永磁加熱是世界上一種新的、先進(jìn)的加熱方式，是由著名的歐洲核物理學(xué)家芬蘭人Pekka Suominen發(fā)明并于2011年申請(qǐng)專利。永磁加熱這種加熱方式一出現(xiàn)，立刻受到鋁加工科技人員的關(guān)注和青睞。芬蘭Effmag永磁加熱器獲得發(fā)明專利，上海銳漫能源科技有限公司于2012年獲得中國(guó)市場(chǎng)的獨(dú)家技術(shù)授權(quán)與獨(dú)家運(yùn)營(yíng)權(quán)?，F(xiàn)已有多家大型鋁加工企業(yè)向該公司表達(dá)了合作意向，并有部分已簽訂合同。
作為永磁加熱技術(shù)的首款應(yīng)用產(chǎn)品——EffmagTM永磁加熱器，主要應(yīng)用于鋁棒擠出前的加熱過(guò)程。先后在歐洲、美國(guó)、中國(guó)、日本、俄羅斯、印度等國(guó)家獲得專利。并已經(jīng)通過(guò)歐盟安全體系認(rèn)證。2013年，EffmagTM永磁加熱器正式進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，并以其突破性的先進(jìn)技術(shù)以及卓越的產(chǎn)品品質(zhì)不斷吸引中國(guó)有色金屬加工行業(yè)越來(lái)越多企業(yè)的關(guān)注。
EffmagTM永磁加熱器與一般加方式相比具有以幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：
一、可控軸向梯度加熱，提高產(chǎn)品質(zhì)量
EffmagTM永磁加熱器通過(guò)在材料內(nèi)部產(chǎn)生渦輪電流，在坯料內(nèi)部形成快速的和徑向均勻的熱量分 布。同時(shí)產(chǎn)生準(zhǔn)確的軸向溫度梯度，利于擠壓過(guò)程實(shí)施，提升鋁棒成材率。
二、精準(zhǔn)溫度控制，提升產(chǎn)能及靈活性
通過(guò)沿坯料長(zhǎng)度方向的精準(zhǔn)梯度溫度控制，縮短生產(chǎn)周期，提升擠壓機(jī)的產(chǎn)能及生產(chǎn)靈活性。同時(shí)能夠?qū)⑸a(chǎn)效率提高至25%。
三、卓越的節(jié)能效率
相比傳統(tǒng)加熱爐35%-45%的能效能源利用率，Effmag加熱器以其高達(dá)75%的能效率有效實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源消耗，極大的降低了設(shè)備使用狀態(tài)下的電耗，每噸鋁的電耗僅在150度左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)和國(guó)際上的任何電感應(yīng)加熱設(shè)備250度—280度電的耗能。

一、永磁加熱的基本原理及構(gòu)造

基本原理：在兩個(gè)相對(duì)的飛輪上嵌入高性能永磁體，當(dāng)加熱器工作時(shí)，兩臺(tái)高性能永磁體同步電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)由西門子PLCS7-300控制。鋁棒在兩個(gè)飛輪中間直接移動(dòng)，嵌入飛輪中的永磁體磁極對(duì)在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中移動(dòng)的鋁棒內(nèi)會(huì)感應(yīng)出渦電流，從而實(shí)現(xiàn)加熱鋁棒（見(jiàn)圖1）

圖1 Effmag 永磁加熱器原理

永磁加熱器的主要組成：

1．兩個(gè)高效永磁同步電機(jī)，每個(gè)120kW峰值功率

2．兩個(gè)碳纖維復(fù)合材料飛輪

3．兩個(gè)高性能變頻驅(qū)動(dòng)器

4．西門子PLC, Simatic S7-300控制系統(tǒng)

5．鋁棒傳送機(jī)構(gòu)，由2kw伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)

6．鋁棒料盤

7．潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)

8．電氣柜

9．機(jī)體結(jié)構(gòu)

10．上下料系統(tǒng)

11．安全防護(hù)欄

二、永磁加熱器的優(yōu)點(diǎn)

永磁加熱器的最大優(yōu)點(diǎn)就是能對(duì)鋁棒實(shí)施梯度加熱，這是鋁加工技術(shù)人員最為關(guān)注和欣賞的。由于鋁棒前段最先進(jìn)入交變磁場(chǎng)因此它首先被加熱，當(dāng)鋁棒逐漸進(jìn)入磁場(chǎng)后，也在沿長(zhǎng)度方向逐漸被加熱，因而形成前端溫升快，溫度高，這樣就形成梯度加熱，從而可以實(shí)現(xiàn)等溫?cái)D壓，確保產(chǎn)品組織性能均勻，提高擠壓速度，使產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率得到提高。

永磁加熱的另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是能耗低，能效高。傳統(tǒng)感應(yīng)加熱爐利用銅感應(yīng)線圈來(lái)包圍鋁棒，當(dāng)交變電流施加到感應(yīng)線圈上時(shí)，在線圈包圍的空間內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，在鋁棒內(nèi)部感應(yīng)出渦電流，使鋁棒加熱。由于感應(yīng)線圈有不可忽略的電阻，當(dāng)通過(guò)強(qiáng)電流時(shí)，相當(dāng)可觀的熱量被損失在線圈上，而這些線圈上產(chǎn)生的熱量又必須使用大量的冷卻水對(duì)線圈進(jìn)行冷卻。這使傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱爐的能源利用率相當(dāng)?shù)?，一般只?0%左右。永磁加熱無(wú)需使用冷卻水，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它的能源利用可達(dá)75%。

Effmag永磁加熱器與傳統(tǒng)感應(yīng)加熱器數(shù)據(jù)相比，如用Φ203×1000mm的6061合金鋁棒，實(shí)現(xiàn)加熱后溫度490/440℃,有50℃的梯度。假定擠壓生產(chǎn)線每天工作22小時(shí)，每年工作天數(shù)300天，用電均價(jià)為0.75元/kWh，年度節(jié)約耗電成本可達(dá)59.5萬(wàn)元（見(jiàn)表1）。

表1 Effmag永磁加熱器與傳統(tǒng)感應(yīng)加熱數(shù)據(jù)對(duì)比

另外，永磁加熱靈活，無(wú)需預(yù)加熱，需要生產(chǎn)的時(shí)候就可以隨時(shí)進(jìn)行加熱，有利于生產(chǎn)管理，且沒(méi)有廢氣、廢熱排出，沒(méi)有環(huán)境污染。

三、永磁加熱在鋁加工的實(shí)際應(yīng)用

永磁加熱適合所有鋁合金鑄棒加熱，但目前最適合2000系、5000系和7000系工業(yè)材的鋁棒加熱。因?yàn)樗募訜崴俣取⒓訜崽荻群蛿D壓工藝比較匹配。對(duì)于6000系合金，由于擠壓速度快，永磁加熱目前這種裝置的加熱速度還跟不上部分6000系生產(chǎn)線的擠壓速度。在這種情況下，需要在永磁加熱器前配備一個(gè)預(yù)加熱裝置。但相信在不久的將來(lái)，隨著通過(guò)提高永磁體的性能和體積，或提高飛輪的旋轉(zhuǎn)速度等措施，很快就可以滿足各個(gè)系列合金的鋁棒加熱的需要。

（一）目前這種永磁加熱器的技術(shù)參數(shù)如下：

加熱器尺寸（不含電氣柜，龍門吊及防護(hù)欄圍欄）；

長(zhǎng)：500cm   寬：210cm   高：153cm

重量：3500kg

電源要求：380~500V AC±10%(47~63Hz)，3×210A

適用的鋁棒：所有鋁合金

適合的鋁棒尺寸規(guī)格：直徑：5”~8”（127~203mm)。

加熱器為一種特定直徑的鋁棒固定，如要加熱不同直徑的鋁棒，需上海銳漫專業(yè)工程師上門調(diào)整。

長(zhǎng)度：400~1300mm。長(zhǎng)度不在范圍內(nèi)的鋁棒如需加熱，需要另外定制鋁棒操縱系統(tǒng)。

軸向梯度能力：100℃/m

溫度精度（加熱后60s測(cè)量）

軸向：±5℃ 徑向：4℃

能效：>75%

（二）永磁加熱器性能見(jiàn)表2

表2 永磁加熱器加熱性能數(shù)據(jù)

（三）實(shí)測(cè)結(jié)果：對(duì)Φ203×1010mm規(guī)格的6061和7050合金鋁棒進(jìn)行加熱并進(jìn)行實(shí)測(cè)，鋁棒軸向溫度曲線見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 7050合金加熱后軸向溫度分布

圖3 6061合金加熱后軸向溫度分布 

Effmag永磁加熱器于2013年4月從芬蘭進(jìn)口，上海銳漫能源科技有限公司與芬蘭合作在今年9月已生產(chǎn)我國(guó)第一臺(tái)永磁加熱器，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)與升級(jí)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到，甚至超過(guò)了從芬蘭進(jìn)口的加熱器指標(biāo)，已具備了生產(chǎn)條件，可以投入鋁加工企業(yè)應(yīng)用。

結(jié)束語(yǔ)：

本文介紹了一種新的鋁棒加熱技術(shù)。這種技術(shù)使用旋轉(zhuǎn)的永磁體在鋁棒內(nèi)部感應(yīng)出渦電流以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁棒進(jìn)行加熱，可以方便地實(shí)現(xiàn)可控制的梯度加熱，且比傳統(tǒng)電磁感應(yīng)加熱技術(shù)更節(jié)約能源。永磁加熱技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)的加熱技術(shù)，極具生命力。在工業(yè)材市場(chǎng)越來(lái)越廣闊，要求質(zhì)量越來(lái)越高的形勢(shì)下，擠壓材的鋁棒加熱采用永磁加熱技術(shù)引進(jìn)梯度加熱，從而實(shí)現(xiàn)等溫?cái)D壓，無(wú)疑是一項(xiàng)技術(shù)突破。技術(shù)上，經(jīng)濟(jì)上都有很大的價(jià)值。相信永磁加熱技術(shù)在投入生產(chǎn)使用中，不斷改進(jìn)，不斷完善，一定會(huì)受到國(guó)內(nèi)科技人員的贊賞，受到鋁加工行業(yè)的企業(yè)家的青睞，它的推廣和使用價(jià)值一定會(huì)越來(lái)越大。