电磁冶金技术(6篇)
电磁冶金技术篇1
关键词：中国；矿物加工；技术；进展
中图分类号：C35文献标识码：A
引言
矿物加工从其现有的学科基础来说，是一门从矿物资源(矿物、煤炭、二次资源、工业与生活废弃物等)中，通过分离、富集、提纯等物理的和化学的加工处理，提取有用物料的科学技术。
1、选矿的起源与历史沿革
人类利用矿物资源已有数千年历史，如自然金、自然铜、滑石、朱砂等的开采与利用。无论是公元前几千年的古埃及，还是中世纪的罗马帝国时代，或者是中国古代，由于科学技术水平整体落后，社会生产力低，对矿物资源的需求少，人类利用的矿物资源主要是通过手工作业从天然矿石中得到的。如淘金、人工溜槽、手动跳汰筛、洗矿槽等原始重选方法及鹅毛粘油刮取浮在水面上的金粉等原始浮选方法。我国古代将原始的重选、浮选总结为“澄、淘、飞、跌”。这些手工作业虽然有近代“表层浮选”“重选”的影子，但还算不上是一门工业技术。
19世纪末至本世纪20年代，世界工业生产快速发展，对矿物原料的需求增大，加上18世纪产业革命的推动，使机械化成为可能。近代大部分的选矿工艺与设备属于这一时期选矿领域的技术发明，如AP式破碎机，球磨机，机械分级机，重选、电磁选的设备与工艺及浮选药剂、工艺与设备等。从那时起，选矿技术已成为一门人类从天然矿石中选别、富集有用矿物原料的成熟的工业技术，并得到广泛应用。
2、矿物加工学科的形成、发展与现状
60年代以来，随着世界经济的快速发展，一方面人类对矿物资源的需求不断增加，另一方面，矿物资源中，富矿减少、贫细矿物资源增加，而且矿山、冶炼厂排出的废水、固体废弃物等对环境的污染与治理问题也开始受到重视，传统的选矿技术与理论已不能完全适应解决这些问题。
为了从贫细矿物资源中有效地分离、富集有用矿物，充分合理地利用资源，并能解决环境问题，选矿科技工作者开始认识到，不仅仅是传统的选矿技术不能有效的解决贫细矿物资源的分离问题，而且资源的综合利用是更重要的问题。这就需要综合利用多学科的知识与新成就，寻找新的学科起点，开发新的科学技术，以实现矿物资源的综合利用，包括分离、富集贫细矿物资源的新技术、工艺和设备;对矿物的提纯与精加工;环境的综合治理;矿物新用途的开发等。即矿物资
源的利用不单纯是通过“选矿”得到矿产品的问题，而是综合“加工”利用的问题。为此，近几十年来，选矿及相邻学科的科技工作者在选矿学科及交叉学科领域，进行了大量的基础理论与工艺技术的研究。而且，由于相邻学科的发展，如电化学、量子化学、表面及胶体化学、紊流力学、生物工程、冶金学、材料科学与工程及计算机科学与技术在选矿学科领域中的应用，形成许多新的学科方向和各种加工利用矿物资源的新技术。“选矿”已不能涵盖多数新的加工利用矿物资源的科学领域，“矿物加工”呼之欲出。矿物加工学科无论从其学科基础，学科领域及其研究对象方面远比传统选矿学科更广、更深。事实上，国外从60年代开始，就逐步采用“MineralProcessing”代替“OreDressing"，在我国，也经过近10年的酝酿，于90年代在国家教委招生目录上将“选矿，，更名为“矿物加工”。
在近30年矿物加工学科的形成与发展过程中，世界矿物加工领域的科技工作者进行了广泛、深入的研究，有许多颇具影响的学科群体。如美国加州大学的材料和工程科学系、哥仑比亚大学的矿业学院、宾州大学的材料科学系，尤他大学冶金工程系;加拿大大不列颠哥仑比亚大学的矿物工程系、麦吉尔大学矿冶系;澳大利亚CSIRO矿物化学研究室、昆士兰大学矿物研究中心;瑞典勒律欧工业大学选矿室;意大利CNR选矿研究所;德国克劳斯塔尔大学、弗来堡研究院、阿亨大学;苏联米哈诺布尔矿冶研究院;我国的中南工业大学、中国矿业大学、东北大学、北京科技大学、长沙矿冶研究院、北京矿冶研究总院、北京有色金属研究总院、广州有色金属研究院等。这些矿物加工学术与研究中心的研究涉及矿物加工学科的各个领域，促成了矿物加工学科的形成与发展。目前，矿物加工的主要学科方向有:
(1)复合物理场矿物加工:根据流变学、紊流力学、电磁学等研究重力场、电磁力场或复合物理场(重力+磁力)中，颗粒运动行为，确定细粒矿物的分级、分选条件。如磁流体水力旋流器分选，振动脉动高梯度磁选，流化床层干法选煤等。
(2)高效低毒药剂分子设计:根据量子化学、有机化学、表面化学研究药剂的结构与性能关系，针对特定的用途，设计新型高效矿物加工用药剂。
(3)矿物资源的生化提取:用生物浸出、化学浸出、溶剂萃取、离子交换等处理复杂贫细矿物资源，如低品位铜矿、铀矿、金矿的提取。由于细菌兼有氧化、吸附、降解等作用，不仅强化浸出过程，而且在环境与工艺控制上具有优势。生化提取的基础理论与技术的研究近几年已成为矿物加工学科的重要方向之一。
(4)直接还原与矿物原料造块:主要从事矿物原料造块与精加工方面的科学研究。研究铁精矿煤基回转窑直接还原、粉体物料成型等过程的机理。
(5)复杂贫细矿物资源综合利用:研究选书合、选矿习七工联合、多种选矿工艺(重、磁、浮)联合等处理一些大型复杂贫细多金属矿的工艺技术和基础理论，研究资源综合利用效益。
3、矿物加工学科面临的问题及发展趋势
3.1矿物加工学科发展面临的挑战
矿物加工学科的发展首先面临的是资源变化的挑战，矿物加工处理的资源从传统的天然矿石向如下几种资源变化。
(1)复杂、贫细、大型多金属矿床:这些矿床的特点是金属品种及伴生稀有、贵金属品种多，品位低，嵌布细，难处理。如柿竹园多金属矿、大厂多金属矿、攀枝花铁矿、德兴铜矿、广西三水铝铁矿等。
(2)各种非金属矿床:包括以非金属矿物、煤炭为主的矿床及金属矿山中伴生的非金属矿。特别是后者，在金属矿选矿过程中，经过了碎磨过程，消耗了大量原材料和能耗，一般只回收了占总矿量约10%的有色金属矿或约30%的黑色金属矿，大量的伴生非金属矿(尾矿)未能利用，矿山综合利用率低。
(3)二次资源:矿山、冶炼厂、化工厂等排出的废水、废渣、废气中的稀有、稀散和贵金属，废旧汽车、电缆、机器及废旧金属制品等二次资源。
(4)海洋资源:海洋锰结核是一种赋存于深海底的巨大矿产资源，除含锰外，铜、钻、镍等金属的储量十分丰富。在未来陆地资源贫化、枯竭时，也将成为人类的宝贵资源。
由于待处理的资源发生较大变化，而且长期以来矿物加工学科研究的局限性，现有的矿物加工学科发展将在如下技术问题上面临挑战:
(1)复杂贫细矿物资源综合回收利用技术:目前，大多数矿山的选矿能耗高，产品单一，矿产品含杂较高，矿山综合利用率低，亏损严重。急需开发各种贫细
矿物资源的综合利用技术，并进行基础研究。
(2)二次资源再生利用技术:由于一次资源逐步减少，二次资源的再生利用技术的开发无疑成了矿物加工领域的重要课题。目前，这方面的技术也不成熟，特别是从三废中回收有用物质及对环境的治理方面还无有效手段，造成资源浪费与环境污染。
(3)洁净煤技术:煤炭是重要的能源，在中国尤是如此。但燃煤给环境带来的污染已经成为全球严重关注的问题。煤炭的脱硫及深加工技术一直是而且仍将是矿物加工面临的重要问题。
3.2矿物加工学科的发展趋势
面对待处理资源的变化及技术上存在的问题，矿物加工科技工作者及相关学科的科技工作者，在矿物加工领域及相关学科领域不断进行新的探索和研究，矿物加工工程学与相邻学科的相互交叉、渗透、融合，如物理学、化学与化学工程学、生物工程学、数学、计算机科学、采矿工程学、矿物学、材料科学与工程已大大促进了矿物加工学科的发展，一些新的矿物加工学科领域已初露端倪。
结语
矿物加工和资源有效利用,又面临新的挑战,绿色环保、清洁生产和节约资源能源,降低消耗以及安全生产的要求更高,富矿、易加工矿资源日趋减少。我国的生产企业、研究单位和高等学校组成产学研联合攻关,在这些方面不断取得新的进展,取得了令国际同行瞩目的成就。
参考文献：
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电磁冶金技术篇2
Abstract：ThispaperpresentsthestructureprincipleofsomenewAutomaticReagentFeedingSystem，analyzesitsperformancecharacteristics，andintroducestheapplicationconditionofitinactualproductionprocess.
关键词：浮选；加药自动控制装置；控制方法；应用
Keywords：flotation；druggingautomaticcontroldevice；controlmethod；application
中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）03-0055-02
0引言
浮选是选矿生产最重要和最常用的选矿方法，据统计，有近90%的有色金属矿用浮选方法处理。浮选法还广泛用于稀有金属、贵金属、黑色金属、非金属等矿物原料的选别。浮选药剂的添加又是浮选生产工艺中必不可少的一个重要环节。[1]浮选药剂添加质量直接影响到浮选的效果，最终影响选矿技术经济指标。然而在浮选过程中浮选药剂的添加量，随着原矿的品位、粒度及处理量等诸多因素变化在不断的调整。目前大多数选矿厂都意识到了传统的人工加药方法有很多的不足，如加药量不准确、不及时、加药量波动很大等问题，尤其是在晚班，由于人为因素的影响甚至会经常出现断药的现象。而浮选加药自动化应用到浮选生产过程中，不但解决了人为因素带来的影响生产指标的问题，还大大地节约了药剂成本，提高了生产效益。
目前我国选矿厂对药剂用量的调整，通常都是凭借操作工的经验和频繁测量药剂流量，然后进行人工调整阀门开度来实现流量的调节，由于生产过程中存在很大的波动性，这样不但增加了操作工的工作强度，而且往往不能及时、准确地调整给药量，导致药剂使用量不能始终保持在最佳状态，从而造成药剂的浪费及影响生产指标。[2]由于浮选过程变量发生变化时，浮选泡沫的状态（体现在气泡大小、泡沫的颜色及粘度等方面）就要发生相应地变化，因此浮选泡沫中含有大量与浮选指标相关的信息。[4]通过对摄像机摄取的浮选泡沫图像的处理，提取相应的特征参数，并与建立的浮选泡沫图像辨识模型进行对比，就可以判断各种药剂的添加情况，然后通过调整加药机来控制加药量，使浮选过程的泡沫图像尽量达到最佳效果。[5]国外从上世纪60年代起开始研制自动加药机，使用的主要有计量泵式加药机和压差变送器式加药机，我国从上世纪50年代起开始使用杯式加药机，后来是虹吸式加药机，70年代开始研制自动加药机。目前国内最常使用的自动加药方式主要有电磁阀式加药和泵式加药，这两类加药系统大都应用PLC进行控制。
1电磁阀式加药控制系统
由于电磁阀成本低廉，不易发生阻塞，维护方便，采用防腐蚀材料和特殊结构的电磁阀适用于各种恶劣环境，不同口径又能满足加药量的需要，所以大多数选厂的自动加药机主要使用电磁阀作为自动加药的执行器。
电磁阀流量理论：[6]
图1为电磁阀加药装置原理图，根据流体力学，液体在电磁阀处的流动属于圆柱形外管嘴恒定自由出流。选管嘴轴线的水平面为基准面，列出能量方程
Δh+■=■+ε■（1）
其中Δh为图1所示的液位差，a为动能校正系数，ε为机械能损失系数，v为液体流速，g为重力加速度。由于恒压箱内部液体动能相对于整个系统的机械能来说很小，可以忽略不计。由此可得：
v=■=φ■（2）
其中φ为流速系数。对于单位时间内通过电磁阀的体积流量为Q，Q为：
Q=■vdS（3）
其中S为电磁阀管口的等效面积，当电磁阀打开时，电磁阀管口的等效面积为SA，则：
Q=vSA=φSA■（4）
电磁阀打开时间t流出的药液体积为V为：
V=■Qdt（5）
在液位恒定的储药装置（即药液的液位差Δh恒定）的条件下，其中的动能校正系数和机械能损失系数基本不变，所以其流速系数φ也基本不变。由公式（4）可知，在电磁阀开度一定的情况下（电磁阀正常工作条件下，即电磁阀在无磨损、堵塞及阀芯损坏的情况下），电磁阀单位时间内出液量基本恒定。在电磁阀打开和关闭的过程中电磁阀的开度都有一个从小到大和从大到小的变化过程，在这个过程中电磁阀的流量时非线性的，但这个过程在电磁阀正常磨损度情况下，是十分短暂的。所以当电磁阀通电后，电磁阀打开，药液流出，根据孔口流的基本原理可知，在药箱内的液面高度保持恒定时，药液流量也是恒定的，这样药液的流出量与电磁阀打开时间近似成正比。所以通过PLC来控制电磁阀的导通时间就可以控制加药量。在加药量适中的情况下（电磁阀开启时间较长），电磁阀的流量调节可以视为线性调节，所以在工业加药系统中大多应用电磁阀作为执行机构由式1可知影响电磁阀加药的准确度最主要的因素就是药箱内的液面高度的恒定，目前大多应用浮球液位阀来维持液面恒定。研究发现：在单位周期内加药量过大时，浮球阀很难及时、准确地维持液面恒定，就会导致通过电磁阀的药流量发生波动，影响加药的准确性。而且浮选药剂中通常含有一些杂质，比如颗粒物或粘稠的杂质等，在药剂用量小，电磁阀选型也较小时，容易导致电磁阀堵塞，尤其是冬天，温度对电磁阀的影响较大。[7]所以电磁阀在加药量适中的条件下使用情况最好，可以达到加药量的精度要求。
目前国内对电磁阀式加药控制系统的研制与应用最多，昆明理工大学研制的KMUST-FDCS系列加药控制系统，北京矿冶研究总院开发的BRFS型和BBH型加药控制系统，西北矿冶研究院研制的DS型和WG-10型加药控制系统等；云南绿春矿业有限公司大马尖山选矿厂应用了KMUST-FDCS48型加药系统，用于黄药、2#油等药液流量的控制，安徽龙桥矿业公司的银山铅锌矿选厂应用了BRFS型加药控制系统等。[8]
2新型自动加药装置
基于以上对电磁阀的应用分析，在改进的KMUST-FDCS系列加药控制系统中选用直动式电磁阀作为执行机构，为了有效的解决电磁阀在加药系统中存在的问题，设计一种新型加药装置。
左图为加药装置侧视图，右图为主视图。侧视图中左侧截止阀及其管道为加药管道，右侧截止阀及其管道为冲洗水管道，当加药量较少或药剂流经管道过长时，可以适当的用冲洗水来避免药剂在管道中残余，降低加药误差。由主视图可见，加药管道在主管道中间装有截止阀（其位置视实际情况而定），若同一个加药点需要添加多种药剂，而且加药点不多，可以考虑关闭中间的截止阀，2种药剂同时从两端的截止阀流入，即可实现在一个加药装置中同时控制2种不同药剂的添加，在一定程度上节约占地面积、便于统一管理。在漏斗前方装置摄像机作为监控装置，鉴于浮选作业加药一般都是规定一分钟的加药量，若监控装置传送的图像中若1-2分钟内都没有明显的药液流动，则启动报警装置，需要人工检查、维护加药装置。此加药装置和加药箱相互独立，若加药点处的空间足够，可以把加药装置放置或悬挂在加药点附近，不仅可以提高加药精度，而且便于操作工现场观察及调节。
3结束语
随着自动加药装置的不断发展和改进，使得其在加药工序中得到广泛的应用，但是由于加药环境、设备选型、操作因素等条件的影响，使得自动加药装置在一部分的加药工序中使用效果不佳。文章介绍一种新型自动加药系统的结构、技术性能。这种自动加药装置性能可靠，维护方便，故障率低，药剂添加准确及时，节约了药剂的消耗，能有效的提高选矿厂的生产指标。
参考文献：
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电磁冶金技术篇3
一、国内冶金企业设备诊断成功案例
1999年1月，发现高炉炉顶齿轮箱螺栓拉断；2000年，判断高线精轧机锥轴和辊轴零部件损坏；2006年2月，发现棒材厂16号轧机减速机锥箱轴承故障；2007年11月，判断某大型铁矿排岩车间破碎机回转体隐患；2008年4月，发现冷连轧机五机架第五架传动轴故障；2009年11月，发现高线减定径机30架锥箱输出轴轴系故障；2010年，发现炼钢耳轴倾动机构轴承早期磨损；2011年，发现高炉炉顶新齿轮箱回转支承间隙小，影响运行。由上可见，设备诊断技术不仅可以预测故障隐患，在判断设备制造装配精度方面也可起到一定作用。国内冶金行业设备的诊断成功案例中，宝钢可以追溯到1983年，部分设备在投产时就有诊断成功案例，此后每年均有各类成功案例，特别是在1996年开展设备状态监测诊断受控点工作后，每年均有数百项成功案例。武钢自2002年开展基于设备诊断技术的“万点受控”工程项目以来，已经成功地在首钢、河钢等二十多个大中型企业推广应用，积累各种成功案例达200余个。
二、常用监测诊断技术
冶金机械设备监测诊断技术已形成以振动监测诊断、油样分析、电流监测、温度监测和无损探伤为主，其他技术为辅的格局。
（1）振动监测诊断技术冶金企业以旋转机械为多，这类机械故障所激发的振动多为横向振动，通常是由其核心部件轴部件故障引起，轴部件故障信号大多为周期信号，准周期信号或平稳随机信号等。该类信号的分析方法目前最常用的是时域—频域分析方法。时域波形是机械振动振幅的瞬态值随时间延续而不断变化所形成的动态图像，时域信号分析的基本参数有峰值、均值、均方根值（有效值）、方差、方根幅值、平均幅值、偏度、峭度等。一般说来均方根值、方根幅值、平均值以及峭度均会随着故障的发生和发展而增大。峭度、裕度因数和脉冲因数对于冲击脉冲类的早期故障比较敏感，但随着故障的逐渐发展，其值反而会下降，而均方根值的稳定性较好，但对早期故障不明显，故常将它们同时使用，以兼顾敏感性和稳定性。在频谱分析时，所关心的多是各种轴转速的多倍频率处以及转速的非整数倍频率处的峰值。通过分析频谱中的轴速频率的整倍数波峰可诊断如零部件不平衡、不对中、松动、轴弯曲和磨损等多种故障；不平衡、不对中这两类故障给冶金设备带来巨大损失，应当作为企业设备诊断的重点。
（2）应力应变检测技术机械设备发生失效并最终引发故障往往由其结构的潜在局部损伤引起，结构损伤从细小到扩张再到最终破坏是一个逐渐发展演变的过程。由于应变能使结构随机振动响应中小损伤信息得以“放大”，基于应力应变的检测技术近年来引起关注并得到快速发展，广泛应用于冶金等领域。
（3）声发射检测技术声发射传感器和振动传感器核心部件都是压电元件，声发射检测技术不仅可以利用材料受载以弹性波的形式释放应变能的现象来探测和识别材料内部产生损伤或结构变化的情况,还可以用来检测机械零部件外表点蚀或剥落情况。该技术作为一种无损检测方法已被广泛应用于冶金、石油化工等众多领域。由于其接收信号的频率范围宽（至少可达2～70kHz），灵敏度高，适用于探测结构缺陷发出的高频应力波信号，其高频特性可有效避开周围低频的噪声，对机械设备(尤其是低速重载设备)或大型构件可提供整体或局部快速检测，及早发现故障隐患。
（4）磁记忆检测技术铁磁学研究指出，磁弹性效应是指当弹性应力作用于铁磁材料时，铁磁体不但会产生弹性形变，还会产生磁致伸缩性质的形变，从而引起磁畴壁的位移，改变其自发磁化的方向。当铁制设备的某一部位在周期性负载和外部磁场的共同作用下，在该处会造成残余磁感应强度的增长。采用金属磁记忆检测技术能及时、准确地找出部件可能导致损坏的最大应力集中区域。检测时不需要对被检测对象进行专门的磁化，检测后也无需进行退磁处理；不需要对金属表面做专门的预处理，对表面有保护层的允许距离150mm进行检测；无需耦合剂；它能够检测到金属疲劳损伤和濒临损伤的状态，在应力应变状态评价与设备强度及可靠性分析、寿命预测方面有独到的能力。这方面的研究和应用已初见成效。
（5）油液检测技术从油着手的设备故障诊断技术内容包括：油物理化学指标变化；油在机体内生成沉积物检测；油颗粒污染度检测（磨损颗粒，泄漏介质）等。理化性能指标主要是检测油的酸值、水分、运动黏度、闪点等来检测设备的状态；应用光谱仪、铁谱仪、颗粒计数器等可对油中携带的磨粒的尺寸、颜色、形貌、浓度等指标进行检测，以此来判断设备磨损状态和磨损部位。通过定期采集油液系统摩擦副之后、油滤装置之前,油箱加油口、放油口,专用放油阀的油样，并对所取油样或油脂进行分析来判断是否需要换油和该设备是否存在故障隐患。目前，油液分析技术更多地集中在多技术油液分析信息的融合故障诊断方法及油液分析信息与其他故障信息融合方法的研究上，而油液分析技术的智能诊断方法及在线检测系统成为油液分析技术的发展趋势。
（6）油液测温技术齿轮箱和飞剪等设备的油温过高会引起一系列问题。油温变化引起油性能下降，包括黏度下降、加速老化变质，并导致齿轮啮合摩擦增大、磨损严重以及发生齿面胶合。而飞剪轴瓦温升过高往往是轴与瓦摩擦所致。为了及时发现油温变化，在易出故障部位安装温度传感器并最好同时安装振动传感器，实时监测油温和振动变化，及时采取措施，避免故障发生。
（7）低速重载设备监测诊断技术炼钢耳轴倾动机构、高炉炉顶齿轮箱和粗轧机等低速重载设备的主要特点是工作转速低且在运行中承受较大的冲击载荷，背景噪声大，早期故障特征难以提取，仅用振动方法很难准确判断早期故障隐患。上述检测技术的结合可以有效识别低速重载设备的早期故障。实践证明，对于正常磨损的设备,在设备运行早期，对故障特征较为敏感的是油液、声发射和磁记忆检测技术；在设备运行中期，对故障特征较为敏感的是振动和噪声检测技术；在设备运行后期，电流和温度监测技术对故障情况也很有效,应根据设备运行的不同阶段，采用不同的检测技术来排查设备故障隐患。需要指出的是，多传感器信息融合技术和小波分析等技术不仅适用于中高速设备故障诊断，对于低速重载设备故障也有一定的效果。
三、企业执行层存在的问题及对策
（1）现场维护人员应能看懂频谱图。先学会看基频，再学会看谐波和边频，最后学会看频率结构。
（2）准确出示诊断报告。设备维护人员应当根据培训监测诊断人员的国家标准，经过专业组织机构培训，通过6～12个月的时间达到I级监测诊断人员的水平，再用1～3年的时间达到Ⅱ级监测诊断人员的水平，即可掌握做诊断报告的基本方法。
（3）分清故障发生的基本原因。在长期掌握监测数据的基础上，从机械和电气两个方面分头排查故障。
（4）全方位提高故障诊断准确率。以轴承故障为例，其主要故障形式是磨损和疲劳剥落，服从“浴盆曲线”，班组人员通过趋势图并在时域和频域图中寻找等间隔成分，可以发现60%以上的故障隐患。对于冶炼和轧钢的绝大多数机械设备，通过“感官检测＋在线/离线监测系统＋责任心”，可达到80％以上的诊断准确率。企业设备维护人员、专业公司专业人员和专家三方会诊,可以进一步提高准确率。
冶金设备故障的情况非常多，全面准确诊断设备故障难度较大，只有生产和维护人员共同实施基于设备诊断技术的点检才能最大限度地掌握设备状态，再加上多种维修模式并存的设备维修体制，才能最大限度地降低设备故障。
（5）提取低频微冲击信息。国内外均有振动仪器可以提取到0.1Hz的故障特征频率，其中声发射仪器效果也非常好，低频微冲击信息提取已经有许多成功案例。
四、企业管理层存在的问题及对策
（1）认为设备总是要坏的，监测没有用。2011年4月14日到4月22日，江南某高线厂精轧机检修完毕，准备在48h后投入运行，北京某高校诊断人员在检修前的振动在线监测系统频谱图上发现锥箱Z3/Z4齿轮啮合频率和边频，该边频与Ⅱ轴轴频相等，即报告厂方，重新开箱检查，发现Z3齿轮沿轴向出现穿透性裂纹，立即更换后避免了一起恶性事故。
（2）认为设备一直没出问题，降成本压力大，不需要上监测系统。某钢厂用了6年的50t转炉耳轴倾动机构突发故障，停产196h，造成700万以上的直接损失，远超过6年来降低的成本。实际上这种间歇性低速重载设备的隐患是可以通过状态监测技术诊断出来的。
（3）认为振动离线监测可以取代在线监测系统。在低端产品，例如普通型材和普通棒材等产品，由于装备水平不高，用离线监测系统可以发现设备中晚期故障，如果专业人员水平较高，也可以发现一些高速设备的中晚期隐患。
在中高端产品，例如钢帘线、冷轧板、硅钢板等，离线系统很难埔捉到故障早期特征；而且无法记录轧制每一块原材料的时刻，从而也就无法知道影响产品质量的准确原因；更重要的是，某些新型复杂机电系统，不容许维护人员用手持式仪器靠近设备，例如炼铁高炉炉顶齿轮箱附近煤气大，冷连轧机组机架进行封闭式轧制等。所以，在轧制品种钢或者新建具有国际竞争力生产线的企业，应有比例的投运在线监测诊断系统。
（4）认为建设新厂时已经投入大量费用，再没有资金投入，刚运行的新设备不需要上在线监测系统。2008年9月17日凌晨4时左右，某新建热轧厂点检工人听见粗轧机下接轴平衡轴承座处一声异响，人工检测出该部位温度升高，由于测温仪无法识别轴承故障，停车后又恢复转车，该部位又听到一声异响，同时冒出大量黑烟，轧机停止运行，停机后发现该轴承严重烧损，多处融接在一起。由于下接轴轴颈烧损，仅在换上新接轴之前，热连轧机R2下接轴平衡轴承的累计检修时间就长达204h，直接损失高达4420万元。而在承德钢铁集团公司热轧厂，由于投入了在线监测系统，不仅在试车阶段就发现了制造厂的设备缺陷，且从投产至今从没有发生过恶性机械故障。
电磁冶金技术篇4
一、高含镍钱币的外观
检测的五枚高镍含量的钱币，均为公元1102-1106年宋徽宗时期铸行。其中四枚崇宁通宝当十大钱，一枚为崇宁重宝折二钱。
一号样币（插二图1）：崇宁通宝折十，比常见的崇宁通宝折十钱外径略小薄，字口浅，边廓不规整，有沙眼，材质呈银白色，直径33．5、厚2mm，重8．1g。顺磁性极强，借用高斯仪做顺磁实验，磁场强度约400GS。②
二号样币（插二图2）：崇宁通宝折十，钱径和厚度也比常见同类略小薄，通体入骨黑色包浆，略见绿锈，部分呈白偏微黄色；大字清晰略浅，边廓不规整。直径32．9、厚度2mm，重12g。强顺磁性，高斯仪实验磁场强度约500GS。
三号样币（插二图3）：崇宁通宝折十，红斑绿绣；部分色泽偏黄。直径34、厚2．4mm，重10g。强顺磁，高斯试验磁场强度约590GS。③
四号样币（插二图4）：崇宁通宝折十，通体入骨黑漆古，色泽黄偏白，外径34．5、厚2．9mm，重12．4g，顺磁实验磁场强度约1700GS。
五号样币（插二图5）：崇宁重宝折二，背左星，入骨红斑绿锈，部分色泽银白光亮，但铸制粗糙，字迹漫漶。直径29、厚1．7mm，重6．6g。强顺磁性，磁场强度约460GS。
二、前提和依据
这次定向检测，目的是用现代科技手段查找铜镍合金的古钱币实物，以佐证我国历史上对镍矿的发现、冶炼及使用情况。国内有学者认为用白铜铸钱只有在清以后才可能出现。对此观点，我们不敢苟同，理由有三点：其一、据现代铁磁学原理，在已知的105种化学元素中，只有铁、镍、钴三种“铁族”元素在普通条件下具有顺磁特性。④而存世的我国历史金属货币中有相当数量的顺磁钱。日本收藏家佐腾成男先生在其收藏的2943枚开元通宝中发现带磁性的633枚，占21．5%。⑤国内研究者亦有报告称“400枚唐钱中，能被磁铁吸附的近100枚。⑥比例与前者大体相当。笔者专题收集崇宁通宝折十大钱5300枚，其中顺磁钱1517枚，占28．6%；比前两者都高；其二、现代冶金学告诉我们，铜和铁是不能成合金的。以往资料报导，从历史金属货币中测出约5．57％以下的铁含量，⑦应是铁杂质，不是真正意义上的铜、铁合金，大多数顺磁钱中所含的铁元素，只是机械混合。既然铜、铁不能成合金，在强顺磁钱中基本上可以排除铜铁合金。其
三、联想到我国古籍中2000多年来关于白铜的记载，在高顺磁性钱币中测出铜镍合金是一个可行的研究课题。
三、检测的方法和过程
我们从87公斤汉、唐、宋钱中，先用磁场强度300OGS的强磁铁，逐枚吸附出顺磁钱2577枚，再用不同强度的磁铁检出磁场强度分别为300GS至1900GS的高强顺磁钱共28枚。依次编号后送青岛钢铁公司试验中心，做镍成份的定向定性检测。使用的仪器是日本岛津MXF-2300荧光光谱仪（XRF）。测试的结果是28枚顺磁钱中，顺磁性排位前列的1-5号共5枚样币即这五枚崇宁通宝，均含有较高的镍元素。拘于检测成本所限，对其余23枚汉、唐、南北宋钱经复测确定不含或仅含微量镍后则淘汰出局，没能做深入的对比测试分析。
在无损定性检测的基础上，将5枚初检含镍币做定量测定。无损定量检测需有理想标样，我们选3号币送青岛机械研究所理化实验室局部破坏取样，做湿法化学检测，准确测定其镍、铁、铜、锡、铅的主要成份以做标样。参照毛振伟先生《X射线荧光光谱单标样无损法检测古钱币主要成份》一文介绍的方法，⑧将其余4枚样币背面用细砂纸打磨抛光出直径4mm的光洁面。连同标样一并再送青钢试验中心，仍用原仪器XRF法做定量检测。结果出来后，又送国家博物馆、青岛科技大学电镜室，用XRF及JSM――6700扫描电镜（SEM）复验，多微区扫描测定，以对照验证青钢数据。由于古钱币铸造技术形成微观含量不均匀，多次检测，其探测范围和深度的差异，所检测数据略有差别，但基本是可采信的（数据见附表）。
注：1．Ni、Fe、Pb采用原子吸收分类光度法2．Sn为分光光度法3．Cu为容量法て浞治霰ǜ胬嗤。
四、讨论和分析
从附表中可见，我们用高斯仪测得的样币顺磁性系数与测得的含镍量成正比，五枚含镍币在我们收集的2577枚顺磁钱中，其顺磁性排位亦是前五位的。顺磁性越强则含镍量越高，这是符合常规的。因为镍的顺磁性比铁强，比钴弱。另外，顺磁系数与样币的色泽也有关联。1号和5号样币，部分呈银白色，检测前曾被怀疑是银质。这两枚样币的含镍量检测分别是24．43%、19．08%。2号币稍偏黄，含镍12．87%。
从表中还可见，五枚样币都含有不等量的铁元素，1号币最高，XRF检测铁含量达8．37％，现代矿学资料证明，硫化镍矿中一般含铁2O％左右，而镍含量则2．0％左右。显然这些铁元素是随共生矿原料伴入的。而北宋工匠们能以如此悬殊比例的矿石，冶炼出低铁铜基镍合金，说明当时的冶炼技术己是很成熟的。
本文的一些观点难免有误，敬请大家批评指正，戴志强先生在《钱币学和金属冶炼史》一文中倡导“通过对钱币实物的鉴定，了解其内在质地，进行分析研究，从而确定它们的历史作用和文物学术价值。”给我们极大的启示。我们感到，这次定向检测仅是初步的。为什么从2577枚汉、唐、南北宋铜钱中选出的五枚含镍币都是北宋徽宗时期铸行的崇宁年号钱，又诸如这些镍币的铸造背景、成因及与当时流通的“夹锡钱”的关系，以及先人们是使用铁、铜、镍共生矿无意中铸出了含镍钱，还是有意铸造等问题，还有待进一步深入探讨。企望拙文能起到抛砖引玉的作用。
本文研究过程中，承蒙中国钱币博物馆周卫荣研究员、国家博物馆马燕如老师、青岛大学唐致卿教授、青岛钢铁公司张淑琴工程师分别给予极大的帮助和指导，在此一并表示衷心感谢。
注释：
①参见北京钢铁学院中国冶金史编写小组《中国冶金史》。科学出版社1978年2月。
②1000GS的磁铁，用高斯仪分段测试其半径的磁场强度后，分别测试样币在半径磁场中能被吸附的度量，系数越小，标的物的顺磁性越强。这是借用高斯仪原理测试含铁钱币亲磁系数的土方法，不是严格意义的铁磁学概念。本文以下所提顺磁系数均出自此法。
③此样钱这次做破坏性检测，边缘被削磨2．1g。
④张乃赓：《千锤百炼的矿物世界》53页。
⑤周卫荣、樊祥喜《唐代磁性钱研讨》，《中国钱币》1992年第3期。
⑥参见《收藏界》2003年第7期，何开俊《一枚靖康重宝的辨认》。
电磁冶金技术篇5
学校根据我国国民经济建设与发展的需要和重庆市城乡统筹综合试验改革以及建设创新型城市的要求，抓住重庆市“一圈两翼”战略发展机遇，以“培养人才、发展科学、服务社会”为办学宗旨，明确“特色立校、文化兴校、人才强校”的发展战略，以“把学校建成为国内一流的高级应用型人才培养基地和西部地区新技术与应用技术研发和培训基地”为战略目标，全面贯彻落实全国科技大会精神，响应重庆市委市府关于构建产学研合作大平台的号召，充分发挥学校1957年依托石油、冶金两大行业办学的优势，利用石油、冶金、机械电子等特色学科的人才、科研成果和平台条件，以产学研合作为重要载体形成了一定的办学特色和办学模式。
依托石油、冶金两大行业办学，积极构建产学研合作平台
重庆科技学院与重庆钢铁(集团)公司在科研与人才培养方面有50多年的合作历史，在长期合作中建立起了良好的互信关系，特别是重庆科技学院受托于重庆钢铁(集团)公司完成的翻引钢机械手、棒材强力穿水冷却系统、轴承座自动拆卸及翻转系统、钢厂设备管理系统等科研项目取得良好的社会经济效益。近年来，重庆科技学院与中石油和航空航天企业合作开发的新项目得到了社会的肯定。
与中石油共建“油气井控及安全技术研究与培训中心”
重庆科技学院是重庆市唯一一所拥有石油天然气工程学科的高校，原重庆石油高等专科学校自1951年建校以来，50多年的从事石油天然气工程学科专业建设实践，造就了一支学术水平高、专业结构合理的师资、科研人才队伍，特别是油气井井控技术、现代油气钻井技术等学科方向形成了优势和特色，承担并完成了国家自然科学基金项目、国家“863”项目、国家重点科技攻关项目、国家创新基金项目及省部级科研项目等20余项，获国家发明专利1项，省部级科技奖多项。其中：现代井控技术研究(欠平衡钻井动态模拟及设计软件开发、空气钻井配套技术研究)，包括高压气井、水平井的井控工艺技术和井控装备研制，成果具国内先进水平，已在大庆、辽河、胜利、中原、四川、长庆、塔里木等油气田推广应用；石油HSE风险管理配套技术研究及评价，其研究成果(行业评价标准)已在培训实践中应用，受到石油企业的好评；另外，石油安全工程技术研究及评价、油气井钻井工艺技术研究等方面，都已形成自己的特色。
在与中石油公司长期科研与人才培养合作的基础上，中石油公司拟投资近千万元与重庆科技学院共同建设油气井控及安全技术研究与培训中心，为石油行业企业提供技术支撑和培养技术、安全管理人才。
与航空航天企业合作，共建“功能磁性材料研发中心”
目前，在我国专门从事针对航空、航天及军工用的磁性材料研发的单位不多，从事磁性材料研究方面的人才培养的高校也较少，且主要集中在北方的一流高校，而这些重点大学还主要从事磁路设计、磁性材料的理论研究方面的工作，西南地区还没有从事功能磁性材料研发与应用型人才培养的高等院校。
重庆科技学院长期从事冶金与材料工程学科的教学与科研工作，现有金属材料工程、无机非金属材料工程、冶金工程三个本科专业和冶金技术、新材料技术两个专科专业，其中新型功能材料为主要专业方向之一，也是学校的专业特色。在50余年的教学科研活动中。培育了一支稳定的高素质、高水平的教师和科研队伍，建设有材料研发科技创新团队两个，致力于新型功能磁性材料的研究与开发制造，研发的产品已成功运用于我国的航天和国防产品中。
学校与南京晨光集团、中国航天科工集团等我国航天工业重点研发企业合作共建功能磁性材料研发中心，中心已获得了ISO2000质量管理体系认证，已承担了多项国防科研项目。
积极探索官产学合作新型道路
与重庆市科委、重庆三峰公司联合成立“重庆垃圾焚烧发电技术研究院”
2005年8月重庆科技学院与重钢集团签订了产学研合作办学协议，同时重庆科技学院与重庆三峰环境公司合作开展了“垃圾发电厂高速离心雾化器的研究与开发”、“垃圾发电厂焚烧炉液压控制技术及系统的研究”等项目研究。基于对未来社会可持续发展、能源与环境二者地位和制约关系的思考，面向国家能源、环境领域战略需求，在重庆市科委等市政府相关职能部门的大力支持下，重庆科技学院、重庆三峰环境公司、重庆市科委三方决定联合组建重庆垃圾焚烧发电技术研究院，在一个更高的平台上展开更深层次的合作，实现互利双赢，促进经济和社会发展。重庆三峰环境产业有限公司成立于1998年8月，是具有百年历史的特大型钢铁联合体——重钢集团旗下专门从事环保产业的子公司，重庆同兴垃圾处理厂、福州红庙岭垃圾焚烧发电厂等大型项目即由重庆三峰环境公司牵头进行投资、建设并承包运营。
重庆垃圾焚烧发电技术研究院是重庆科技学院与企业、政府部门合作搭建的产学研合作平台，属官产学合作。研究院建设所需资金、仪器设备、场地由学校、政府和企业共同投入。投入形成的固定资产按各自拥有、共同使用、统一管理的原则执行，运行费用由项目经费解决。研究院实行首席专家负责制，按市级工程技术研究中心的要求建设和管理，主要研究人员由学校教师和向社会聘请部分优秀研究人员组成，所有人员由研究院统一管理。
重庆垃圾焚烧发电技术研究院这一官产学合作平台的搭建显示出它的蓬勃生机。由研究院研制的垃圾焚烧发电高速离心雾化器和垃圾焚烧炉液压控制系统在福州红庙岭垃圾焚烧发电厂得到推广应用，为重庆三峰环境产业公司节省直接投资上千万元；目前，新的研究开发任务正在有条不紊地组织实施，已申请专利67项；获得重庆市科委重大科研项目、“十一五”国家科技支撑计划重点项目、国家火炬计划项目等多项，科研经费达1000余万元；与美国COVANTA公司签订了技术合作开发与联合开展人才培训备忘录，第一批技术合作开发经费164万美元已到位；与哥伦比亚大学合作，成立了美国哥伦比亚大学地球工程中心中国分中心；与重钢集团公司合作，在研究院设立重钢集团博士后工作站的工作室。培养高级人才和开展科学研究。
重庆垃圾焚烧发电技术研究院响应国家号召走引进、消化、吸收、再创新之路，开发出具有独立自主知识产权的技术，将为重庆市乃至我国环保装备制造业的发展发挥巨大作用。
与重庆市安监局联合成立“重庆安全工程学院”、“重庆安全生产科学研究院”
重庆科技学院有深厚的石油、天然气和冶金行业背景，具备安全工程的学科基础条件，有专业教师60余人，教学科研仪器设备1000余万元，已经在石油工程、冶金工程、化学工程与工艺等本专科专业中开设了安全工程相关课程。学校非常重视安全培训、咨询、科研及技术服务工作，建有国家甲级资质的重庆渝油安全评价所、中国石油天然气集团公司“IADC重庆(长城)国际井控培训中心”、中国石油天然气集团公司“HSE重庆培训中心”等中介与培训机构。近年来，学校为各行业培养了井控、HSE和安全监督管理等中层、基层技术管理干部5000多人次，并开展了广泛的安全技术服务工作。
鉴于近年来安全生产形势严峻、安全教育机构缺乏、安全科技人员严重不足、安全生产技术及科研缺乏支撑的现状，为了解决安全生产深层次问题，根据《重庆市人民政府关于2006年安全生产工作要点的通知》要求和重庆市王鸿举市长提出的“依托相关高等学校，筹备成立重庆安全工程学院”的指示精神，重庆科技学院与重庆安全生产监督管理局联合成立了重庆安全工程学院。
重庆安全工程学院集学历教育、短期培训、职业教育、科研开发、中介服务为一体，全方位辐射安全生产技术支撑领域。为政府安全生产决策、事故抢险及调查、重大事故隐患整治、安全人才培养、重大安全科技研究、企业安全技术服务提供技术和人才支持。是重庆科技学院与政府部门合作搭建的又一产学研合作平台。安全工程学院由学校提供办学场地、图书情报资料，市安监局提供政府专项资金和政策保障，双方共同提供师资，投入设备。安全工程学院实行理事会领导下的院长负责制管理模式，理事长和学院院长由双方派出，双方共建共管。目前，重庆安全工程学院已招收全日制专科学生240余人，全日制本科学生200余人，对全市安全生产人员的培训工作正在进行，安全中介服务及科研工作不断取得新的成果。
目前，重庆科技学院在重庆市安监局的指导下，整合全市安全研究与评价机构，并得到国家安监局的支持，组建了重庆安全生产科学技术研究院，同时也是国家安全生产科学研究院重庆分院；同时，根据“渝府[2008]3号文件”精神，积极参与构建“重庆市安全生产科技支撑体系”的工作。
重庆安全工程学院、重庆安全生产科学技术研究院随着不断的改革和发展，投入的不断到位，将会越来越发挥出为政府安全生产决策、事故抢险及调查、重大事故隐患整治、安全人才培养、重大安全科技研究、企业安全技术服务提供技术和人才支持的巨大作用。
充分利用大学城地缘优势，与重庆微电子园开展人才培养及技术研发合作
电磁冶金技术篇6
【关键词】TRT故障优化
TRT技术作为钢铁企业最主要的能量回收装置（可为企业节约6%-8%的电能，已逐步被广大冶金企业接受并推广应用。特别是近几年冶金企业市场形势急转直下，TRT机组在冶金企业节能减排工作中发挥着越来越重要的作用。因此，如何解决TRT机组运行中的常见故障，保证TRT机组高效、稳定运行，延长有效运行时间，降低机组故障率成TRT机组控制和管理的重点内容。列举了解决TRT机组常见故障的做法，并针对局部薄弱环节，提出了改造方向，供相关单位参考借鉴。
1当前影响TRT机组稳定运行的因素
通过近五年的实践摸索，结合当前我国冶金行业遇到的实际问题，当前影响TRT机组运行稳定性的因素主要由以下六个因素：液压伺服系统故障、励磁系统故障、转子故障、油动力油系统故障、顶压调节系统故障、快切阀故障。当然，还有其他的设备故障、电气故障等。
2TRT机组运行中出现的问题
2.1电液伺服阀故障
主要表现为静叶跟踪不灵敏，高炉顶压调控不稳定。经仪表人员现场测试，伺服控制器运行正常。经查找后发现驱动静叶的电液伺服阀动作滞后，更换伺服阀后恢复正常。有时伺服阀工作过程中阀体振动较大，并伴随较大的噪音。以上现象，均是伺服阀内部堵塞现象，经专业清洗后伺服阀能正常工作。
2.2励磁系统故障
TRT在运行过程中，也出现过励磁工作不稳定而引起的机组保护跳车现象，由于励磁故障类型较多（如励磁二极管烧毁、励磁检测回路故障等），不再一一叙述。也有过励磁碳刷磨损导致励磁接地现象等。
2.3顶压调节不稳定
此问题主要是在高炉顶压异常升高时TRT机组无法可靠调控顶压，而导致机组静叶开度达到保护跳车值引起机组保护跳车现象。
2.4主油泵联轴器故障
TRT正式运行以后，除因积盐问题导致的机组振动升高外，还出现了不明原因的振动升高导致机组突然跳车。经仔细查找，发现主油泵与大轴的联轴器弹性梅花垫损坏导致机组振动升高。即便是更换梅花垫后，也经常出现梅花垫损坏的现象。经仔细测量，发现是主油泵和大轴的同心度出现偏差所致。由于主油泵安装位置固定，使调整主油泵工作难度非常大。
2.5动力油管开裂故障
TRT机组在运行中，曾出现过因动力油管的焊缝、接头部位开裂，导致动力油压力瞬时降低而引起的跳车现象。经分析，以上原因是由于动力油工作压力较高，动力油在流动过程中速度较快，有时会引起较大的振动，由于原伺服阀连接管道均为不锈钢管，刚性连接，出现的振动无法有效消除，在个别薄弱环节造成的能量释放而导致的焊缝开裂和接头断裂等现象。
3TRT机组故障的解决方法
3.1励磁系统优化改造
由于原励磁系统的电源取自外网电源，加上励磁系统本身的工作特性，简单的改造和维护无法有效消除励磁工作不稳定的现状。为此，对励磁系统进行了升级改造，将励磁系统更换为技术更加先进的GEX-2000励磁控制器，并加装了励磁变压器，从发电机出口侧取励磁电源，用发电机自发电来确保励磁机电源的稳定性。改造以后，励磁机工作稳定可靠，跟踪及时，一直未发生过励磁异常情况，达到了改造目的和TRT机组稳定性控制的要求。
3.2顶压调控系统改造
针对原TRT机组顶压调控不稳定的情况，特别是在高炉顶压异常升高时的机组容易保护跳车的情况，对顶压调节程序进行了系统改造。针对高炉顶压异常升高时TRT机组静叶时常达到保护停机值的情况，在公司自动化部有关人员的帮助下，将旁通阀引入到顶压调控中，利用旁通阀的自动调节功能消除高炉顶压异常升高时出现的大流量煤气，同时改善了顶压调控程序，彻底消除了TRT机组保护跳车的情况。顶压程序改造后，完全符合设计改造需要，保证了机组的稳定运行。
3.3油系统改造
为消除主油泵与大轴同心度难以调节的问题，改变了主油泵的工作思路，采用两台辅助油泵一用一备的方式，来实现油的稳定供应。虽然采用辅助油泵的方式带来了一定的电量消耗，但消除了主油泵的不稳定因素，效益也是明显的。辅助油泵互为连锁，自动切换，并且对辅助油泵进行了双电源改造，用多重手段确保了机组油的稳定供应。
3.4动力油管道改造
针对动力油系统管道刚性强，无法有效消除管道振动的情况，对伺服阀连接的动力油管实施了更换油管的改造，用高品质高压胶管来代替原不锈钢管，消除了管道振动的传递性，利用高压胶管的柔性连接来阻断振动传递，保护了弯头、接头等薄弱环节，消除了管道开裂隐患，确保了动力油管道长期、稳定运行。
3.5加大煤气含尘量检测
干法除尘后净煤气含尘量超标，会加大TRT转子叶片的磨损，缩短TRT转子寿命。为此，在干法除尘后煤气质量监控方面加大管控力度，确保含尘量合格。主要是每天对干法除尘筒体进行人工检漏，每天对净煤气含尘量取样分析，并在干法除尘净煤气出口总管、支管和筒体净煤气出口增设含尘量在线检测，在TRT入口管道增设煤气含尘量在线检测，利用多重手段降低净煤气含尘量，尽量降低煤气对转子叶片的磨损。
4TRT透平主机系统优化运行的启示
（1）安装质量是安全、经济、可靠运行的保证；（2）开停机对机组的危害最大；（3）高炉煤气含尘量监控至关重要；（4）油箱低油位连锁停泵的必要性；（5）根除TRT机组为高炉全方位服务的观念，只有把高炉和TRT机组作为一个系统，才能使TRT机组更好地为高炉服务。
参考文献：