流电源，。

1直流滑线系统的工作原理

1.1直流滑线的控制部分，由整流部分和充电部分构成。

1.1.1整流部分：

由3相AC380V电源经整流变压器降压，并经三相桥式整流，输出直流220V电压，向滑线送电，为起重电磁铁提供正向励磁和反向消磁电源。吸料时，1KM吸合，整流桥输出电压正向给起重电磁铁励磁。放料时，1KM释放，2KM吸合，电压反向馈入电磁铁，达到反向消磁的目的，消磁时间由1KT 延时释放的时间确定，见图1、图2。

1.1.2 充电部分：

由3相AC380V交流输入，经整流变压器降压，通过三相智能整流模块整流，三相智能整流模块由控制板提供控制，给蓄电池提供0～260V可调节的充电电压；对蓄电池组进行自动充电，并具有过充、过放保护功能，见图3。

2直流滑线系统的设备安装与操作

2.1设备安装：在确保安全距离的情况下，将角钢滑线安装在天车梁腹板的加筋肋板上，通过电缆将直流电源引到滑线上；整流设备、停电保磁设备、蓄电池及蓄电池箱安装在地面便于维护通风条件较好的地方，减少天车行走过程中，车体震荡对设备的损伤；表计箱、控制器安装在驾驶室或操作室内；电笛安装在驾驶室或操作人员容易听见的地方。

2.2吸料操作：为保证安全，首先应将控制器手柄置"放料"位置，检查电源是否符合要求；观察充电状态、充电电压、充电电流，当充电状态强充转变为浮充电状态一定时间后，表明蓄电池充电已充满，随时可以投入运行，将电磁铁运行至被吸物料上，将手柄置"吸料"位置，吸取物料，将电磁铁运行至应放物料位置，将手柄置"放料"位置，电磁铁放料，放料时间为2到3秒。

2.3停电试验： 将电磁铁所吊物料运行至指定位置过程中，如遇电网停电或主整流部分故障，使馈至电磁铁电压下跌到一定值；或人为关掉电源，备用电源立即自动投入，以保证被吸物料不致落下，表计箱中指示灯亮，电笛鸣叫报警。

2.4上述操作完成后，则可将电磁铁下至指定地点，将控制器手柄至"放料"位置，放下物料，将自动空气开关关掉，以免不必要的放电和意外故障发生。

3 应用效果分析

为了体现直流滑线技术在实际使用过程中的优越性，通过某钢厂天车吸磁系统中使用直流滑线技术的前后进行比较试验，获得对应的试验数据如图所示：

从统计图中可以看出，自7月份直流滑线系统投入使用后，天车吸磁系统运行情况良好，故障停机时间显著减少。

4结束语

直流滑线技术的投入使用，大大降低了天车吸磁系统的设备故障停机时间，设备的损耗量明显减少，对应的维护工作量大大减少。达到了降低故障停机时间、提高稳定运行效率的目的。

参考文献

[1]曲学基.电力电子整流技术及应用.电子工业出版社，2008.

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关键词：高合金钢；喷铁粉切割；品种生产能力

中图分类号：X75 文献标识码：A

宝钢特钢韶关有限公司炼钢分厂连铸工序大方坯连铸机生产线是2010年从意大利达涅利公司引进并于2011年10月建成投产的。年设计棒材105万t，过程采用二级计算机控制。其主要设备有：大包下渣检测、中包液位自动控制、结晶器液面自动控制、结晶器电磁搅拌技术、末端电磁搅拌技术、动态轻压下技术、喷号机自动喷号技术等。

1.市场紧缺分析

（1）随着国家工业化振兴，国内制造业崛起，用于加工制造备件的合金模具钢变得日益紧缺。不少备件制造商不得不到各钢厂抢购，甚至不惜买回些切废料进行切分筛选。

（2）众所周知，高合金模具钢因合金加入量大，损耗高，过程控制难度大。特别是铸出的坯子难切断。

因高合金模具钢中含有较多的铬，高温下切割不锈钢易产生熔点黏稠的铬氧化物，黏附在切口面上，阻碍切割氧和铁的反应，从而使火焰切割过程中断，所以在切割过程中向切割区域加入铁粉助燃，以达到切开材料的温度。

通过清洁、干燥的压缩氮气，采用负压射吸方式，经过不锈钢管将铁粉均匀地输送到割嘴前端的铸坯上。在切割中通过同步喷出铁粉起到助燃助熔作用，增加切割燃烧时的氧化反应，对被铸坯进行预热，并借助铁粉在火焰中强烈的氧化反应释放出大量热能，使割口上部产生熔化并同时生产熔渣，把割件上部温度传到割口下部，才能顺利完成切割。致使很多钢厂生产不了，小部分能生产的也不愿意冒险生产。

（3）宝特韶关大方坯连铸机目前装备水平已经达到国内较高水平，若能进一步优化切割工艺，开发生产出像高合金模具钢类似的市场紧缺的钢种，必能进一步增强市场竞争力，实现效益最大化。

2.设备改造必要性

（1）铁粉罐改造必要性。

2014年曾在大方坯连铸机进行了加装切割喷铁粉装置来满足高合金钢的切割要求，但使用效果不理想，主要存在以下问题：

①粉罐体高、罐口小，铁粉加入困难。罐体顶盖用螺丝紧固，拆装麻烦易漏气；

②铁粉加入时间长，每罐加入50kg铁粉耗时15min以上；

③每次恢复使用调试时间过长，需6h～7h以上；

④粉罐体底部为半球形，切割中不利于下粉，切割结束不能很方便地排粉导致积粉多，既容易受潮污染罐体又造成浪费；

⑤下粉开关皮囊橡胶容易硬化，造成关不死而漏粉；

⑥气动元件及管路简陋，管路容易漏气，电磁换向阀阀芯易堵塞，导致喷射不畅或一直漏粉关不死；

⑦管路及喷嘴定位装置设计不合理，无法准确快捷有效地对准切割嘴火焰，影响切割成功率；

⑧下粉皮囊橡胶开关不可靠，导致送粉介质氮气压力难控制，压力小皮囊橡胶开关关不死漏粉，压力大将切割火焰吹斜。

配备铁粉罐如图1所示。

其外型如保温壶，上顶是盖板，用螺丝拧扣紧，内置有铁粉过滤滤芯，下底为圆弧底形。这种设计首先在线加铁粉时很麻烦，每次要先拧松螺丝，开盖将铁粉倒入。因内置过滤滤芯，线上补粉效率低。其次，因罐底为圆弧状，铁粉消耗到距罐身1/3时，铁粉出粉量变少，被迫又要再添铁粉。因而每浇次生产结束罐内余粉量大，浪费多。

（2）吹氩气管路系统改造必要性。之前氮气管路系统全部使用铜管硬连接，气压大或稍有碰撞，接头处就会出现松脱而漏气、漏粉的现象。所以必须改变氮气连接方式，以保证生产过程没有漏粉漏气现象。

3.改造的内容

（1）O备的改造

2016年11月对铁粉罐改造。将原来圆柱体形改为圆锥体。粉罐罐体底部为圆锥体，既有利于下粉，又可以减少铁粉残留；粉罐罐体采用碳钢材质，但内表面必须镀铬处理；罐顶开口大，与罐体直径等同，顶盖开启要方便快捷，加粉方便；喷粉电磁阀采用德国FESTO产品，稳定耐用。如图2所示。

改造后实现了拆装方便快捷、加粉速度快、密封好不漏粉，铁粉利用率高等。

氮气管路改造。将原来硬管连接改换用金属软管连接，既方便安装，又防止接头松脱漏气。

（2）工艺上进一步优化

①开浇前务必调试至切割正常。

通常安排每流吊放条冷坯来试切，要求达到以下3点：火线正；能切穿；切缝上口不积粉，切缝下口熔渣净。试切过程经常会出现以下两种情况：没铁粉出和切坯切不断。

没铁粉出有3种可能：罐子没铁粉了，需补加；管路被结块铁粉堵塞，需敲击罐体将结块物震落排出；控粉电磁阀失效没打开，通知电工检查处理。

切不断坯有两种可能。喷铁粉头角度偏大，致火焰吹斜，切到前限位时切缝下口仍有部分没切到。此时需将喷粉头角度调小，适当带点角度后用切割氧产生的气流将铁粉抽吸入为最佳。另一种可能氮气气压过高，气压过高同样会将火焰吹斜，致枪到前限位，切缝下口扔余有部分没切到。这时需调小氮气压力，依据现场具体情况，一般各流总管气压控制在4～5bar，进入罐体的气压控制在1～2bar。

②扎引锭。

高合金磨具钢材质偏硬，致时常有坯头卡死在引锭头脱不下来的情况。此时扎引锭应注意两点，一是要保证引锭头马蹄口及铜管壁，应采用高温剂替代菜籽油；二是扎引锭可适当多放入些铁屑，阻止钢液与马蹄口黏结。

③开浇。

因模具钢合金含量高，切割时烟气浓度大，同时起切看不到其他流进枪情况。因此开浇时应错开流子来开。

结语

生产高合金模具钢种风险相对较高，我们应综合考虑、预防为主，积极通过各种控制手段，逐渐降低风险率。从而实现铸机“稳定，顺行，高产，长寿，高效益”的生产目标。

参考文献

[1]中国钢铁工业协会.钢材市场需求预测及钢铁工业发展战略的若干建议[J].中国钢铁业，2003（9）：7-15.

[2]郑沛然.炼钢设备及车间设计[M].北京：冶金工业出版社，1996：11-23.

[3]孙江.钢铁厂技术培训参考丛书[M].北京：冶金工业出版社，1981：31-55.

篇6

关键词：无磁材料；弱磁材料；磁天平；磁导率；磁化率

引言

所谓的无磁材料，具体的说指的是那种不具有磁性的材料，像是最常见的铜铝等。而弱磁材料，指的是那种磁性非常低的材料。在过去的时候，当我们设计零件的时候，非常关注永磁型物质的性能，对于那些没有磁性的物质的性能却在很大程度上忽略了。不过由于当前时期，电子工艺不断发展，此时电子设备开始朝着小型化以及高精确性方向发展，这时那种没有磁性的物质的性能对设备的特性影响就变得非常受关注了。目前很多行业都使用无磁材料，比如我们国家的国防工作。潜艇中所用的系列无磁不锈钢，导航系统所用的铜材，铜漆包线、铝材、钛合金、陶瓷等全部属于无磁物质，这些物质的磁导率等特性会对设备的精确性等产生非常明显的影响。通过长久的开展无磁材料性能测试工作，我们发现了非常多的问题，很多的使用人都不熟悉此类物质的特性，也不知道怎样检测它们的性能，在选择以及运用的时候不知道怎样测试它们的品质，最终的后果是使得设备不符合规定，有的根本不能正常使用，最终只能再次检查，这就在无形之中加大了材料的浪费率，而且浪费时间和金钱。作者在这个前提之下，具体分析了无磁以及弱磁物质的性能测量工作。

1 测量方法研究

文章讲到的磁性指的是无磁以及无磁物质的磁化率以及剩磁等数值，我们常使用磁天平、振动样品磁强计和磁通门磁强计等来测试，它们的原理并非是完全一样的。

1.1 磁天平的测量原理

磁天平的基本原理概括来说就是通过非均匀磁场作用在磁性物质上的力的测量，以此来获取磁性数值的一种措施。按照测量措施来区分的话，它又可以分成古依法和法拉第法等[2]。古依法测量原理，将横截面积均匀的长棒状样品悬挂在天平挂钩上，并放置在由电磁铁产生的磁场中，要求样品下端处于电磁铁两极头的中心点，上端处于在磁场零点处或是接近零点处。

1.2 振动样品磁强计的测量原理

振动样品磁强计是基于电磁感应原理制成的仪器，其有两个种类。一种是被磁化的样品在包围它的测量线圈中或在两个串联反接的线圈之间以某一频率作往复运动，将得到的感应电动势积分，输出与磁通量变化成正比的电压。第二种类型的振动样品磁强计是采用小样品在探测线圈之间做小振幅振动，这时样品可视为一个磁矩为m的磁偶极子，探测线圈感应由于样品振动而带来的磁偶极子场的变化，可以推出线圈的感应电势与样品的磁化强度成正比[2]。

1.3 磁通门磁强计的测量原理

磁通门磁强计是一种弱磁测量仪器，它是一种以铁磁材料在恒磁场和交变磁场同时作用下的非线性物质为基础的，利用电磁感应定律而制成的仪器[2]。其灵敏性非常高，不过在使用的时候要借助屏蔽技术排出磁场干扰。使用这个措施无法得知磁绝对数，只能用来相对对比。

2 几类测量措施的比对

2.1 测量范围简述

在无磁、弱磁材料的磁性能测量中，主要测量的磁性参数是磁化率、磁导率和剩磁，采用的仪器有振动样品磁强计、磁天平和磁通门磁强计。其中磁通门磁强计在采用静磁屏蔽技术排除干扰磁场后，能够直接的测试剩磁。振动样品磁强计和古依天平则都可以用来测量磁化率、磁导率，不过它们的应用范围并不是完全一样的，在具体的工作中要结合样本的类型选择正确的设备。振动样品磁强计适用于测量各种无磁不锈钢的磁导率、剩磁等磁性参数，测量磁化率时精度可达到10-7。古依天平则适合于测量铜材、铜漆包线、铝材、钛合金、陶瓷等大部分无磁、弱磁材料的磁化率及磁导率，它规定样本磁化率控制在10-4-10-7之间，无法用来测试那些磁化率较明显的物质。虽然振动样品磁强计和古依磁天平在测量磁导率时的精确性差不多，不过因为前者可以测试较小的样品，所以它更加受到人们的青睐。

2.2 测量过程控制与数据处理

我们都知道，由于无磁类物质的磁性非常弱，所以，我们在测试的时候必须使用灵敏性较高的设备，而且测量的时候也要认真处理数据。使用相同的设备测量相同的样品，如果数据处理的不一样的话，最终得出的结果必然是完全不一样的。具体来讲，我们在工作中必须要确保样品磁洁净，禁止携带各种杂质以及灰尘。而且要确保设备的零件洁净。

除此之外，还要认真处理数据。假如使用的是振动样品磁强计的话，在处理数据的时候就要意识到退磁因子会对最终的结果有很大的干扰。如果使用的是古依天平的话，在使用二乘法计算导磁率的时候，要把每个点的数值放大到规定的区间，此举的目的是为了降低失误。

2.3 样品制备

样本制备工作在测量工作中占据的意义非常重大。它影响到最终数据的精准性。不一样的测量措施，对于样本的制备规定也是完全不一样的。

2.3.1 古依磁天平样品制备

结合古依天平测试理念我们知道，它对于样品有着严格规定，具体来说规定其应该是截面一致的杆状，而且它的长度要足够长。不过在具体的测试的时候，样品也可是圆棒或是板材等，如果使用的是试样管的话，还可以是粉末。一般来说其尺寸要保持在×150左右（单位：mm），较之于别的措施来看，该措施规定的样本尺寸要明显的大很多。

2.3.2 振动样品磁强计样品制备

振动样品磁强计对于样品的形状有着严苛的规定，通常规定其为圆形或是片状。而且它的重量也不能够超过0.29。

2.3.3 磁通门磁强计样品制备

此类措施对于物品的大小以及形状等没有严苛的规定，不过因为磁强计无法得知材料剩磁的具体精确数值，所以我们只可以相对来看，为了保证精确性较高，我们一般规定被测试的物品最好是和样品的大小以及形态等相同。

3 结束语

当前时期，无磁以及弱磁物质已经被大量的应用到我们国家的经济建设工作之中，比如国防方面以及精确性设备的制作方面。对于很多意义重大的设备来讲，为了降低它们被发现的概率，我们在制造的时候多是使用无磁性的物质，比如潜艇就是使用钛合金。在越来越向小型化、高精度化、高稳定性发展的电子设备中所使用的无磁、弱磁材料的磁性能对保证产品的精度和稳定性方面起着不可替代的作用。因此，我们必须认真研究无磁物质的测量以及筛选工作。作者具体分析了常见的几类测量措施，其中振动样品磁强计和磁天平都可以用来测量无磁、弱磁的磁性能，前者适合测量磁导率相对较大的材料，后者适合测量磁导率较小的物质。

参考文献

[1]冶金工业信息标准研究院，中国标准出版杜第五编辑室.高温合金.精密合金，耐蚀合金标准汇编[M].北京：中国标准出版社，2006.

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关键词 电磁辐射；煤岩动力灾害；煤与瓦斯突出；冲击地压

中图分类号：TD324 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0083-02

随着我国煤炭开采历史的增长，矿井的深度越来越深，随之而来的是越来越显著的煤岩动力灾害（主要包括煤与瓦斯突出，冲击矿压等）。虽然近年来我国百万吨死亡率逐年下降，但由煤岩动力灾害产生的直接或间接事故已约占全年煤矿事故的2/3，直接导致煤矿安全、经济的严峻态势，所以建立健全有效的动力灾害预报系统对煤矿和工人都有重要的意义。本文所描述的煤岩电磁辐射（EME）法就是一种近年由中国矿业大学率先研究应用的新方法。

目前，我国对冲击地压的监测方法主要有钻屑法、顶板动态仪法、钻孔应力计法等方法，这几种都属于接触式间接反映岩体应力变化的探测法，具有相对较明显的缺陷：钻屑法要想达到较高的预测精度需要较大范围的打孔，工作量较大，而且，其计算要求的数据都与人工的操作时间性有较大关系，相对误差较大；顶板动态测量系统则是在顶板外壁有较显著变形才能被人警觉，达到其极限报警值时往往发育接近完成，而钻孔应力计法一方面在测量过程中对密封要求高，另一方面，本身打孔测应力就对对煤岩应力有一定的破坏，所以结果定与实际情况有出入。

而电磁辐射法则是一种非接触可连续预测的方法，实验验证和实际应用效果都很好。

1 电磁辐射（EME）预测法基本原理

电磁辐射（EME）方法是一种地球物理法，其发现和研究首先是由前苏联的科学家在研究岩石的形变时发现的，主要应用于桥梁隧道等工程方面，后来经过发展才应用于煤矿及其他有电磁辐射现象的地方。

煤、岩等其他一些固体中都含有束缚态的带电离子和呈自由态的带电电子，当其受到外部应力压迫时，因受载的不均匀，煤体或岩体的各部分发生不规则的变形及其破裂，导致固体内部电荷发生迁移，而裂缝的发展也会带动带电粒子的变速运动，这样就会产生电磁辐射的现象。研究已经表明当应变不均匀时，自由电荷与压缩区域的压力是成正相关的，这样高浓度的自由电荷必然会向低浓度区域扩散，这样电荷的电场在运动中产生磁场，从而产生电磁辐射。在实际中已经发现：应力越集中，变形破坏过程越强烈，的到的电磁辐射信号越强，集中量化指标体现在电磁辐射强度和脉冲。

在煤矿应用EME方法预报地压危险时应用的方法如下：

1）临界值法。这种方法是在地压危险较小或没有的区域布置测量点，连续观测10个班的数据，然后将监测到的电磁辐射值、脉冲的个数、电磁辐射的幅值平均值平均，之后乘以系数k，得到的数据即作为为临界报警值。系数取值一般为1.4～1.5。

2）偏差方法。这种方法是以前一班监测到的电磁辐射的平均值为基础，以当班实时监测到的数据减去基础值得到差值，和基础值比较，从而事先预警。

2 电磁辐射（EME）预测法的优势

与传统的预防冲击地压的方法来比，电磁辐射（EME）的预测有明显的优势。

首先符合煤矿自动化发展的方向，它不需要打钻等一系列费时费力的强体力劳动，在一定程度上解放了生产力，节省财力。

再者，与传统的方法相比电磁辐射（EMS）预测突出的系统为非接触式的，能够克服煤岩体在空间分布不均、时间上不稳定等因素的影响，在不额外扰动煤岩状态的前提下，不占用较多人力实现大区域动态连续实时的监测；

而且，相对传统的监测方法，电磁辐射（EME）法可以使用远程控制系统：EME方法反应灵敏，即使煤体发生缓慢的变化也会有信号显示，其监测到的井下各区域电磁辐射强度和脉冲能够综合反应煤岩的变形破裂情形，现代系统结合PLC显示器和工业网络，根据电磁辐射预测法基本原理，主要对这两项指标的监测数据进行人机对话或临突阈值系统自动作的方法对实际区域情况做出反应。

3 现场实验及应用描述

中国矿业大学教授钱建生、王恩元曾对电磁辐射法在煤矿的应用做过很多的验证，经过他们在平煤集团的研究表明：当一个煤层很稳定没有突出可能时，其煤岩电磁辐射强度很弱，脉冲数很少，应用EME方法几乎得不到数据；而当仪器测得的煤岩体的电磁辐射的信号变强，脉冲数随时间变高时，此时的煤体有较大的突出危险性，这时采取一定的措施就可以避免发生事故。通过长时间的观测以及实验分析得到的集团某矿的临突电磁辐射强度值和脉冲数值在后来的一系列预测预报中得到验证，是完全可靠的，这也说明EMS法在预防区域的煤岩动力灾害是可靠的。

抚顺某矿选择78002号二期、-680m东、西探巷及78002号初期回采未受保护的40m煤柱等地点利用电磁辐射预测法进行重点测试。在四个月的测试中，对54个测站，81个测点，共测试数据4800余批，500多万组数据，历经1.5级以上矿震29次，从每次矿震前的测试结果中得到的结论：矿震与电磁辐射强度不是线性的，但是其测试数据表现出一定的变化规律“电磁辐射强度出现连续、密集、大幅度的振荡”。通过分析知道，电磁辐射能量在一段时间内平稳上升时预示着冲激能量集聚，当其达到一定数值时，预示该地段具备了冲击地压发生条件。

应用电磁辐射法很好的是徐州三河尖煤矿。该矿自1911年9月首次发生冲击矿压以来，到2001年累计发生破坏性冲击矿压达25次，仅在西翼坚硬顶板区发生冲击矿压为19次，累计破坏巷道1700多米。中国矿业大学曾运用KBD5电磁辐射监测仪在该矿进行了电磁辐射预测冲击地压的试验与应用，取得了非常满意的结果，使该矿回采速度明显提高，实验结果显示：当煤矿某区域来压明显时，对应区域的电磁辐射就对应的出现辐射异常，具体的对应关系表现为，矿压越大，电磁辐射强度明显增强或出现强烈的振荡，实验过程中有3次预测有危险后采取了措施，未发生冲击地压，而在某先未采取泄压或泄压不完全的地方发生了突出，得到了验证。在根据EME预测无危险区域，未经任何认为干预，也没有发生冲击地压。现在该矿应用KBD-5电磁辐射仪，具体采用电磁辐射的临界值预测方法和变化率预测方法，在具有高度冲击危险条件的9112工作面和9202工作面成功地进行冲击矿压的检测与控制，并且在该矿《冲击矿压控制管理细则》中规定，当检测点的幅值达到80mV、脉冲数增加1倍及以上时，查明该区域范围，并分析该区域冲击矿压危险性，如果处于临界状态，则立即组织卸压，实现安全生产。

4 结束语

现在对煤岩电磁辐射现象的微观解释还不是很系统，这可能对EME方法在其他也有电磁辐射的领域应用会有一定的约束，但是基于煤岩电磁辐射法（EME）对煤矿煤岩动力灾害的监测、预报系统理论及实际应用都已经确定是可行的。而且这种应用的意义不仅在煤矿，对于地下交通正在加紧建设的中国来说也是很有借鉴性的，若能够有所突破，建立一套普适的系统将是一个非常有意义的科研课题。

参考文献

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[3]阚士凯，张扬，朱劼，等.电磁辐射技术在煤矿系统中的应用[J].山西焦煤科技，2010.

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[12]张周权，吴兴荣，陈立高.煤矿冲击矿压控制技术——三河尖矿模式[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

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关键词：管道式压电超声发生器；超声空化场；干法磁选；筒式磁选；磁选柱；超声波信号源

1.引言

随着科技进步和生产的需要在冶金、化工、医疗、电子等领域对磁选铁粉的品味要求越来越高，目前生产超纯铁精粉工艺大多采用多段磨矿、选别，多种选别方式的细磨、深选流程工艺复杂，生产成本较高使企业在激烈的市场竞争中无法得到 良好的发展契机。而探索一种简单的低成本磁选工艺也就十分具有应用价值。

超声磁选作为一种新型的磁选工艺对矿浆的精提纯有着独一无二的分选优势，随着近年来对超纯铁精矿的需求日益增加，超声磁选工艺技术从实验室到工业化应用就成为科研工作者研究的首要任务。

2.超声磁选柱系统示意及工艺流程图

2.1.超声磁选柱的分选原理

超声磁选柱[2]的分选就是将原矿当中的磁性颗粒和非磁性颗粒在合力场作用下做水中上、下循环往复漂洗运动并在此过程中以超声空化场的作用而实现的颗粒分离筛选过程。

具体过程如下：矿物颗粒在分选桶内主要受到重力、浮力、流体动力、流体阻力、超声场力和电磁力的联合作用。在脉动的磁场力作用下聚合的磁团可能将单体脉石包裹在其中，此时磁团聚下沉，随着外磁场的消失，磁团聚会散开，脉石会在流体动力、浮力和自身重力和超声空化场力的复合作用下溢流成为尾矿。从而改善了磁选柱缓流漂洗除脉石涤荡力弱小，难以克服与磁性颗粒黏着及大颗粒脉石逆流交换产生沉降造成单体脉石混杂在铁精矿中一起被选出的问题，选别效果大大提高。

2.2.超声磁选工艺流程

2.3.在线压电超声磁选柱系统示意图

3.超声磁选柱铁矿浆精提纯实验设备及实验结果

3.1.实验设备：主要由超声波信号源（2KW）、管道式超声波发生器（28 kH z、40 kH z）直径300磁选柱，电磁式脉动磁选电控柜、矿浆循环泵、矿浆槽、流量计、电磁阀等组成。

3.2.实验结果

普通磁选工艺与超声磁选工艺试验结果对比表

实验讨论：本实验在多组数据中列举了以上三组数据，在产率接近的情况下超声磁选工艺比普通磁选品味高1.94%～2.53%。

综合本实验的超声磁选柱铁矿浆精提纯装置的各项参数，重点对超声波频率、功率[3]以及磁选参数对磁选指标的影响.通过分析得出如下结论：

3.2.1.磁场强度不变的情况下，超声波频率和功率对磁选均有影响，低频超声比高频超声在精矿品位和回收率均有提高。

3.2.2.磁场强度不变的情况下，矿浆流速在一定范围对超声空化场有较大的影响，流速增加超声空化效果越好。

3.2.3.磁场强度不变的情况下，原矿粒度对超声波磁选也有较大影响，颗粒粒度过细在超声空化作用下精矿品位不能提高，回收率下降明显。

3.2.4.在实验中选择最佳磁场强度、回收率接近的情况下，采用超声磁选比普通磁选铁精矿品位能提高2～3个百分点。

4.结论：

4.1.本超声磁选柱铁矿浆精提纯工艺进一步提高了电磁的利用效率，分选精度和作业效率。

4.2.超声磁选柱铁矿浆精提纯工艺比普通磁选柱工艺的分选精度高，在回收率相近的情况下，铁精矿品位可提高2%～3%。

4.3.超声磁选柱铁矿浆精提纯工艺在冶金、电子、化工、医疗等领域将得到广泛的应用。

参考文献：

[1] 袁易全 。近代超声原理与应用[M]江苏：南京大学出版社1996

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【关键词】煤矿安全变频器干扰抗干扰【中图分类号】TP276【文献标识码】B

Interference and Countermeasures for Mining Frequency Converter

Wang Shuai

（Shenyang Branch of China Coal Science and Industry Group， Fushun 113122， China）

Abstract： The reasons that produced the interference， the type of interference and propagation path were introduced in this paper as well as presenting the countermeasures of anti-interference.

Keywords： mine safety；frequency converter；interference；anti-interference

一、引言

变频器是20世纪70年代初随着电力电子技术、PWM控制技术的发展而出现的一种交流感应电机调速装置。随着科学技术的进步，变频器的功能已日趋完善。变频调速器由于其功率因数高，对电网冲击小，起动平稳、转矩大、调速范围广等优点被广泛用于煤矿行业，给煤矿的自动化生产带来了很大的便利。

变频器在煤矿井下应用日益广泛的同时，也带来严重的干扰问题。由于其IGBT功率模块的高频运行方式，不可避免地产生了大量的电磁噪声，对周边的电子电器产品产生了严重电磁干扰。这导致出现前级电磁起动器、馈电开关、低压保护箱等设备的误动作、控制系统误报警、控制总线误动作等变频器工作时其他系统设备无法正常运行问题，从而造成系统设备故障和生产事故。矿用变频器的安全标志检验中也明确规定了矿用变频器产生的传导干扰和辐射干扰的限值必须控制在一定范围之内。因此必须采取有效措施来抑制或消除变频器的干扰。

二、变频器原理及干扰形成的原因

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。现在使用的变频器主要采用交-直-交方式。先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的主电路一般由整流、直流环节、逆变3部分组成，如图1所示。变频器的输入部分为整流电路，输出部分为逆变电路，它们都是由起开关作用的非线性元件组成的。而在开、停的过程中，都要产生高次谐波，从而使其输入电源和输出的电压波形和电流波形产生畸变。电压和电流的高次谐波成分以各种方式把自己的能量传播出去，形成对变频器本身和其它设备的干扰。

三、变频器的干扰类型和干扰途径

3.1电磁辐射

在交-直-交变换过程中，通过逆变装置工作，将直流变成交流，其输出波形不是完美的正弦波，含有丰富的高次谐波成分，会在通信设备和无线电设备上产生电磁辐射干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术。高载波频率工作的功率器件IGBT的高速切换所引起的辐射干扰问题相当突出。变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞时就会辐射出来。对矿用隔爆型变频器来说，其隔爆外壳是一个屏蔽壳。由于隔爆面接触不可避免地存在极微小间隙，观察窗是钢化玻璃，它们能隔火，但是隔不了磁辐射信号。辐射方式是频率很高的谐波分量的主要传播方式。

3.2传导

3.3感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径，当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力也有限，而该干扰源又不直接与其他导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其它导线或导体内感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合由导体间的电容耦合或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及相邻导体的距离等因素有关。在煤矿井下，对工控计算机和各类自控装置产生的干扰主要是感应耦合干扰。

四、变频器干扰的解决对策

根据电磁干扰的原理，形成电磁干扰必须具备三个要素：干扰源、传播途径、接收器（对干扰信号敏感的设备）。因此，相应的解决对策可以概括为：隔离或抑制干扰源、切断传播途径、降低接收器对干扰信号的敏感性。

4.1使用隔离变压器

所谓隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和变频器之间采用隔离变压器以免传导干扰。电源隔离变压器可以采用噪声隔离变压器、自耦变压器、相位角相差30度的三绕组变压器或多绕组变压器。

其作用有2个：（1）隔离作用，既隔离外界对变频器的干扰，又隔离变频器对外界的干扰。（2）抑制电流跳变或浪涌，当变频器工作在四象限时，如控制绞车、提升机或处于回馈制动时，电能向电网回流，可以避免冲击。

4.2使用电抗器

在变频器输人回路内串人电抗器用来抑制较低谐波电流，根据接线位置的不同，主要分为交流电抗器和直流电器两种。在变频器的输入端串入交流电抗器，根据所接电抗器电抗率的大小，可以消除某些频次的谐波，同时也能起动平衡三相电流和抗冲击电流的作用。该方案价格低，但限制谐波的效率有限，且电抗太大时会产生无法接受的电压降损失。

4.3安装滤波器

在变频器的输入及输出侧加滤波器，可以滤去高次谐波。除传统的无源滤波器（LC滤波器）目前还在应用外，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。它串联或是并联于主电路中，实时从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐电流大小相等，方向与之相反的补偿电流，这样使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿不受电网阻抗的影响，因此受到广泛重视。

4.4屏蔽干扰源

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方式。通常矿用变频器本身用隔爆外壳屏蔽，阻止电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是外部信号控制变频器时，要求信号线尽量短些，采用双芯屏蔽以降低共模干扰，并与电路及控制回路完全分离，决不能放于同一配管或线槽内。将计算机控制单元予以屏蔽，IGBT的驱动单元和控制单元之间使用光纤进行信号传递。周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

4.5合理布线

合理布线能够在相当大程度上削弱干扰信号的强度。不仅可以减小寄生耦合，而且可以使结构简化、调试更加方便、成本大幅度降低。

在布线时，应根据电路要求，按功率大小、信号强弱与性质等因素，分别集中布线。电源线和地线要粗并远离信号线。模拟地、数字地、电源地等各自分开铺设线路，然后成辐射状把它们汇集到一个公共接地点上。控制信号线与动力电缆分开配线，运行现场设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入、输出线以降低共模干扰。

4.6正确接地

实践证明正确的接地可以有效降低变频器对其它设备的干扰。变频器使用专用接地线和专设的接地端子，变频器接地导线的截面积一般应大于2.5mm2，长度应在20m以内，接点要与其它动力设备接地点分开，不能共地。尽量减少接地端子连点的电阻。

五、结语

随着电力电子及微电子技术的新理论、新技术不断在变频器上的应用，变频器的抗干扰技术已成为变频调速传动系统设计、应用必须面对的问题。由于煤矿井下是爆炸危险性的环境，矿用设备的运行必须更加安全可靠。矿用变频器抗干扰技术的不断进步对于提高变频器设备运行的可靠性和增强煤矿安全生产能力具有重要的现实意义。

参考文献

[1]孙传森.变频器技术[M].北京：高等教育出版社，2005

[2]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].第四版，机械工业出版社，2000

[3]刘宏鑫.在采用变频器控制系统中接地问题的研究[J].变频器世界，2002，6（9）：46-50.

[4]李良仁等.变频调速技术与应用[M].电子工业出版社，2004

篇10

摘要：为了加强高钢的产量与质量,在现代钢冶炼期间,各个大钢厂全面使用各种新技术与设备,其中炉外精炼技术就是提高钢质量的新工艺之一。炉外精炼工艺是将转炉或电炉初炼的钢水转移到钢包中进行二次精炼的过程，也称“二次冶金”或炉外精炼。本文简单介绍了炉外精炼工艺的方法即LF法，以及炉外精炼技术的未来的发展趋势。

关键词：炉外精炼技术；LF；夹杂；合金

1引言

随着工业和科学技术的发展,对于钢的力学性能和工艺性能的要求越来越高。特别是一些重要零件，用一般的电炉熔炼得到的钢液质量不能满足要求。因此自20世纪30年代。冶金工作者们开始寻求进一步提高钢的质量的方法，并逐步形成了炉外精炼工艺。

在60年代中期，我国就开始在生产炼钢过程中，使用高碱度炉渣。在出钢期间，采用脱硫的办法冶炼轴承钢，还学会了钢包静态脱气的原始精练工艺，但目前没有精练的设备能够应用其中。在80年代时，我国自主研发的精炼设备也开始投入使用，如LF炉与电磁搅拌设备等，我国各冶金研究所等机构联合研发生产的喂丝机、钢包吹氩与合金芯线，并健全了炉外精炼技术的辅助工艺。并且炉外精炼技术在当前已经非常成熟，精炼工艺全面运用于国内的各钢铁企业，以核心炉外精炼技术为主，并在冶炼特殊的钢中取得了良好的效果和成果。

2炉外精炼（LF）的几个要点

2.1炉外精炼（LF）的介绍

所谓炉外精炼（简称LF）是指钢包中冶炼的全过程，它是真空处理、加热控温、喂线喷粉、吹氩搅拌和合金成分微调等工艺用不同方式组合起来的，并在钢包内二次造还原渣，让钢包内保持还原性气氛，让钢液更加精净。炉外精炼技术是以减少钢中的磷、硫、氧等有害物质在钢中含量，避免出现成分偏析以及有害参杂物。以此来提升钢材的拉伸强度、韧性、屈服强度、塑性、冲击性等机械力学性能。

2.2炉外精炼（LF）能改变冶炼时的液相反应环境

气体是冶炼期间的脱氧和脱碳的反应产物，炉外精炼（LF）是在真空环境下完成的，对化学反应的顺向操作比较有利，工作压力在≥50Pa时，加大真空度对钢液脱气的处理，降低钢中的气体含量。

2.3炉外精炼（LF）能快速完成钢液成分的传输

钢液的传质速度是冶金反应速度快慢的关键，冶炼期间所采用多种混合方式让系统内的钢液流动起来，让熔体内的传热、传质和对流的过程加快，强化钢液内的熔池搅拌，达到钢液化学成分均匀的目的。

2.4炉外精炼（LF）能增加渣-钢之间的反应面积

炉外精炼的各种设备都有搅拌功能、喷粉技术，搅拌的时候能够使渣-钢乳化，细小颗粒、气泡上浮，让冶炼时产生金属元素的熔化、熔解、碰撞等各种金属元素化学反应，增加渣-钢反应面积，提高反应速度，提高合金收得率，炉外精炼就是利用增大渣-钢反应面积提高精练效果。

2.5炉外精炼（LF）精确控制钢水温度、成分

炉外精炼设备有电极加热装置，能够准确的控制钢液温度，同时用吹氩技术把钢水内的含有多种化学元素搅拌均匀，完成合金成分的微调，对化学反应要精确控制，让各种反应保持平衡。并且转炉炼钢和连续铸钢之间有缓冲时间，与连续铸钢形成流畅的冶金生产流程。

2.6炉外精炼（LF）在冶金中的应用

钢厂在炉外精炼（LF）设备添加后，还需要水循环系统，除尘系统和人员投资等添加，让炼钢的冶炼成本不断增加。但钢液化学成分的稳定性也得到了控制，合金成分也精确了，减少了偏析现象。钢液中气体、夹杂物的含量降低。增加钢材的抗拉强度、韧性、屈服强度、塑性、冲击性等机械力学性能，由于上述各种原因，让炼钢成本与机物料的消耗持平。

应用炉外精炼（LF）的优点包括：

（1）使用钢包精炼工艺后，钢液中的有害化学元素和有害气体都有所降低，并使钢液中不易形成对钢坯有严重侵害的非金属夹杂物和金属夹杂物，从而提高了钢坯的机械性能和力学性能。

（2）电磁搅拌作用加快了钢-渣之间的化学反应，有利于钢液的脱硫、脱氧和脱气，使钢液中非金属杂物及各种夹杂物的上浮，提高了钢液反应速度，并使钢液中的各种化学成分均匀。

（3）与普通转炉炼钢、电炉炼钢联合冶炼，加快生产周期，提高了钢材产量、质量，使企业效益最大化。

使用炉外精炼（LF）还需解决的问题包括：

钢包倒包过程中，易使钢液吸气，为避免钢液二次氧化，目前的解决办法是精炼钢包直接上连铸，并实行保护浇铸。

2.7炉外精炼（LF）的未来发展趋势

（1）以钢包吹Ar为核心，加上喷粉、合金成分微调等技术相结合，主要与转炉一连铸生产相衔接。

（2）以真空处理为核心，加上喷粉、化学加热、合金成分微调等技术相结合，主要与转炉一连铸生产相衔接。

（3）以LF炉为核心，与上述技术相结合的精炼，主要与电炉一连铸生产相衔接。

（4）健全现场监测设施，对炉外精炼冶金过程实现自动化控制，保证终点温度和化学成分控制精度，提高钢材产品的质量。

3结语

国际炼钢工艺的水平主要表现在炼钢炉前、后操作的流程变化，如铁水预处理、炉外精炼技术以及相关的全新生产炼钢的最好工艺流程的研究发展。炉外精炼（LF）是提升钢材质量，减少生产成本的国际先进技术，也是当前炼钢技术中不能缺少的重要组成，它有微调化学成分和准确钢液温度的控制、夹杂物形态控制、真空脱气等冶金功能。在整个冶炼期间，还要考虑到技术上的灵活性与连续性。为了完成最好的精炼成果，准确地在线测定与最终快速测定是钢水中化学元素必须做的。所以说炉外精炼（LF）技术会在以后的冶炼中将会取得较快的发展，只有加大每项功能的环节作用，才能更好的发挥出炉外精炼（LF）优势，生产出品质高精度纯净的钢种。

可以预见,今后将有更多的精炼工艺和设备在我国的冶金行业得到应用，为冶金行业的发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]冯聚.钢水预处理和钢水炉外精炼[M].北京：冶金工业出版社,2006.

[2]陈建斌.炉外处理[M].北京：冶金工业出版社,2008.

[3]李晶.LF精练技术[M].北京：冶金工业出版社,2009.

[4]殷瑞钰.冶金流程工程学[M].北京：冶金出版社,2004．