电磁与永磁的比较

     关于电磁搅拌与永磁搅拌的比较电磁搅拌技术早在1930年被提出后，经过不断改进完善，已被世界冶金领域普遍采用。我国有色金属系统在“七.五”计划期间把铝熔炉用电磁搅拌技术作为国家科技攻关项目，组织专门力量进行科技攻关，成功研制出了我国第一台铝熔炉用平{TodayHot}板式电磁搅拌装置。

     经过“八.五”、“九.五”两个五年计划的推广，目前电磁搅拌技术已经被我国铝熔铸行业普遍采用，电磁搅拌装置已成为铝熔铸行业的必要设备。 应用电磁搅拌技术可以取得如下效果：
      1、可以使熔体的合金成分均匀。一般使用电磁搅拌装置搅拌（不超过20分钟），即可使整炉铝熔液中各种元素的化学成分的相对偏差值小于10％，能满足几乎所有合金对成分均匀性的需要。
     2、搅拌过程不破坏氧化层，可减少熔体的吸氢及吸氧，确保熔体质量，同时可减少烧损（相对值）20～25％。
     3、可使熔体上、下部的温度均匀。一般搅拌三至五分钟即可使熔体的极限温差降至10℃以内。因此可降低熔炼温度，可提高熔体底部合金成分的熔化速度，在降低熔化温度的同时又可以减少烧损。
     4、在铝锭重熔过程中使用电磁搅拌技术可缩短熔炼时间，提高劳动效率，减少能耗，根据已使用本设备的用户 的数据，可减少能耗（提高效率）20～30%。
     5、不污染铝熔液。这对于熔炼高纯铝和对铁元素控制严格的合金有重要意义。
     6、可减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。
     近年来，在我国市场上出现了一种以永磁体为主要部件的搅拌装置，与电磁搅拌装置相比，两者实现搅拌的原理均为电磁感应原理，与电机工作原理相同，电磁搅拌装置相当于普通电动机，而永磁搅拌装置则相当于永磁电动机。普通电机的磁场是由电磁线圈产生的，而永磁电机的磁场则是由永磁体产生。 永磁搅拌装置的结构主要分为三部分，一是永磁体，一是驱动永磁体旋转的机械部分，此外为了确保永磁体不因温度高而退磁必须使用冷却系统。 由于铝熔炉一般都比较大，炉底较厚，为了产生足够大的磁场必须使用体积和重量很大的永磁体。永磁体产生的磁场为静止磁场，不能对铝熔液做功，为了使磁场对铝熔液做功，必须依靠机械装置使永磁体运动，最容易实现的方式是使永磁体旋转，从而在铝熔液中产生旋转磁场，这样就带来了两个问题：第一，只能产生旋转磁场，难以产生平行移动的磁场（简称平移磁场）；第二，必须采用机械装置为永磁体 旋转动力。 炉底式的搅拌装置如果使用旋转磁场进行搅拌，整炉熔液在旋转磁场{HotTag}的推动下，同心旋转，旋转的熔体在离心力的作用下，比重较大的部分被甩到熔炉的四周，比重较小的部分则留在中心，而一旦比重较大的部分被甩到熔炉的四周，这种搅拌方式就没有办法使它们向炉子中心运动，从而加剧了熔体的不均匀性，旋转的速度越高，这种分离现象越突出，搅拌变成了离心分离，不可能实现熔液化学成分的均匀。如果降低旋转速度以减轻离心力，则靠近旋转中心部分的旋转磁场速度就更低，根据电磁感应原理，铝熔炉中心部分就不可能获得足够的搅拌力，使心部难以旋转，速度越低，心部的面积就越大，不能旋转的部分就越大，同样不能实现搅拌均匀的目的。炉子越大这种现象就越突出。也就是说放置在炉底的搅拌装置如果采用旋转磁场进行搅拌，那是一个失败的方案，它不可能使熔体的成分均匀。 全世界的铝熔炉用电磁搅拌装置都是采用平移磁场来解决这个问题的。放置在炉子底部的电磁感应器可以很方便的产生一个平行于炉底的平移磁场，且不需要机械运动部件，平移磁场沿着炉子的一个方向均衡的推动铝熔液向前运动，不存在离心力问题，不存在搅拌不均匀问题，很好的解决了这个难题，可保证整炉铝熔液各种合金的化学成分相对偏差值不超过10％，这是全世界经过无数次的实践证明了的。如果使永磁体产生平移磁场，就需要使成吨的永磁体在炉底不停的做与炉底平行的运动，机械装置就太复杂了，它给使用它的人们带来的麻烦太大，使人望而生畏，以至于至今没有这种实用的方案产生。此外，永磁体的娇嫩也是影响永磁搅拌装置发展的重要原因。永磁搅拌装置用的永磁体一般采用钕铁硼等永磁材料，这些永磁材料的优点是体积小，磁能积数高，明显的缺点是对温度敏感，热稳定性差，环境温度一旦超过规定值就会退磁，而这个规定值目前只能做到80℃～180℃（不同品种的永磁体的规定值不同），提高永磁体的工作温度是永磁材料科研工作者的难点之一，在短期内难以有突破性进展。居里点温度是衡量磁性材料的重要指标，是指磁性材料永久失去磁性的温度，一旦环境温度超过居里点温度，即使时间很短，永磁材料也会退磁。好一些的永磁材料的居里点可能高些，但随着居里点温度的提高永磁体的价格增加很快，如工作温度为180℃的永磁体的价格为工作温度为80℃的3倍以上。由于这些永磁材料在温度不太高的环境里就会失去磁性，因此它不适宜在炉底这样的高温度环境工作，即便是在温度较低的环境里使用，随着时间的推移，这些永磁体的磁场强度也会降低，从而使搅拌力下降。永磁体的价格占永磁搅拌装置价格的70％～80％，一旦永磁体失去磁性，损失是很大的。正是由于永磁体不良的温度特性，限制了永磁材料的使用范围。目前使用的几台永磁搅拌装置的冷却风机得不停的给永磁体降温，只要铝熔炉温度没有降低，即使停止搅拌，风机也不能停，就是这个原因。如果炉底的环境温度升高，那造成的后果可能是灾难性的。电磁搅拌装置的搅拌强度可以根据炉底的厚度、熔体的深度、熔体材料、工艺要求等很方便的进行调整，使之处于最佳搅拌状态。在熔炼过程中，往往既要求充分搅拌、确保熔体化学成分均匀，又要求不破坏熔体表面的氧化层，从而减少烧损，减少熔体的吸氢及吸氧，确保熔体质量，这就需要精确控制搅拌力。在扒渣过程中要求适当调大搅拌力，使氧化渣在电磁搅拌力的驱动下流向炉门，以便于扒渣。因此必须使磁场强度可调，电磁搅拌方式只需要在控制面板上按几个按钮即可实现，而永磁搅拌装置的永磁体产生的磁场是恒定的，因而不可能具备这种功能，因而它也就不可能具备这些优点。使用电磁搅拌装置可以合理、及时、方便的调整搅拌力，可以很方便的做到既搅拌均匀又不破坏熔体表面氧化层，因此一般可减少烧损（相对值）20～25％，如果年产一万吨铝合金，仅减少烧损这一项就可多收30～50吨，它的价值比购置一套电磁搅拌装置的价格还要高，这是一个很可观的效益，此外，使用电磁搅拌装置的厂家普遍反映，使用电磁搅拌装置后，氧化渣减少了，清炉次数减少了，炉子寿命明显延长了，这都是精确控制磁场强度的结果， 是永磁搅拌所不可能具备的。此外，永磁搅拌装置为了产生旋转磁场，必须依靠机械装置为永磁体 旋转动力，由于永磁体重量以吨计，这是一个重量较重且经常运动的部件，机械装置常年运行，难免损坏，维修工作量大，影响生产是不可避免的。而电磁搅拌装置除了水泵和两个小风机，搅拌时几乎没有机械运动部件，不存在机械磨损，因此我们敢满怀信心的说：我们的产品寿命确保十年——实践也证明了这些。而永磁搅拌装置是根本不可能有如此长寿命的。 “永磁搅拌装置的能耗低，电磁搅拌装置的能耗高”，这被有些人扩大了很多倍。根据我们计算和实测的结果，根据世界电磁搅拌装置生产的第一大厂商ABB公司 的资料，使用电磁搅拌装置的功耗为每吨铝3度电左右，这个能耗和铝的生产成本相比是很小的。能耗低是永磁的突出优点，然而即使永磁搅拌装置不耗电，也只能为每吨铝节约3度电，电磁搅拌装置所耗能量和带来的产品质量提高，烧损减少，生产效率提高相比是微不足道的。单独提出能耗高低是没有意义的。如年产1万吨铝，使用电磁搅拌装置一年减少烧损30吨铝，相当于节能近50万度电，与耗能每年3万度电相比不是很划算吗？还有人讲：“电磁搅拌不能连续工作，只能工作半小时就必须停下来休息一个小时以上才能继续工作”。这更是对用户不负责任的一种误导，事实上，电磁搅拌不仅可以连续运行，而且可以长期稳定的连续工作而不影响使用寿命，只不过在原生铝厂商为了铝合金铸造而采用电磁搅拌时，绝大多数用户每次只需搅拌十几分钟即可满足要求；这恰恰是永磁搅拌不容易做到的，因为它们需要更长的搅拌时间还未必能达到搅拌效果，即使在一些特定的应用场合下达到了搅拌效果，可同时又带来了热量损失和吨铝油耗（或用气量）的增加，总算下来，永磁搅拌在能耗方面并没有多少优势。
      永磁搅拌不是新技术，永磁搅拌使用的永磁体早在几十年前就出现了，永磁搅拌的原理与电磁搅拌的原理相同，都是电机的工作原理，理论是成熟的，在产生电磁搅拌技术的同时就产生了永磁搅拌技术，永磁搅拌装置的结构很简单，一般为适当体积的永磁体、带动永磁体旋转的减速机和为永磁体冷却的风机几部分，永磁搅拌装置的制造比较容易，永磁搅拌所需能量也比较小，这些都是永磁搅拌的优点，然而永磁搅拌在世界各地均没有发展起来，国外没有一台永磁搅拌装置，原因就是在两种搅拌方式的比较中，永磁搅拌有着很多难以克服的缺点，因而在国外早就被淘汰了，只是今天我们又在重复国外的故事。实践是检验真理的唯一标准，让我们再检验一次吧。 人类很早就发现了永磁体，之后又发现了电，又发现了电与磁的联系，之后就发明了很多电磁类产品，电动机、发电机就是其中的典型代表。电磁搅拌装置——不管是电磁的还是永磁的——也是电机的一种特殊形式。多少年来，尽管电磁理论有了进一步的发展，尽管永磁体的性能又有了进一步的提高，然而大量出现在我们周围的仍然是电磁式电机——也就是最常见的电机，永磁电机仍然如凤毛麟角，寥若晨星。在大功率及高温等严峻环境里，远不是娇嫩的永磁体发挥才干的舞台。只要我们看看是电磁技术还是永磁技术在主导着电机世界，我们就很容易判断是永磁还是电磁搅拌技术更合理了。 我们并不排斥竞争，那可以促进技术进步，我们也渴望出现新的搅拌技术，那将是一片新的天地、新的市场。然而一项新技术的成熟需要经过多少年的锤炼，不能指望一瞬间诞生一项成熟的新技术。新技术的成熟往往需要以许多的失败为代价，新技术是在一系列失败中成熟的——那就是不断的“完善”。然而没有人希望这种失败发生在自己身上，没有人希望花大价钱购买一种尚需不断完善的初级产品，尤其是当它对自己影响较大的时候。更何况一种新的东西未必都有一个光明的未来，我们不能有这样的假设。 我公司的主要成员早在1987年就参与了我国有色金属行业第一台电磁搅拌装置的研制工作，公司成立以来积极致力于电磁搅拌技术的推广，致力于电磁搅拌装置的完善及改进，我们积累了丰富的经验，现在 给用户的已经是第三代产品。我们的第四代产品也很快就能与用户见面，该产品是采用国际最先进、最流行的网络化、集成模块化控制技术作为核心控制，配以彩色液晶智能显示终端和触摸屏等友好的人机交互界面进行设计制造。届时，我们的用户将会以国内最优惠的价格使用上国际一流性能的设备。我们在铝熔炉用电磁搅拌装置市场的占有率高达90％以上，从去年起，我们已经开始向国外 电磁搅拌装置，而且在很短的时间内得到了迅速的发展，取得了显著的应用效果，得到了国际用户的高度评价。我们的市场正在扩大。我们最早 给用户的电磁搅拌装置已经工作了16年以上。我们的业绩在向用户表明：选用我们的产品可确保您成功，您没有风险。我们相信，您一定知道，我们在说这句话的时候底气十足，信心百倍，没有误导乃至于欺骗您的成分——我们的大批用户可以证明这些，您的众多同行也可以证明这些。

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