《连铸生产中的电磁搅拌技术.docVIP

连铸生产中的电磁搅拌技术随着连铸技术的应用和发展，连铸坯的质量越来越受到重视。近年来，超纯净钢的开发和应用对铸坯的质量、凝固组织和成分均匀化提出了更高的要求。电磁搅拌技术对提高铸坯的等轴晶率、细化凝固组织、降低夹杂物含量并促进成分均匀化、改善铸坯内部、表面和次表面质量具有重要作用。 1.电磁搅拌的工作原理 电磁搅拌的工作原理十分简单，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。这样，可以通过电流相位变化来选择方向，也可以通过电流密度和频率来调整推力大小。 2.电磁搅拌装置 2.1电磁搅拌装置的分类 电磁搅拌装置可分为水平旋转搅拌器和线性搅拌器两大类。而线性搅拌器又可细分为垂直、水平线性搅拌器。水平旋转搅拌器围绕铸流设置，其运转象一个异步旋转电机的定子，驱动钢液水平旋转，多用于园坯、方坯和小矩形坯。垂直线性搅拌器靠近铸流侧，其运转象一个线性异步电机的定子，钢水沿垂直方向旋转运动，适合于大断面的矩形坯；水平线性搅拌器安装在铸坯侧，其运转象一个平直定子，在板坯内弧侧熔池内产生水平方向的磁场，推动钢水运动。 2.2电磁搅拌装置的布置 电磁搅拌装置的布置位置有四种∶中间包加热用电磁搅拌(H—EMS)、结晶器电磁搅拌(M—EMS)、冷却段电磁搅拌(S—EMS)和凝固段电磁搅拌(F—EMS)。 ?H—EMS∶使连铸过程中钢水的过热度保持在30~40摄氏度，其突出特点是利用非金属夹杂物与金属液之间导电性的差异，实现两者的分离。1996年日本川崎制铁水岛厂在浇铸不锈钢时采用了此技术，生产的铸坯总氧含量低于0.001%，比采用传统中间包生产的铸坯减小2倍，夹杂物减少一半，不锈钢热轧和冷轧板卷缺陷减少了60%； ?M--EMS∶一般安装在结晶器下部，用于减少表面缺陷、皮下夹杂物、针孔和气孔，改善凝固组织，降低表面粗糙度，增加热送率，扩大钢种。适合于冷轧钢、弹簧钢、半镇静钢等钢种的浇铸； ?S--EMS∶可促进铸坯晶粒细化，一般与M--EMS组合使用。能够增加等轴晶率、减少中心缩孔和疏松，减少中心偏析及内裂，放宽过热度，提高拉速，降低压缩比，适于生产厚板、普板、不锈钢、工具钢等钢种； ?F--EMS∶一般在浇铸对碳偏析有严格要求的高碳钢时使用，安装在凝固末端附近，可减少中心缩孔和中心偏析，提高拉速，降低压缩比。 板坯连铸机的电磁搅拌装置，可安装在结晶器内或安装在扇形段。安装在扇形段时，可采用单环蝶形搅拌方式，也可以采用双环蝶形搅拌方式。双环搅拌更有利于将顶部高温液态钢水与底部温液态钢水进行较长距离的交换。安装于扇形段的电磁搅拌其共同特点是，采用水平运动方向的磁场，所不同的是搅拌装置的安装位置，安装位置可在辊后、辊间或辊内。 ?箱式扇形段电磁搅拌是由瑞典ABB(ASEA)提出，是置于辊后。由于连铸机顶部区域的辊子辊径小，搅拌器与板坯的距离短，通常小于250毫米。超过这一距离，就需要非常高的电能，这意味着高昂的运行费用； ?新日铁式(NipponSteelType)电磁搅拌是安装于辊间，这需要对扇形段进行特殊设计，采用小的辅助辊，每侧铸流2个搅拌器，以使铸坯内部的搅拌力最大； ?辊内内置式(In—RollType)，由法国冶金研究院(IRSID)开发，搅拌器安装在辊内。由于接近铸坯，因而效率高； ?如果辊内内置式搅拌器并排成对使用，其功效等同于箱式电磁搅拌装置，这适用于辊径较大的连铸机。如果在铸流每侧成对使用，其效果等同于新日铁式(NipponSteelType)电磁搅拌； ?扇形段电磁搅拌通过增加铸坯内部的等轴晶结构，减少了中心疏松和中心偏析，从而改进了铸坯内部质量。 连铸机上使用一种搅拌方式比较普遍，但当浇铸中、高碳钢以及合金钢时，有可能遇到铸速快、过热度高、铸坯尺寸小等比较困难或特殊要求情况，单一的搅拌工艺往往不能使铸坯形成足够的等轴晶，中心疏松和中心偏析严重。解决的方法是将几种搅拌方式组合使用。 3.电磁搅拌技术的发展 电磁搅拌器是由瑞典ASEA公司首先发明用于电弧炉炼钢，后来才被用于连铸。20世纪60年代奥地利开始使用电磁搅拌浇铸合金钢。 70年代，法国冶金研究院(IRSID)首次在方坯连铸机上进行了线性电磁搅拌技术的工业性试验，使硅铝镇静钢的皮下质量得到了改善。随后，园坯连铸的旋转搅拌技术的研究取得了突破性进展。1973年世界首台板坯连铸机二冷段电磁搅拌器在新日铁君津厂投入使用。同年，法国冶金研究院(IRSID)在西德Eillingen厂的板坯连铸机上也使用了电磁搅拌技术。1977年ASEA提出辊后箱式搅拌的设想，安装在铸流奥氏钢支持辊后面，沿拉坯方向搅拌铸流。适用于辊子辊径小，搅拌器与板坯的距离小于250毫米的连铸机。后来，日本神户钢铁公