连铸电磁搅拌器设计
目录
目录 (1)
一、前言 (1)
二、电磁搅拌的基本知识 (2)
（一）、电磁搅拌技术的概述 (2)
（二）、电磁搅拌器的组成与主要分类 (2)
（三）、电磁搅拌器的工作原理 (3)
（四）、电磁搅拌力的计算 (4)
（五）、电磁场在铸坯中透入深度 (6)
三、连铸电磁搅拌器设计过程 (7)
（一）、电磁搅拌器电源的选择 (7)
（二）、电磁搅拌器本体设计 (7)
1、铁芯的设计 (7)
2、线圈的设计 (11)
（三）、电磁搅拌器控制系统的设计 (13)
四、课程设计体会 (15)
五、参考文献 (17)
一、前言
（一）、电磁冶金原理与工艺课程设计的目的：
电磁冶金原理与工艺课程设计是高等工业学校材料专业方向学生第一次较全面的对电磁冶金的了解和对电磁搅拌器设计的训练，是电磁冶金原理与工艺课程的一个重要实践环节。其主要目的在于：
（1）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。
（2）通过课程设计，使学生将所学理论与生产实际相结合，将知识转化为分析和解决生产实际问题的能力。
（3）通过电磁冶金原理与工艺课程设计的训练，使学生对电磁连铸和电磁搅拌有一较完整的概念和全面的认识。并初步掌握电磁搅拌器结构设计和工艺设计的方法，树立正确的工程设计观点。
（4）进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。
（5）通过创新意识的教育，初步培养学生的革新、创造能力。（二）、电磁冶金原理与工艺课程设计的任务：
电磁冶金原理与工艺课程设计任务是对连铸电磁搅拌器的主组成（电源、电磁搅拌器本体、控制系统等）和电磁搅拌工艺进行分析和设计，并给出相关计算的过程、绘制部分结构的草图，画出连铸电磁搅拌器的总装图，最后编写说明书一份。
二、电磁搅拌的基本知识
（一）、电磁搅拌技术的概述
电磁搅拌技术应用于连续铸钢是连铸技术最重要的发展之一，应用电磁搅拌技术是提高铸坯质量，扩大连铸品种的有效手段。电磁搅拌技术是利用不同形式的磁场发生装置，当连铸坯中的液态金属通过交变电磁场时，在液态金属中产生感生电流，感生电流与磁感应强度的作用产生电磁力。通过电磁力来控制连铸过程中钢水的流动、传热甚至凝固，从而提高钢的清洁度，扩大铸坯的等轴晶区，降低成分偏析，减轻或消除中心疏松和中心缩孔，实现生产优质、高等级钢材的目的。
电磁搅拌可以扩大铸坯的等轴晶体区，细化晶粒，减少偏析及裂纹，消除疏松和中心缩孔，对于目前提出的钢材料实现超纯净度、超细化及超均质化的要求，电磁搅拌更为钢铁工业的发展提供了新的活力。
（二）、电磁搅拌器的组成与主要分类
1、电磁搅拌器的基本组成
一般来说，无论那种类型的电磁搅拌器，其基本结构都由三部分组成：电源系统、电磁搅拌器本体、控制系统。
其中，电磁搅拌器本体主要是有铁芯、线圈、水冷却系统组成。
2、电磁搅拌器的主要分类
到目前为止，电磁搅拌已得到了迅速的发展，电磁搅拌器的形式也是多种多样：
根据电磁搅拌器在连铸机上的安装位置不同，主要分：结晶器电磁搅拌器、二冷区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。
根据电磁搅拌的原理或供电方式不同,主要分：感应式电磁搅拌器、传导式电磁搅拌器、永磁式电磁搅拌器。
根据电磁搅拌器本体产生磁场的特点或引起液态金属运动形式不同，主要分：旋转型电磁搅拌器、线型电磁搅拌器、螺旋型电磁搅拌器。
根据电磁搅拌器在连铸机上的配置不同，主要分：单面电磁搅拌器、双面电磁搅拌器。
根据电磁搅拌器供电频率不同，主要分：工频电磁搅拌器、低频电磁搅拌器。
根据电磁搅拌器本体线圈的绕线形式不同，主要分：集中绕组的电磁搅拌器、分散绕组的电磁搅拌器、克兰姆绕组的电磁搅拌器。
（三）、电磁搅拌器的工作原理
电磁搅拌装置（Electromagnetic stirrer ：EMS ）的工作原理与三相异步电动机工作原理基本相同。电磁搅拌是借助在铸坯的液相穴内感生的电磁力，强化液相穴钢水的运动。具体地讲，电磁搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中产生感应电流，该感应电流与磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。由此，强化钢水的对流、传热和传质过程，从而控制铸坯的凝固过程，有效地细化铸坯晶粒、扩大等轴晶区、减少中心偏析，改善铸坯表面和内在质量。它遵循两个基本规律：
①电磁感应:
)(B V E j ?==σσ 它们遵循右手定则
右手定则
②感应电流与当地磁场的相互作用产生电磁力：
B j F ?= 它们遵循左手定则
电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而驱动钢水运动。
左手定则
（四）、电磁搅拌力的计算
旋转型电磁搅拌器本体通以三相交流以后，产生旋转磁场。当液态金属防于旋转磁场内,液态金属的每一截面都被旋转磁场的磁力线切割,将产生感应电动势。 810d E dt ?
--=?
式中 BS ?= (磁通量) W b ；
B ——磁感应强度,2T m ；
S ——垂直于磁力线切割磁场的面积，2m ；
t ——时间, s ；
假设被搅拌的液态金属为一个环,产生的感应电流为
E
I R =
式中 R ——液态金属环的电阻,Ω
I ——感应电流, A 。
h
R S ρ=?,
式中 ρ——液态金属的电阻率,m Ω;
S ——液态金属的截面积,2m ;
h ——液态金属环的高度, m ;
因此
E
I h
S ρ=?
这种简单情况下的电磁力由式: F I B =?决定.
以上所述指的是旋转运动的电磁力,即旋转磁场在液态金属中产生的电磁力的周向的分量为F 。正是由于液态金属在切线方向上受到的一个体积电磁力,这样液态金属在距离中心不同的位置上就受到一个力偶的作用,再由于液态金属内部的粘性,是液态金属进行运动。
然而，在实际的连铸机上应用的旋转型电磁搅拌器的电磁力的计算可就要复杂多了，液态金属受电磁力的周向分力经过严格的分析推导，得到:
2(1)2
200(2)4 sin ()2P r s P r P F H w t P R α?μμ--=-
式中 P ——搅拌器的极数.
0H ——旋转磁场的周向磁感应强度,2
T m （周期变化的振幅
的最大值）;
R ——搅拌器的半径, m (内径); r ——液态金属的半径, m ;
α——涡流常数, α= m s f w w w =-;
s w ——涡流角频率,rad s
m w :液态金属的角频率, rad s ;
f w ——旋转磁场的角频率, rad s ; 4f w f P π=;
t ——行波磁场的一个周期的时间, s ;
f ——电源频率,Z H ;
σ——液态金属的电导率;
μ——导磁率,r o μμμ=?;
r μ——非磁性材料的导磁率, 1r μ≈。
o μ——自由真空导磁率，61.2610 ,H m o μ-=?。
?——相位角，rad 。
一般说来，在实际工程应用中，两极电磁搅拌器（2P =）最为常用，在一个周期内取磁感应强度的平均值B ，这样就把旋转磁场在液态金属中产生的电磁力的周向的分量F 简化为下式：
2
1
2s F B r σω=
（五）、电磁场在铸坯中透入深度
根据法拉第电磁感应定律，交变磁通穿过导体时，导体中产生感应电流，该电流的流线呈闭合涡流状，简称涡流。涡流在导体内又产生磁场，由于磁场间相互作用便表现为磁的集映现象，称为集映效应。固集映效应的影响使电磁行波透入铸坯表面后逐渐衰减，搅拌时的电磁力仅在电磁波达到的范围内产生，这是电搅的理论依据。
当搅拌器的极矩τ≥π时，透入深度h 可以写成下式：
h ==
式中 S ——滑差率，i i V V
S V -=
i V ——行波磁场的速度，2i v f τ=，m /s ；
τ——极矩，n ； (1)V S ω=-液态金属流动的平均速度；
μ——磁导率，h/m ；
σ——电导率，s/m ；
对于某一种结构和电磁参数的搅拌器，液态金属的性能相对稳定时，σ值一定，u 和s 的值变化也很小，因此只有改变f 值才能使透入深度h 值发生变化。
三、连铸电磁搅拌器设计过程
（一）、电磁搅拌器电源的选择
电磁搅拌器的通常是采用专用电源，经过多年来的试验、应用、，不断有所改进，现在基本上已经规范化、标准化了。电磁搅拌器的电源多是低电压高电流的供电器。而电磁搅拌器的电源频率则为低频，主要是为了获得较高的磁场透入深度，除了个别的工况条件下，像二冷区电磁搅拌器是工频电源供电，其他一般是50Hz 以下的低频电源。
（二）、电磁搅拌器本体设计
1、铁芯的设计
铁芯在搅拌器中所起的作用主要是增加磁导率、构成磁路以及固定线圈的，它在本设计中主要是采用若干个硅钢片叠加起来构成的。本设计之所以采用叠加的硅钢片主要是为了减少铁芯中的涡流损耗，同时在各个硅钢片之间要涂刷绝缘漆。
铁芯型式决定了电磁搅拌器的磁场性能与冶金效果。尤其对凝固末端电磁搅拌而言这方面尤其重要。下面从芯型式、磁场的空间分布和磁路的有限
元分析等三个方面对凝固末端电磁搅拌器的选型作一分析：
（1）电磁搅拌器根据铁芯结构的不同可分为: 齿槽型铁芯和环形铁芯, 其结构分别如图1和图2所示:
图 1 齿槽型铁芯结构图
图 2 环形铁芯结构图
齿槽型铁芯结构紧凑,齿部靠近铸坯,这样磁场气隙较小,利用率高;环形
铁芯离铸坯较远, 磁场气隙较大, 但此结构线圈产生的磁场相对较为均匀.
(2) 电磁搅拌器根据冷却方式的不同, 可分为外水直冷式和铜管内冷式
两种结构(见图3和图4). 即俗称的扁铜线结构和铜管式结构.
图 3 外水直冷式导线冷却图
图 4 铜管式冷却图
扁铜线结线结构冷却水在杜邦膜外对铜线进行冷却, 一般冷却水的温升控制5℃以内; 此结构绝缘材料为杜邦膜, 冷却水中导电离子对膜的分解会影响产品使用寿命. 铜管式结构冷却水在铜管内对铜管进行冷却, 冷却效率高, 但铜管内通过水的截面积有限, 一般冷却水的温升控制在 30～35℃左右; 此结构在冷却时水电是直接接触的, 这样冷却水要求不能导电, 需采用纯水, 同时电磁搅拌器的水、电在与外部供水、供电设备连接前需要分开, 这会增加产品的故障点.
(3)结晶区电磁搅拌器根据与结晶器的关系不同, 可分为外置式和内置式两种(见图 5和图 6).
图 5 外置式电磁搅拌器
图 6 内置式电磁搅拌器
结晶区电磁搅拌器采用外置式备件较少，在更换时不需要拆换搅拌器，生产效率更高，相对内置式而言耗电多；内置式电磁搅拌器耗电较少，但备件较多，而且内置式电磁搅拌器安装在结晶器内随结晶器一起振动，增加振动机构的负荷。
（4）电磁搅拌器铁芯结构不同，则其磁路结构不同，磁场分布不同，下面采用Maxwell磁场分析软件对齿槽铁芯和克兰姆绕组铁芯的瞬态磁场进行分析对比，
图 7 齿槽型铁芯结构瞬态磁场分布图
图 8 环形铁芯结构瞬态磁场分布图
齿槽型铁芯结构的电磁搅拌器外围基本无漏磁, 但齿槽部分存在部分漏磁; 而克罗姆绕组环形铁芯结构的搅拌器内外两条磁路基本相当, 外围漏磁较大, 根据目前国内外的经验, 在其外围采用高导电率的纯铜板对其进行磁场屏蔽, 以减少其对周围人员与设备的磁场干扰.
2、线圈的设计
线圈主要是用来产生电磁的，它的绕制方式将直接影响电磁搅拌器的功用和效率等。线圈导线的选择是根据电流密度、线圈散热、功率因素等来选
择的。在该设计中我们将采用如下的设计方法：
（1）材料的选择
搅拌器电磁线的选择是确保电磁搅拌器质量的核心问题，其选择应把握住导线材质、进口聚酰亚胺-氟树脂复合薄膜的质量、烧结设备的水平及烧结工艺参数的确定。绝缘漆采用进口材料专为电磁搅拌器而研制的防水无溶剂漆，漆膜附着力强，完整性好，绝缘电阻衰减缓慢，有效地保护了电磁线的绝缘，延长搅拌器的使用寿命。
通过查阅大量的文献资料与研究本设计将主要采用：聚酰亚胺-复合薄膜绕包烧结线、聚酰亚胺薄膜自粘带、绝缘胶带、斜纹布带、橡胶板（厚10mm）、胶、热缩管、毛毡和502快干胶。
（2）线圈的绕制
在本设计中将运用如下的绕制方式和过程：
首先是前期的准备工作：清理场地，将橡胶板平铺在绕线机和放线架之间。用抹布将橡胶板抹干净。然后对绕线模要进行必要的检测和休整，测量绕线模的尺寸是否符合图纸设计要求。检测绕线模的越线槽宽度是否小于模芯短边的直线部分，越线槽要倒角，倒角的方向要于线圈绕制方向一致。用锉刀和砂纸修整绕线模，使之表面光滑无毛刺。然后再将聚酰亚胺复合薄膜绕包烧结线装在放线架上，出线方向为逆时针。接下来就是做水隙，它的主要作用是使线圈散热更均匀。在前期准备工作中的最后一项工作就是将毛毡剪成的长条,它是为以后将线圈隔开水隙做准备的。
前期准备工作完成后就是线圈的绕制了。首先将绕线模按顺序装在绕线机上，安装牢靠，无松动、错位及变形等现象发生。然后接通电源，脚踏离合开关，将安装好的绕线模试转几圈，观察是否平稳。绕线速度控制在每分钟3圈。先留出一个线饼的聚酰亚胺复合薄膜绕包烧结线，用聚酰亚胺薄膜自粘带包扎30mm长的聚酰亚胺复合薄膜绕包烧结线将其卡入越线槽，并将其固定在绕线模上包。在刚开始绕时将剪成段的单芯电源导线嵌入绑线槽中，开始逆时针绕制里层的线圈，绕制好后将其固定在绕线模，将预先留出一个线饼的聚酰亚胺-复合薄膜绕包烧结线抖开拉直，与线盘上的聚酰亚胺复合薄
膜绕包烧结线绑接在一起，用干净的毛巾将接头包好，将聚酰亚胺-复合薄膜绕包烧结线较整齐的滚在线盘上，把聚酰亚胺-复合薄膜绕烧结线拉直，顺时针绕制外层的线圈。绕制完毕将单芯电源导线用老虎钳拧紧，松开螺栓取下线模，取出绕好的线圈，用绝缘胶带将线头包好。接下来松开铜导线，用斜纹布带采取半包扎的方法将两饼线圈分开包扎好。包扎要紧密、整齐。然后将线圈成型模凸模放在整形架上，凸模上套上线圈，在两饼线圈间垫3mm厚的橡胶板。套上凹模，在凹模上放一块10mm厚的钢板，将千斤顶放在钢板上，缓慢均匀给线圈施压，当线圈和木模面重合后保压20～30分钟。撤除千斤顶，取出线圈。拆除斜纹布带。在这些工序后就要进行线圈绝缘电阻的测试，该工序是为了更准确的计算电磁力，是电磁搅拌更加的精确。随后重复以上步骤绕好所有线圈。此后将线圈的端头按技术要求连接，比好长度，剪掉多余的导线。将线圈的端头剥干净，套入相应的热缩管，用薄铜皮将两线圈的端头包好，边加银铜焊条，边用氧焊焊接线圈的端头（线圈的端头应牢靠、无气孔、夹渣、裂纹等缺陷）。锉平接头，涂上胶，收缩热缩管。按以上步骤和技术要求将若干饼线圈连成一个大线圈。在每饼线圈间做好水隙。将做好水隙的线圈摆放整齐备用。最后将六个分线圈两两并连成三个独立的大线圈，然后分出三个接线头，将线圈的端头用绝缘胶带包好（线圈外观如图9）。
图9 线圈的外观
（三）、电磁搅拌器控制系统的设计
电磁搅拌器的控制系统，在工作时过程中能可靠地、稳定的实现自动控
制启动、改变搅拌的电流强度、供电频率和搅拌方式等。
四、课程设计体会
电磁冶金原理与工艺设计是电磁冶金学当中一个重要环节通过了1周的课使我从各个方面都受到了机械原理的训练，电磁冶金原理与工艺课程设计的训练，使我对电磁连铸和电磁搅拌有一较完整的概念和深刻的认识。并初步掌握电磁搅拌器结构设计和工艺设计的方法。
由于在电磁冶金设计方面我没有经验，所以在课程设计开始，思绪全无，举步维艰。由于对于理论知识学习不够扎实，我体会到了书到用时方恨少”。这样，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：对设计工艺不了解，不能准确的计算出电磁搅拌力，电磁场在铸坯中透入深度，导致又须重新计算。这种因为粗心和对所学知识的一知半解，导致大量时间和精力的浪费。我想这也是我今后学习中应该注意的问题。
于是便重拾教材与资料，对知识进行了系统全面的复习，遇到难处先是自己思考再和同学讨论，若未能解决就去请教金老师。最终熟练掌握了基本理论知识，领悟许多平时学习难以理解的知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。
一个星期的课程设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，可在同学和老师的帮助下，我逐渐明白只有任何东西不可能一步登天，坐在那空想只会让自己更愁，只要慢慢努力，一点点的去做，我们就能完成任务。
于是我满怀激情，用行动去证明自己。
课程设计中我们相互帮助，配合默契，多少汗水和欢乐在这时洒下，大学里一年的相处还赶不上这七来天的课程设计，我感觉我和同学们之间的距离更加近了。就这样我明白了我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，我们必须发扬团结协作的精神。
我明白课程设计的难度，但当我们拿着自己制成的成果时，心中很是兴奋，原来成功的感觉是如此美好。我想知识和精神上的收获，对我以后学习和生活肯定有极大的帮助。
专业课程设计——一个非常美好的大学回忆！
我期待下学期课程设计的到来。
五、参考文献
[1]贾光霖庞维成.《电磁冶金原理与工艺》.沈阳：东北大学出版社,2003年12月第一版：108-165.
[2] 李爱武、蒋海波. 《凝固末端电磁搅拌器设计及应用》. 鞍钢技术, 2005年第4期.
[3]夏晓东史华明.电磁搅拌技术在连铸的应用[J].宝钢技术, 1999年第3期：9-13.
330 混凝土搅拌机结构设计
混凝土搅拌机结构设计 摘要： 随着我国经济建设和科学技术的迅速发展， 基础性建设规模的不断扩大和生产自动化更 多的用于生产，建筑机械在经济建设中起着越来越重要的作用。混凝土搅拌设备是建筑机械 中的一个重要代表，它是混凝土生产的一个关键设备。由于混凝土搅拌设备的工作对象是砂 石和水泥等混合料，并且用量大，工作环境恶劣。因此混凝土搅拌设备在向高技术、高效能、 自动化、智能化的方向发展有很大的必要性。 本次设计主要包含搅拌桶的设计、料斗的设计等。依据国家的相关标准，在零部件、材 料、结构工艺等方面设计出结构合理的、满足要求生产需要的混凝土搅拌设备。重点研究搅 拌桶和料斗的设计、制造。对的涉及的零部件进行设计、校核，对各部件提出细化的参数内 容，待各零件的尺寸正式确定后，进行总体布置，满足各种要求。 重点研究搅拌桶的设计、制造。对的涉及的零部件进行设计、校核，对各部件提出细化 的参数内容，待各零件的尺寸正式确定后，进行总体布置，满足各种要求。 关键词：料仓、混凝土搅拌机、螺旋输送机。
Concrete mixer structure design ABSTRACT： Along with our country economic development , the science and technology develop rapid, the foundational construction scale unceasing expansion and the production automation more useful in the production, constructs the machinery to play the more and more vital role in the economic development.The concrete agitation equipment is an important representative who constructs in the machinery, it is a concrete production essential equipment.Because the concrete agitation equipment work object is blends and so on sand and crushed stone and cement, and the amount used is big, the working conditions are bad. Therefore the concrete agitation equipment in to high-tech, the high efficiency, automated, the intellectualized direction develops has the very big necessity. Despite the continuous development of material handling technology, but as the cart is still indispensable transportation tool still in use. This design consists mainly of design, hopper mixing barrel of design, etc. On the basis of the national standards, in parts, materials and structure technology designed structure reasonable and meet the requirements of production need concrete mixing equipment. Key research mixing barrel and hopper of design, manufacturing. The parts were involved in the design, checking, put forward the thinning of parts for various parts, parameters of content, size officially decided after general layout, meet various demands. Key research mixing barrel of design, manufacturing. The parts were involved in the design, checking, put forward the thinning of parts for various parts, parameters of content, size officially decided after general layout, meet various demands. KEYWORDS： Bunker； concrete mixer,；spiral conveyer。
电磁搅拌
板坯电磁搅拌的现状 摘要:介绍了电磁搅拌技术的原理、电磁搅拌器的分类、电磁搅拌装置的应用条件 关键词:电磁搅拌技术; 板坯; 连铸; 应用 Electromagnetic Stirring of Slabs Abstract: It is introduced the principle of electromagnetic stirring technique as well as types and application condition of stirrer． Key words: electromagnetic stirring; continuous casting of slab; multi-mode EMS 1前言 在连续铸钢发展初期, 钢铁制造者们已认识到钢液的凝固及铸坯质量受液相穴钢液的运动和诸如对流、传热、收缩等基本物理现象的影响。毫无疑问, 电磁搅拌的研究是以优化上述运动和现象以提高钢的质量和消除不利因素等为目标的[1]。 电磁搅拌装置(Electro – Magnetic Stirring)英语缩写为EMS。目前采用电磁搅拌装置已经成为板坯连铸设备为提高铸坯产品质量的重要途径,其作用就是在铸线扇形段上安装多段电磁搅拌用的电磁线圈, 在各段辊内的电磁线圈上施加低压、低频、大电流的交流电源, 电磁力线贯穿铸坯的凝固相(即坯壳部分),在将要冷却凝固的钢水内部产生强磁场,通过钢水内流动的感应电流相互作用, 使液向部分能定向移动及旋转运动,从而对铸坯内的液相钢水进行搅拌,使铸坯内部结晶组织均匀, 提高了板坯的质量[2]。 2 电磁搅拌技术原理及作用 2.1 电磁搅拌技术原理 与已普及的长材产品生产中采用的转式电磁搅拌有所不同, 针对大断面的矩形, 板坯连铸生产采用独特的线形电磁搅拌。其原理十分简单, 如同由两相或三相电流驱动的, 能产生交变磁场的线性感应马达。电流发生相变时磁场从一极到达另一极, 并同时产生电磁推力, 将液态钢水向磁场运动的方向推动。通过电流相位变化选择方向, 通过电流密度和频率调整推力大小[3]。
1连铸与电磁搅拌理论
1 连铸与电磁搅拌理论 随着用户对钢材质量提出越来越高的要求，使得提高铸坯质量成为连铸生产中的首要问题。铸坯内部质量在很大程度上取决于铸坯内部是否呈现均匀而致密的等轴晶凝固组织。但是在连铸坯实际凝固过程中，由于钢水冷却速度很快，造成铸坯凝固时柱状晶的发展，往往产生“搭桥”现象，带来缩孔偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷。 由于电磁场的作用具有非接触的特点，特别适合于高温钢水这种特殊场合，连铸机的电磁搅拌(electromagnetic stirring:ems)技术随之应运而生，它可以显著改善铸坯质量，因此在国内外受到高度重视并得到快速发展与广泛应用。目前，炼钢厂连铸机电磁搅拌装置已经成为冶炼高性能品种钢水必不可少的设备。 电磁搅拌的工作原理基于电磁感应定律，载流导体处于磁场中就要受到电磁力的作用而发生运动。就此而言，电磁搅拌的工作原理和异步电机相同, 搅拌器相当于电机的定子，钢水相当于电机的转子。由电磁搅拌器的线圈绕组产生旋转磁场，在导电的钢水中产生感应电流,感应电流与磁场作用产生电磁力,对钢水起到了搅拌作用。连铸电磁搅拌的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力来强化钢水的运动。带有电磁搅拌器的结晶器结构形式如图1所示。 2 电磁搅拌对电源的特殊要求 电磁搅拌系统由两大部分组成:电磁搅拌器和变频电源。 钢水之所以能被搅拌，是由于搅拌器线圈激发的交变磁场穿透到铸坯的钢水内，在其中产生感应电流，感应电流与磁场相互作用产生电磁力，电磁力作用在钢水体积元上，从而推动钢水运动。其中感生电磁力与电流强度的平方成正比。电流越大，中心磁感应强度越高。一般情况下，结晶区电磁搅拌器要求中心磁感应强度幅值＞500gs;为保证达到磁感应强度要求，必须要有足够大的电流。这就要求变频电源必须能够长时间提供大电流，通常要在达到400a以上。 电磁搅拌器作用在钢水中的电磁力和钢水搅拌的速度不仅与电流强度有关，而且受电源频率的影响很大。频率的选择主要和结晶器铜管的导磁率、厚度、断面等因素密切相关，它们不仅影响最大电磁力的量值，选择不当还会弱化搅拌功率。一般情况下，为了保证磁场的穿透效果，最佳搅拌频率在1-8hz之间。一般铸坯断面大、结晶器铜管厚的电源频率取低一点;断面小、铜管薄的电源频率取高一点。 由于大电流和钢水的热效应，搅拌器线圈温度较高，为了散热，搅拌器浸泡在冷却水中，这就要求搅拌器线圈的绝缘要很高，进而造成搅拌器线圈造价不菲。为了尽可能延长搅拌器的使用寿命，变频电源要采用低电压、大电流的设计原则，并要有平滑的输出波形，以防止输出电压中的高压峰值对线圈绝缘造成破坏。 综上所述，电磁搅拌配套的变频电源要能够在低电压、低频率、大电流的情况下长时间可靠工作，对电磁搅拌器要提供必要的保护。另外，通常情况下，连铸机启用电磁搅拌时，会有多台大功率变频电源同时工作，这就要考虑避免对电网产生有害影响，影响其它用电设备的正常运行。 3 vacon变频器适于电磁搅拌使用的特点 电磁搅拌电源基本可以分为两类:一是采用分立元件，配合plc或单片机、工控机，组成变频电源;二是采用改装通用型变频器的方法。 很多电源厂家通过攻关，研制出了采用分立元件的变频电源，但是由于国内电力电子技术和产品工艺相对落后，只能采用通用型控制芯片和电子技术，难以制造出高性能的交-直-交模式的专用电源;同时因为元件数目多，而生产没有规模，制造厂缺乏严格的质量控制手段，这种电源的可靠性比大规模生产的通用型变频器要低，故障率偏高，且在出现问题时不易查找到准确的故障点。 采用改装通用型变频器的方法与采用分立元件组装相比，电源的可靠性要高很多，但并不是每一种变频器都适合用来改装。这主要是因为通用型变频器是为控制交流电机而设计的，并不适于用作电磁搅拌电源。 vacon公司的nxp系列变频器，与同类变频器相比较，更为适合改装成电磁搅拌用的变频电源。
搅拌机传动装置设计说明书
搅拌机传动装置设计说明书 学院： 专业： 班级： 学号： ：
第一章、设计题目，任务及具体作业 一、设计题目 二、设计任务 三、具体作业 第二章、确定传动方案 第三章、选择电动机 一、选择电动机类型和结构形式 二、选择电动机的容量 三、确定电动机的转速 四、传动装置的总传动比 五、传动装置的运动和动力参数 六、各轴的转速、功率和转矩 第四章、齿轮的设计及参数计算 一、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 二、高速级直齿圆柱齿轮设计计算 三、低速级直齿圆柱齿轮设计计算 四、各齿轮主要的相关参数 第五章、联轴器的选择 第六章、轴系零件的设计计算 一、高速轴 二、中速轴
三、低速轴 第七章、减速器的润滑、密封的选择 第八章、箱体及附件的结构设计及选择 一、箱体的结构 二、箱体上附件的设计 第九章、心得体会 第十章、参考文献 第一章设计题目、任务及具体作业一、设计题目 用于搅拌机的传动装置,传动装置简图(如图1-1所示)。
工作环境灰尘较大。 2.原始数据：工作机输入功率7kw，工作机主轴转速90r/min 3.使用期限：工作期限为八年。 4.生产批量及加工条件：小批量生产。 二、设计任务 1.选择电动机型号； 2.设计减速器； 3.选择联轴器。 三、具体作业 1.减速器装配图一； 2.零件工作图二（大齿轮，输出轴）； 3.设计说明书一份. 第二章确定传动方案 由已知条件可知双螺旋搅拌机主轴转速为90r/min。查机械设计手册中推荐的Y系列三相异步电动机的技术数据可知，常用的有四种转速，即3000、1500、
1000、750r/min。由经济上考虑可选择常用同步转速为3000、1500、1000r/min 。因此减速器的传动比大致在11—33之间，而当传动比i>8时，宜采用二级以上的传动形式，因此结合传动比选用二级展开式圆柱齿轮减速器,减速器与电动机采用联轴器，因有轻微震动,所以用弹性联轴器与电机相连。 1---电动机2—联轴器3—减速器4—联轴器5---工作机主轴二级展开式圆柱齿轮减速器为二级减速器中应用最为广泛的一种，但齿轮相对于轴承的位置不对称，要求轴具有较大的刚度。输入输出轴上的齿轮常布置在远离轴输入、输出端的一边，样轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速齿常用斜齿，低速轮可用斜齿或直齿，常用于载荷分布均匀的场合。
搅拌器设计
搅拌器毕业设计 第一章 绪论 搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。在工业生产中，搅拌操作时从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。 搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比，仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的，对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流搅拌无运动部件，所以在处理腐蚀性液体，高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌，以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。其结构形式如下：（结构图） 搅拌设备在工业生产中的应用范围很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛，还因搅拌设备操作条件（如浓度、温度、停留时间等）的可控范围较广，又能适应多样化的生产。 搅拌设备的作用如下：①使物料混合均匀；②使气体在液相中很好的分散；③使固体粒子（如催化剂）在液相中均匀的悬浮；④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化；⑤强化相间的传质（如吸收等）；⑥强化传热。 2 搅拌罐结构设计 1.1 罐体的尺寸确定及结构选型 1.1.1 筒体及封头型式 选择圆柱形筒体，采用标准椭圆形封头 1.1.2 确定内筒体和封头的直径 先忽略封头体积，估算筒体内径Di Di=3 4i V πφ V －工艺给定的容积,53m i －通体高径比，i=H / Di,由于是液-液混合体系选i=1.1; φ －装料系数，因搅拌状态比较平稳故取0.8。 3 450.8 16673.14 1.1 Di mm ??= =? Di 取整为1700mm ，即筒体直径DN=1700mm 1.1.3 确定筒体高度 封头直径确定后，确定筒体高度： 2 4() d V V H Di π-=
连铸电磁搅拌
1.什么叫电磁搅拌(简称EMS)? 大家知道，一个载流的导体处于磁场中，就受到电磁力的作用而发生运动。同样。载流钢水处于磁场中就会产生一个电磁力推动钢水运动，这就是电磁搅拌的原理。 电磁搅拌是改善金属凝固组织，提高产品质量的有效手段。应用于连续铸钢，已显示改善铸坯质量的良好效果。 早在1922年就提出了电磁搅拌的专利。论述了流动对金属结构、致密性、偏析和夹杂物等方面的影响。1952年开始在钢厂连铸机二次冷却区装置电磁搅拌的试验。随着连铸技术的发展，为改善连铸坯质量，人们对电磁搅拌结构、类型、搅拌方式和冶金效果进行广泛深入研究，使电磁搅拌技术日益成熟，得到了广泛的应用。 2.电磁搅拌器有哪几种类型? 电磁搅拌器型式和结构是多种多样的。根据铸机类型、铸坯断面和搅拌器安装位置的不同，目前处于实用阶段的有以下几种类型。 (1)按使用电源来分，有直流传导式和交流感应式。 (2)按激发的磁场形态来分，有：恒定磁场型，即磁场在空间恒定，不随时间变化；旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定速度向一个方向作直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴作螺旋运动。 目前，正在开发多功能组合式电磁搅拌器．即一台搅拌器具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。 (3)按使用电源相数来分，有两相电磁搅拌器，三相电磁搅拌器。 (4)按搅拌器在连铸机安装位置来分，有结晶器电磁搅拌器、二次冷却区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。 3.电磁搅拌技术有何特点? 与其他搅拌钢水方法(如振动、吹气)相比，电磁搅拌技术有以下特点： (1)通过电磁感应实现能量无接触转换，不和钢水接触就可将电磁能转换成钢水的动能。也有部分转变为热能。 (2)电磁搅拌器的磁场可以人为控制，因而电磁力也可人为控制，也就是钢水流动方向和形态也可以控制。钢水可以是旋转运动、直线运动或螺旋运动。可根据连铸钢钢种质量的要求，调节参数获得不同的搅拌效果。 (3)电磁搅拌是改善连铸坯质量、扩大连铸品种的一种有效手段。 4.什么叫结晶器电磁搅拌(简称M--EMS)，有何作用? 结晶器电磁搅拌器特点：钢水在结晶器内，搅拌器置于结晶器外围。搅拌器内的铁芯所激发的磁场通过结晶器的钢质水套和铜板渗入钢水中，借助电磁感应产生的电磁力，促使钢水产生旋转运动或上下垂直运动。 结晶器铜板的高导电性，使用工频(50Hz)电源，由于集肤效应，磁场在铜层厚度由外向里穿透能力只有几毫米，小于铜壁的厚度，也就是磁场被结晶器铜壁屏蔽不能渗入钢水内，无法搅拌钢水。为此采用低电源频率(2～10Hz)，使磁场穿过铜壁搅拌钢水。 结晶器电磁搅拌作用：1)钢水运动可清洗凝固壳表层区的气泡和夹杂物，改善了铸坯表面质量。2)钢水运动有利于过热度的降低，这样可适当提高钢水过热度，有利于去除夹杂物，提高铸坯清洁度。3)钢水运动可把树枝晶打碎，增加等轴晶核心，改善铸坯内部结构。4)结晶器钢-渣界面经常更新，有利于保护渣吸收上浮的夹杂物。
连铸电磁搅拌器设计
目录 目录 (1) 一、前言 (1) 二、电磁搅拌的基本知识 (2) （一）、电磁搅拌技术的概述 (2) （二）、电磁搅拌器的组成与主要分类 (2) （三）、电磁搅拌器的工作原理 (3) （四）、电磁搅拌力的计算 (4) （五）、电磁场在铸坯中透入深度 (6) 三、连铸电磁搅拌器设计过程 (7) （一）、电磁搅拌器电源的选择 (7) （二）、电磁搅拌器本体设计 (7) 1、铁芯的设计 (7) 2、线圈的设计 (11) （三）、电磁搅拌器控制系统的设计 (13) 四、课程设计体会 (15) 五、参考文献 (17)
一、前言 （一）、电磁冶金原理与工艺课程设计的目的： 电磁冶金原理与工艺课程设计是高等工业学校材料专业方向学生第一次较全面的对电磁冶金的了解和对电磁搅拌器设计的训练，是电磁冶金原理与工艺课程的一个重要实践环节。其主要目的在于： （1）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。 （2）通过课程设计，使学生将所学理论与生产实际相结合，将知识转化为分析和解决生产实际问题的能力。 （3）通过电磁冶金原理与工艺课程设计的训练，使学生对电磁连铸和电磁搅拌有一较完整的概念和全面的认识。并初步掌握电磁搅拌器结构设计和工艺设计的方法，树立正确的工程设计观点。 （4）进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 （5）通过创新意识的教育，初步培养学生的革新、创造能力。（二）、电磁冶金原理与工艺课程设计的任务： 电磁冶金原理与工艺课程设计任务是对连铸电磁搅拌器的主组成（电源、电磁搅拌器本体、控制系统等）和电磁搅拌工艺进行分析和设计，并给出相关计算的过程、绘制部分结构的草图，画出连铸电磁搅拌器的总装图，最后编写说明书一份。
搅拌桨叶的选型和设计计算
第二节搅拌桨叶的设计和选型一、搅拌机结构与组成 组成：搅拌器电动机 减速器容器 排料管挡板 适用物料：低粘度物料 二、混合机理 利用低粘度物料流动性好的特性实现混合 1、对流混合 在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动，属强制对流。包括两种形式： （1）主体对流：搅拌器带动物料大范围的循环流动 （2）涡流对流：旋涡的对流运动 液体层界面强烈剪切旋涡扩散 主体对流宏观混合 涡流对流 2、分子扩散混合 液体分子间的运动微观混合 作用：形成液体分子间的均匀分布 对流混合可提高分子扩散混合 3、剪切混合 剪切混合：搅拌桨直接与物料作用，把物料撕成越来越薄的薄层，达到混合的目的。 高粘度过物料混合过程，主要是剪切作用。 电 动 机 减速器 搅 拌 器 容 器 排料管
三、混合效果的度量 1、调匀度I 设A 、B 两种液体，各取体积vA 及vB 置于一容器中， A B A B a b 则容器内液体A 的平均体积浓度CA0为： （理论值） 经过搅拌后，在容器各处取样分析实际体积浓度CA ，比较CA0 、CA ， 若各处 CA0=CA 则表明搅拌均匀 若各处 CA0=CA 则表明搅拌尚不均匀，偏离越大，均匀程度越差。 引入调匀度衡量样品与均匀状态的偏离程度 定义某液体的调匀度 I 为： （当样品中CA CA0时） 或 （当样品中CA CA0时） 显然 I ≤1 若取m 个样品，则该样品的平均调匀度为 当混合均匀时 2、混合尺度 设有A 、B 两种液体混合后达到微粒均布状态。 B A A A V V V C +=00A A C C I =0 11A A C C I --=m I I I I m +??++=- 211 =- I
基于SolidWorks的搅拌器结构优化设计
基于SolidWorks的搅拌器结构优化设计 搅拌器的设计一直采用经验设计方法，本文通过SolidWorks对其进行了建模和参数化设计，并运用Simulation仿真分析功能对其所建立的模型进行了有限元分析。最后通过SolidWorks的优化功能对半搅拌器模型进行了优化设计，得到了搅拌板的最优厚度。该方法为半搅拌器结构分析和优化设计提供了一种新思路。 全自动液压制砖机简称液压砖机，液压制砖机是采用液压动力制砖的免烧砖机。蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰或水泥为主要原料，掺加适量石膏、外加剂、颜料和集料等，经坯料制备、坯体成型和高压蒸汽养护等工序制成的实心粉煤灰砖。蒸压粉煤灰砖是国家建设部推荐的新型墙体材料品种之一。搅拌器是全自动液压制砖机布料的主要工作装置，其主要功能是保证粉煤灰混合料均匀性的前提下，当粉煤灰混合料从上料斗落到下料斗时，在振动装置和下料斗内搅拌器共同作用下，使粉煤灰混合料在下料斗内均匀分布，在布料小车的运动过程中，行走到制砖模具上方时，使其均匀落到模具模腔内，让每个砖腔都有足够的料，才能保证各块砖重量一致。 搅拌器结构如图1所示，由两个半搅拌器组成一个搅拌器，下料斗内有两个搅拌器，当粉煤灰混合料从上料斗落入下料斗时，两个搅拌器相互运动，同时振动机构使下料斗做往复运动，让物料在下料斗内均匀分布。实际粉煤灰砖生产中发现，搅拌器在工作过程中，搅拌板向外侧弯曲。分析认为，搅拌器轴带动搅拌器做旋转运动，搅拌粉煤灰混合料，并使其分布均匀，粉煤灰混合料高度高于搅拌器，也就是说，搅拌器整个埋在粉煤灰混合料里，在搅拌的过程中，不断与粉煤灰混合料相摩擦。可能由于搅拌器结构强度不够，使得搅拌器的搅拌板产生弯曲。 图1 搅拌器结构图 本文以全自动液压制砖机搅拌器为例，基于SolidWorks产品设计平台，对搅拌器进行仿真设计和优化设计，通过分析结果和优化方案，缩短设计周期，增加产品的可靠性，降低材料消耗和成本；并模拟各种试验方案，提前发现潜在的问题，减少试验时间和生产经费。 搅拌器结构一直采用传统的设计方法——类比设计和经验设计，产品质量主要依靠设计人员的经验，需要进行方案设计、样机试制，样机试验，方案修改，然后多次循环才能完成。这种设计方法可靠性较差，设计成本高。现代基于三维软件的CAD/CAE设计模式在设计阶段就可以对各种方案进行分析比较和优化，减少或消除样机的制作。通过有限元分析便可了解设备在高压作用下零件的应力分布、变形情况；零件之间的接触力；判定产品的安全性；找出产品经济性与安全性的最佳平衡点。
搅拌器及其选型
小直径高转速搅拌机的选型及使用 目前在SW中国的几个工厂使用最多的搅拌设备是小直径高转速搅拌机。其中尤其以涡轮式搅拌器（齿式叶片）为主，推进式搅拌器（桨状叶片）为辅，其他形式的叶片就更少了。现仅以前二种搅拌机为例，互相学习探讨一下相关的问题。 一、搅拌 搅拌是使釜（或槽）内物料形成某种特定方式的运动（通常为循环流动）。 搅拌注重的是釜内物料的运动方式和剧烈程度，以及这种运动状况对于给定过程的适应性。
二．小直径高转速搅拌机1.种类： （1）。推进式搅拌器 （2）。涡轮式搅拌器
(1)推进式搅拌器（旋桨式搅拌器） 其叶轮直径较小，通常仅为釜直径的0.2~0.5倍，但转速较高，可达 100~500r/min。 叶片端部的圆周速度较大，可达5~15m/s。 工作原理： 工作时，推进式搅拌器如同一台无外壳的轴流泵，高速旋转的叶轮使液体作轴向和切向运动。 液体的轴向分速度使液体沿轴向向下流动，流至釜底时再沿釜壁折回，并重新返回旋桨入口，从而形成如图3-3所示的总体循环流动，起到混合液体的作用。 液体的切向分速度使液体在容器内作圆周运动，这种圆周运动使釜中心处的液面下凹，釜壁处的液面上升，从而使釜的有效容积减小。下凹严重时桨叶的中心甚至会吸入空气，便搅拌效果急剧下降。 当釜内物料为液-液或液-固多相体系时，圆周运动还会使物料出现分层现象，
起着与混合相反的作用，故应采取措施抑制釜内物料的圆周运动。 推进式搅拌器的特点是液体循环量较大，但产生的湍动程度不高，常用于低黏度( <2Pa·s)液体的反应、混合、传热以及固液比较小的溶解和悬浮等过程。 (2)涡轮式搅拌器（齿状叶片为例） 该搅拌器有多种型式。大部分盘状叶片都属此类（如齿状叶片）其叶轮直径亦较小，通常也仅为釜径的0.2~0.5倍，转速可达10 ~ 500 r/min，叶端圆周速度可达4~ 10m/s。
凝固末端电磁搅拌器设计及应用
凝固末端电磁搅拌器设计及应用 岳阳中科电气有限公司李爱武、蒋海波 天津钢管集团有限公司姚家华、刘强 1.概述 连铸电磁搅拌能有效地改善连铸坯内部的组织结构，减少中心偏析及中心缩孔，大大增加等轴晶率。已成为连铸、特别是品种钢连铸必不可少的一种工艺手段。 连铸电磁搅拌的实质在于借助电磁力的作用来强化铸坯中末凝固钢液的运动，从而改变钢水凝固过程中的流动，传热和迁移过程，达到改善铸坯质量的目的。 结晶器电磁搅拌可以明显改善中碳钢、中低合金钢的内部及皮下质量，但对于高碳钢和高合金钢来说，仍存在中心偏析、中心缩孔、中心裂纹等问题，甚至在所谓的糊状区终点处形成“V”形槽即“V”形宏观偏析。尤其对于象不锈钢这样的多合金高合金钢，由于枝晶发达中心裂纹及缩孔非常明显。要解决这些问题必须在凝固末端上电磁搅拌。 2.高碳钢、高合金钢连铸的凝固特征和可能出现的缺陷 高含碳量、高合金含量有使凝固组织恶化的趋势。高碳钢、高合金钢的液相与固相间温度区间较大，凝固间隙长度增加，粘稠区加宽。因此容易形成中心偏析、中心裂纹和中心缩孔。这些缺陷对产品的机械性能和耐腐蚀性能会产生有害的影响。在不锈钢冷轧板中出现单相波纹。 宏观偏析是在凝固末端粘稠区内的溶质富集的钢液由于凝固收缩引起流动、沿粘稠区内枝晶间通道传输、聚集而成的。显然它极大地受粘稠区内钢液流动和传质所控制，有时形成中心偏析，有时形成V形偏析。中心偏析是由于铸坯在凝固过程中倾向于生成柱状晶，产生搭桥现象而产生的。V形偏析形成的原因比较复杂，主要是由粘稠区内等轴晶凝固时产生的收缩力及对钢液的抽吸力和钢液沿树枝晶的渗透引起的，可以用著名的V形偏析凝固模型来解释。偏析的严重程度与凝固时间有关，时间越长越严重。由于高含碳量、高合金含量的钢凝固时间长，因此偏析也就更严重。 3.影响凝固末端电磁搅拌的冶金效果的主要因素及措施 影响凝固末端电磁搅拌的冶金效果的主要因素在于：1）是否有结晶器电磁搅拌作用。2）电磁搅拌器能否提供足够大的电磁推力。3）电磁搅拌作用区域内磁场是否均匀。4）电磁搅拌的作用区域是否足够大。5）搅拌的时机即电磁搅拌的安装位置是否得当。其中第2、3、4个因素取决于凝固末端电磁搅拌器的参数及结构设计，而第1、5个因素则取决于电磁搅拌器与连铸机性能参数及连铸工艺的匹配是否合理。因此，一套电磁搅拌装置要达到最佳的冶金效果，除了要求其本身性能优良外，还要求设计者有较丰富的理论与实践经验。
搅拌机设计流程
摘要 搅拌机是搅拌设备的心脏。在搅拌机设计及使用过程中，合理的选取搅拌机的结构，运动和工作参数，直接关系到混凝土等材料的搅拌质量和搅拌效率。论文对搅拌臂的排列、搅拌叶片的安装角、拌筒长宽比、搅拌机转速和搅拌时间等主要参数的选取进行分析与试验研究。通过归纳，给出了双卧轴搅拌机的主要参数，包括搅拌臂排列、叶片安装角、拌筒长宽比、搅拌线速度等；给出了评价搅拌机参数合理与否的准则；给出了搅拌臂排列的基本原则。论文通过试验研究，建议用叶片推动的物料量与该搅拌机的公称容量的比值rl，来综合评定搅拌臂的个数，叶片面积和其他参数匹配的合理性，并作为设计时的参考；双卧轴搅拌机的叶片的安装角范围为3l一45，对国内广泛使用的宽短型双卧轴搅拌机叶片安装角度推荐为45；对目前国内外普遍使用的双卧轴搅拌机，它的长宽比的选择范围为0．7—1．3，推荐使用值为小于1；搅拌机的转速主要受搅拌过程中混合料不发生离析现象所限制，对目前常用的双卧轴搅拌机，推荐的叶片线速度为1．4m ／s-1．7m／s／；合理的搅拌时间是保证搅拌质量符合要求条件下的最短搅拌时间，它受充盈率等多种因素影响，合理的搅拌时间应通过试拌来确定。 [关键词]：搅拌机、主要参数、合理性、实验研究
第1章前言 1．1国内外研究现状及发展趋势 19世纪40年代，在德、美、俄等国家出现了以蒸气机为动力源的白落式搅拌机，其搅拌腔由多面体状的木制筒构成，一直到19世纪80年代，才开始用铁或钢件代替木板，但形状仍然为多面体。1888年法国申请登记了第一个用于修筑战前公路的混凝土搅拌机专利。20世纪初，圆柱形的拌筒自落式搅拌机才开始普及，其工作原理如图1．2所示。形状的改进避免了混凝土在拌筒内壁上的凝固沉积，提高了搅拌质量和效率。1903年德国在斯太尔伯格建造了世界上第一座水泥混凝土的预拌工厂。1908年，在美国出现了第一台内燃机驱动的搅拌机，随后电动机则成为主要动力源。从1913年，美国开始大量生产预拌混凝土，到1 950年，亚洲大陆的日本开始用搅拌机生产预拌混凝土。在这期间，仍然以各种有叶片或无叶片的自落式搅拌机的发明与应用为主?。自落式搅拌机依靠被拌筒提升到一定高度的物料的自落完成搅拌。工作时，随着拌筒的转动，物料被搅拌筒内壁固定的叶片提升到一定高度后，依靠自重下落。由于各物料颗粒下落的高度、时问、速度、落点和滚动距离不同，从而物料各颗粒相互穿插、渗透、扩散，最后达到均匀混合。自落式搅拌机结构简单，可靠性高，维护简单，功率消耗小，拌筒和叶片磨损轻，但搅拌强度不高，生产效率低，搅拌质量不易保证。此种搅拌机适于拌制普通塑性混凝土，广泛应用于中小型建筑工地。按拌筒形状和卸料方式的不同，有鼓筒式搅拌机、双锥反转出料搅拌机、双锥倾翻出料搅拌机和对开式搅拌机等，其中鼓简式搅拌机技术性能落后，已于1987年被我国建设部列为淘汰产品。随着多种商品混凝土的广泛使用以及建筑规模的大型化、复杂化和高层化对混凝土质量、产量不断提出的更高要求，有力地促进了混凝土搅拌设备在使用性能和技术水平方面的提高与发展。各国研究人员开始从混凝土搅拌机的结构形式、传动方式、搅拌腔衬板材料以及搅拌生产工艺等方面进行改进和探索。20世纪40年代后期，德国ELBA公司最先发明了强制式搅拌机，和自落式搅拌机的工作原理不同，强制式搅拌机利用旋转的叶片强迫物料按预定轨迹产生剪切、挤压、翻滚和抛出等强制搅拌作用，使物料在剧烈的相对运动中得到匀质搅拌。强制式
辊式电磁搅拌器的试验与应用
辊式电磁搅拌器的试验与应用 发表日期：2007-4-10 阅读次数：423 摘要：阐述了武钢第二炼钢厂辊式电磁搅拌器的结构与原理。通过对电磁搅拌安装位置、电流强度、频率等参数的选择，确定了电磁搅拌最佳的工艺参数，同时经过一年多的应用表明，该辊式电磁搅拌器可以明显改善铸坯的凝固组织，提高铸坯的内部质量。 关键词：辊式电磁搅拌；等轴晶率；负偏析率；白亮带 武汉钢铁集团公司第二炼钢厂于2004年在对2号板坯连铸机进行高效化改造的同时，为满足中厚板及硅钢的生产要求，配套引进了法国罗德瑞克公司(ROTELEC)的辊式电磁搅拌装置。该装置于2004年6月24日完成安装、调试工作，并于当日在碳素钢上进行了设备试运行。经过多轮试验，确定了二对电磁搅拌器安装的最佳位置、搅拌频率、电流和搅拌模式，能满足中厚板、硅钢及其它需要电磁搅拌钢种的生产要求。经过一年多的生产，该装置运行正常，具有可靠性高、维护方便等优点。 1 辊式电磁搅拌装置简介 1.1 结构特点 辊式电磁搅拌器又称安装在支承辊内的电磁搅拌器，电磁搅拌器本体感应器线性马达制成辊状形式，安装在无磁性高强度的不锈钢支承辊外套内，支承辊外套直径不小于240mm，厚度25～30mm，其几何特征与常规的连铸机支承辊一样，但辊子的外表面应加工成螺线型凹槽，以限制由于热应力而产生的裂纹和变形。其本体线性马达为固定不动的行波磁场感应器，在加厚的不锈钢外套与辊心间保持动配合间隔，使外套可随铸坯移动而自由转动。感应器由带有2个极的双相绕组和磁铁芯组成。电接头和冷却水由辊子的两端接入接出。使用这种电磁搅拌器，不会干扰原有的二冷气雾冷却系统，感应器与铸坯面很近，故电工效率较高。同时可方便地对安装位置进行优化调整，电磁搅拌器结构见图1。 图1 辊式电磁搅拌器结构图 1.2 辊式电磁搅拌装置的技术参数 辊式电磁搅拌器辊径240mm，辊长1700mm，每个辊重约700kg。冷却水用量每个辊11m3/h。共有4个电磁搅拌辊，2个为一组成对配置在铸流弯曲段、弧线段内外弧的某一位置。感应器为二相直线型，有2个极，每相最大电流400A，频率为2～5Hz。搅拌类型为：三环/双蝶，如图2所示。搅拌模式可以选择连续和交替。搅拌断面为210～250mm×700～1600mm。
电磁搅拌
电磁搅拌 科技名词定义 中文名称：电磁搅拌 英文名称：electromagnetic stirring，EMS 其他名称：EMS技术 定义：利用电磁效应实现熔体的搅拌，熔炼时使温度和成分均匀、连铸时控制凝固过程的工艺。 应用学科：材料科学技术（一级学科）；材料科学技术基础（二级学科）；材料合成、制备与加工（三级学科）；特种冶金（四级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 目录 定义 原理 模式 效果 编辑本段定义 任何通有电流的导体，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。 闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中就会产生电流这种现象叫电磁感应。 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。 三相交流电能够产生旋转磁场。 当旋转磁场半径很大时，就成了直线运动的行（xing）波磁场。 直线搅拌：由行波磁场产生的，使钢水以一定速度向磁场运动方向运动，故称直线搅拌。 钢水的流动方向始终和磁场的运动方向相一致。 编辑本段原理
电磁搅拌器（Electromagneticstirring:EMS）的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。 编辑本段模式 根据电磁搅拌器在铸机冶金长度上的不同安装位置大致有以下几种模式 结晶器电磁搅拌：MoldElectromagneticstirring:MEMS搅拌器安装在结晶器铜管外面 二冷区电磁搅拌：StrandElectromagneticStirring:SEMS搅拌器安装在铸坯外面 凝固末端电磁搅拌：FinalElectromagneticstirring:FEMS用于方坯连铸搅拌器安装在铸坯外面 编辑本段效果 搅拌位置冶金效果适用钢种 MEMS 增加等轴晶率低合金钢 减少表面和皮下的气孔和针孔 弹簧钢 减少表面和皮下的夹杂物 冷轧钢 坯壳均匀化 中高碳钢等 稍稍改善中心偏析 SEMS扩大等轴晶率不锈钢 减少内裂 改善中心偏析工具钢 减少中心疏松 FEMS细化等轴晶弹簧钢 有效地改善中心偏析轴承钢 有效地改善中心缩孔和疏松特殊高碳钢
各种搅拌器介绍
复合叶桨式搅拌器 这是一种高效轴向流叶轮，它在主叶片上再增加了一个辅助叶片，该辅叶片有消除主叶片后方发生的流动剥离现象，使搅拌功率减少；同时在叶端能产生交叉的垂直分流，提高了混合效果，适用于中、低粘度的混合、分散、传热。特别适用于大型罐槽的固液悬浮。 螺旋叶桨式（推进式）搅拌器 推进式搅拌机（螺旋浆叶）一般为2叶，也可为3叶或4叶。推进式搅拌机(器)容积循环速率大，在工作时能很好地使流体在随浆叶旋转的同时进行上下翻腾，即容易使低粘度流体流动处于湍流状态。但由于其在旋转时，主要对流体作用轴向的推力，对流体所作用的剪力很小，这种搅拌器难以使高粘度流体处于湍流状态，也难以使高粘度流体充分搅拌混合。推进式搅拌器的转速一般应在60—200r/min范围内，故这种搅拌器一般适用于低粘度流体的混合操作。
曲边斜叶桨式搅拌器 本类搅拌器是斜叶桨式的一种变型，浆底旋转面接近容器的椭圆面，浆叶平面与旋转轴垂直面又成倾角45，兼起刮板作用，多为低转速运行，可在过流或层流区操作。
六斜叶开启涡轮式搅拌器 四斜叶开启涡轮式搅拌器 三斜叶开启涡轮式搅拌器
六叶开启涡轮搅拌器 六直叶开启涡轮式 径流型搅拌器，使用转速范围大，使用粘度范围广，具有高剪切力及湍流扩散能力。因其没有圆盘，不会阻碍浆叶上下液层混合，在有挡板槽中可以形成较大的对流循环，特别适用于剪切分散操作，同时因其具有良好的循环和剪切能力，也用于一般的固体溶解、反应、传热、乳化、结晶、固体悬浮操作。 六弯叶开启涡轮式 具有平直叶涡轮几乎所有的特点，又因其具有特殊的后弯结构，排出性能更好，浆叶也不易磨损，特别适用于固体含量多时固液悬浮的操作，一般配挡板使用；同时也适用于一般的反应、传热、乳化等操作。 异形搅拌器 三直叶锥底式SZP 本类搅拌器为径流型搅拌器，使用条件同平直叶开启涡轮，适用于锥形容器搅拌的最下层搅拌，可应用于一般的反应、溶解、悬浮、传热、乳化、结晶等操作。
电磁搅拌器的分类与应用
电磁搅拌器的分类与应用 （一）电磁搅拌器装置 电磁搅拌装置在许多的大型钢铁企业中的到使用，极大的改善了钢铁企业的产品质量。 近年来，随着连铸技术的发展，对连铸坯内部质量提出了更高的要求，而铸坯内部质量在很大程度上取决于铸坯内部是否呈现均匀而致密的等轴晶凝固组织。但是在连铸坯实际凝固过程中，由于冷却速度很快，造成铸坯凝固时柱状晶的发展，往往产生“搭桥”现象，导致铸坯内缩孔偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷产生。 一个载流的导体处于磁场中就要受到电磁力的作用而发生运动。同样，钢水流过磁场，流动的钢水会产生感生电流，感生电流产生的磁场与设定磁场之间的相互作用，会推动钢液运动，这就是电磁搅拌的原理。采用电磁搅拌装置，有利于改善连铸坯的凝固组织，也是改善以及提高铸坯表面的有效措施。 （二）电磁搅拌装置的形式 电磁搅拌装置的形式是多种多样的。根据铸机的类型，铸坯断面和电磁搅拌器安装的位置不同，连铸机常用的有如下几种类型： 1、按感应形式分：有直流传导式、交流感应式和近年来发展起来的永磁式。 2、按激发的磁场形态分：有恒定磁场型，即菜场在空间恒定，不随时间变化；有旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定的速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定的速度向一个方向做直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴做螺旋运动。 目前正在开发多功能组合式电磁搅拌器，即一台搅拌器同时具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。 3、按使用电源相数分：有两相电源电磁搅拌器，有三相电源电磁搅拌器。 4、按搅拌器在连铸机安装位置分：有结晶器电磁搅拌装置，有二次冷却电磁搅
拌器，有凝固末端电磁搅拌器。 一般公认的就是用第4种分法来说明用什么形式的电磁搅拌装置设备。 （三）电磁搅拌装置的性能，对钢质的影响 1、结晶器电磁搅拌（简称M-EMS或M搅拌） 钢水在结晶器内，电磁搅拌器安装于结晶器外围。电磁搅拌器的铁芯所激发的磁场通过结晶器的钢质水套，和铜套侵入钢水中，借助于电磁感应产生的电磁力，使钢水产生旋转左右或上下垂直运动。 结晶器的电磁搅拌主要改善钢坯的表面质量和皮下质量。图1-2表示结晶器电磁搅拌器引起的冷隔变化。从图中可以看出，在不考虑拉坯频率的情况下，磁通密度较高的地方（在结晶器内壁表面上磁通密度最大），冷隔趋于变浅。这是因为，结晶器内电磁搅拌使得结晶器冷却均匀。事实证明，凝固界面被通过搅拌形成的钢流冲刷和早期形成的凝固坯壳重新熔化，与新进入的钢水混合后再凝固。在进行搅拌的地方，冷隔的深度就变得很浅。因此M搅拌器可以增强结晶器内钢液均匀凝壳的生成，从而导致表面纵裂的消除。 实践证明电源频率取6HZ比较合适。频率没有取下限1HZ的原因是因为频率小于1HZ时搅拌不充分；如果频率超过15HZ，在钢水中衰减严重，结果只能进行表面搅拌，因此不能完全发挥仰制冷隔的作用。 一般有以下几种搅拌方法： 一、单台旋转磁场 电磁搅拌器置于结晶器外围，通以两相低频电流，激发一旋转磁场，使结晶器内钢液产生旋转运动。绕组采用直接水冷，结构简单，冷却效果好。与结晶器水
小型混凝土搅拌机结构设计说明
. . . . 摘要 搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相扩散，从而达到均匀混合；也可以加速传质和传热过程。在工业生产中，搅拌操作是从工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理、建筑等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用。本文就以建筑为中心设计一款小型混凝土搅拌机。 本设计的小型混凝土搅拌机是强制式搅拌机中的一种，搅拌非常均匀，质量好，生产效率高，成本低。其主要组成结构包括：电动机、带传动、减速器、链传动、搅拌结构及机架等。主要设计计算容是小型混凝土搅拌机搅拌装置的设计及其校核，搅拌轴的连接及强度校核，各部分在机架中的安装位置设计已达到小巧方便的设计要求。 本设计完成了总体结构的拟定，通过设计计算和校核，确定了各组成部分的结构尺寸和形状，实现了混凝土搅拌的功能。 关键词：搅拌机；立轴；混凝土；搅拌装置；传动系统
. . . . ABSTRACT Mixing can make two or more different materials in the spread of each other, so as to achieve the smooth; mix Also can accelerate and mass and heat transfer process. In industrial production, stirring, from the start of the industrial operation, around food, fibre, paper making, oil, water treatment, construction and so on, as part of the process and has been widely used. This essay, taking construction as the center design a small concrete mixer for reference. The design of small concrete mixer is a compulsory mixer, the mixing is very uniform, good quality, high efficie ncy and low cost. Its composition include: motor, belt drive, gear reducer, chain drive, mixing structure and rack. Calculate the content of the main design is the design and checking of the small concrete mixer, agitator, stirring shaft connection and strength check all parts of the installation location in the rack has been designed to achieve compact and convenient design requirements The design is completed the overall structure of the formulation, design calculation and verification to determine th e structure size and shape of the various components of the concrete mixing. Key words: Mixer; Vertical shaft; Concrete; Mixing unit; Transmission system