电磁搅拌在炼钢中的应用和常见故障

摘  要：阐述了新疆八一钢铁公司第一炼钢厂150T连铸机引进电磁搅拌装置的原理，以及在实际运用中电磁线圈和逆变柜常见故障的解决方法和相关经验。

关键词：电磁搅拌、变频电源、IGBT(大功率晶体管)、逆变柜

中图分类号： O441 文献标识码： A

【论文正文】： 

一、电磁搅拌器的工作原理

电磁搅拌的工作原理，基于两个基本定律：一是运动的导电钢水与磁场相互作用产生感应电流，二是载流钢水与磁场与磁场相互作用产生电磁力。电磁力作用在钢水每个体积单元上，从而驱动钢水流动。就交流感应而言电磁搅拌的工作原理和异步电机类似（搅拌器线圈相当于电机定子，流动的钢水好比电机转子），由多相（两相或三相）线圈绕组产生行波磁场或旋转磁场，在导电的钢水中产生感应电流，感应电流与

磁场相互作用产生电磁力，对钢水起搅拌作用。就直流感应而言，是通过恒定磁场与运动的导电钢水相互作用，在钢水中产生感应电流，感应电流与磁场相互作用产生电磁力，此电磁力的方向恰好与钢水的运动方向相反，对钢水起制动作用，因此这种搅拌被称为电磁制动。

二、电磁搅拌装置的作用：

1、 成份的均匀化并消除偏析，提高产品质量

2、气泡和夹杂物上浮，提高产品质量

3、 缩短熔化时间、降低能耗，节省生产成本

4、防止氧化，提高原料的利用率，增大效益空间

5、实现了自动控制且维护方便简单

6、实现了合金溶液温度的精确控制

三、系统组成:

电磁搅拌系统：一般由搅拌器线圈，闭路循环冷却水系统，电搅电控系统三部分组成。

水冷系统

为了达到控制水质并与线圈进行热交换的目的，本系统有两套冷却水装置，一套是用于冷却线圈的纯水系统，另一套是用于冷却纯水的冷却系统。线圈所产生的热量首先通过循环的纯水带出，然后通过对水质要求不高的工业水经过板式换热器给纯水冷却。首次使用提供为6m3㎡的电磁搅拌器线圈冷却用纯净水，以充满水箱和通水管道，系统正常工作后，按纯净水箱的水位定期补水。纯净水的运行方式为闭路循环。

电搅电控系统：

系统组成：由供电电路、控制电路、整流电路、滤波及补偿电路、逆变电路、参考综合电路、脉宽调制电路、保护电路、检测电路和其他辅助电路。

电磁搅拌器控制设计基本参数：线圈电流，电压，频率等。

系统的特点：

1）、技术先进，产品可靠性高

2）、具有目前最先进的故障诊断功能，本系统的诊断优于目前国内和国外进口的所有各种电磁搅拌电控系统

四、常见故障及分析、解决办法：应用、改进和管理经验

电磁搅拌系统自从安装投产以来，至今已使用了将近一年，在实际运用中也遇到了一些技术难题。通过实践摸索我们总结了一些故障处理办法，分别如下：

IPM故障：

故障现象：

（1）、系统停搅

（2）、SPWM板上排灯中对应模块的红色发光二极管量亮

（3）、脉宽板封锁红灯亮

分析原因：

（1）、主回路中连接到EMS连线可能短路

（2）、KQD板故障

解决办法：

（１）、测量主回路是否短路

（２）、检查ＫＱＤ插接件接触是否正常，检查ＫＱＤ板输入电源；检查控制变压器输入电源判断是电源故障还是变压器故障

２）三相不平衡故障

故障现象：运行电流中两相之间相差３０％，系统停搅

分析原因：

（1）、本体线圈中有一相有断开的情况

（2）、KCK、KLB有故障，电流传感器松动

解决办法：

（1）、停机的情况下，测试搅拌器两相之间电阻情况

（2）、检查KCK传感器接插件接触情况

（3）、检查KCK板的信号输入输出是否正常，否则更换KCK板

（4）、检查KLB板卡插接情况，输入输出是否正常，否则更换KLB板。

3）过流故障

故障现象：运行电流超过最大额定电流

分析原因：设定电流超过额定最大电流

解决办法：降低设定值

4）预充电故障

故障现象：预充电接触器不吸合

分析原因：主回路电源没有合

解决办法：合上主回路电源

5）IPC电源故障

故障现象：UPS报警，工控柜后各输入输出板电源灯不亮

分析原因：工厂停电或工控柜内QA0和QA3未接通

解决办法：停电则停系统或接通QA0和QA3

6）线圈温度高

故障现象：界面显示线圈温度高，系统报警停搅

分析原因：二冷水未开，线圈中有杂质引起短路

解决办法：使用前半小时开二冷水或清洗线圈

7）水流量不足，水温高

故障现象：界面显示水流量小，系统报警停搅

分析原因：二冷水未开，线圈中有杂质阻塞管道

解决办法：使用前半小时开二冷水或清洗线圈，水温高则马上停止使用系统

8）主接触器故障

故障现象：主接触器不合闸

分析原因：不具备合闸条件

解决办法：查梯形图

9）220V电源故障

故障现象：界面显示该故障

分析原因：工控柜内对应各逆变柜内开关电源未开或逆变柜内空开未开

解决办法：接通工控柜内相应空开（例：第一流QA01-1），接通逆变柜内空开。

10）散热器故障

故障现象：（1）散热器发热烫手，（2）散热器不发热。

分析原因：（1）风机接触不良或损坏环境温度高

（2）温度开关坏

（3）温度开关连线有松动

解决办法：（1）更换风机降低环境温度

（2）换温度开关，温度开关之间连线焊牢

11）熔断器故障

故障现象：界面有显示，撞击器有动作或熔断器坏

分析原因：主回路有短路，运行过程中有过流状况

解决办法：检查短路位置，更换撞击器和熔断器

12）欠电压故障

故障现象：主接触器不吸合

分析原因：运行中交流侧有缺项现象

解决办法：恢复主回路电源

13）过压故障

故障现象：界面上显示电压远远高于实际测量的整流电压

分析原因：输入电压过高、电网不稳定

解决办法：提高变压器系数比

14）电解电容爆炸、阻容吸收板爆炸

故障现象：电解电容炸裂、爆裂，拉弧，同时交流侧保险动作，

分析原因：电解电容正负连接处松动，电压过高，质量不好

解决办法：紧固连接螺杆、更换电解电容

故障现象：电磁搅拌在运行中无任何征兆的情况下IGBT烧毁。

原因分析：电磁搅拌的逆变部分采用IGBT(型号为PP20012(ABB2P)SEL、1200V、200A)，由于它的过压能力差，在电网波动时造成IGBT烧毁。在逆变柜运行一段时间后IGBT会造成损伤，就必须检测IGBT的好坏。

五、管理经验

1、加强电搅使用中的点检维护，遵循预知维修的 管理思路。规定每次使用电搅前必须测量电搅线圈的在线绝缘值。在电搅使用时每班必须点检和记录两次线圈冷却水的流量、水温、中间端子箱的接头温度。如有异常必须监护，确保线圈正常运行。

2、确保电搅设备的稳定运行掌握在线更换，离线检修的原则。规定电搅线圈和逆变柜每三个月下线保养。线圈的出线电缆绝缘破损的必须更换。出现电缆在二冷段的部分必须加包石棉布。离线存放的线圈冷却水必须吹干，保持线圈内部干燥（特别在冬天应该做到，否则冷却水结冰涨破水管）。冷却水的出口上堵头，防止灰尘进入，降低绝缘电阻。对逆变柜受损的元件检查更换，电路板和IGBT 分解清灰，再安装。所有的连接螺丝必须紧固。对有故障的线圈必须通过绝缘检测和内部试压实验判断故障点然后再有的放矢的处理。

3、注重过程管理，提高维护人员的素质和操作人员对设备的认识。

4、改善电搅设备的环境，提高设备使用寿命。针对操作工在吊装结晶器的晃动撞破线圈这一问题，规定吊装结晶器时必须用导链慢慢落到位，使线圈的寿命平均提高两年。由于逆变器的元件是一个很大的发热体，电搅工作时电气室的温度非常高，导致有些元件容易烧毁。为了降低电气室的温度，加装了大容量水冷空调。保障了电气元件的正常运行。

【结束语】：

电磁搅拌在炼钢经过不断摸索和潜心研究，总结出了一套非常实用的技术成果和管理经验，故障率逐年下降，为生产高质量的产品奠定了坚实的设备保障。

【参考文献】：

【1】结晶器电磁搅拌的技术原理与发展孙亮

【2】电磁搅拌器 江都市苏星冶金机械有限公司

【3】电磁搅拌电控系统 C++BUILDER数据开发公司

【4】国产结晶器电磁搅拌装置超过国际水平刘立勤 2005.9.6

【5】韩至诚电磁冶金学【M】·冶金工业出版社·2010.5