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电磁搅拌技术在连铸机上的应用及其对

铸坯质量的影响

摘要：连铸电磁搅拌装置能有效地改善铸坯的内部组织结构，提升表面的

质量，减少中心偏析和中心疏松，基本消除中心缩孔和裂纹，大大增加等轴晶率，

是生产高碳钢的必要设备，因而广泛应用于各种方坯连铸机上。电磁搅拌能够实

现无接触能量的转换，即不予钢水接触就可以将电磁能转换为钢水的动能和部门

热能，并且可人为调节电磁流的方向及钢水搅拌方向，从而生产出符合不同钢种

需求的板坯，对改善板坯质量有重要的作用。鉴于此，本文对电磁搅拌技术在连

铸机上的应用及其对铸坯质量的影响进行分析与探讨。

关键词：电磁搅拌技术；连铸机；二冷配水；铸坯质量

1.

电磁搅拌技术原理和分类

电磁搅拌器相较于三相异步电动机工作原理相同，三相电源提供电力支持，

在磁极中形成旋转磁场。通过搅拌装置的钢液，磁场会产生电磁力矩作用在钢液

上，围绕着注流断面轴心旋转运动。电磁力方向是由磁场磁极变化方向所决定，

任意两相电源界限交换，即可改变电磁力方向，结合搅拌工艺要求，灵活调整电

磁搅拌方向。通过控制钢液对流、传热和传质过程，促使钢液过热度均匀，打破

树枝晶，促进钢液中的气泡和杂质上浮，加剧等轴晶形成。通过此种方式，可以

改善中心疏松、缩孔和中心偏析问题，切实提升铸坯内在质量和表面质量。就电

磁搅拌器类型来看，依据不同安装位置划分为三种：①二冷区电磁搅拌器，在连

铸机的二冷段位置安装，有足辊下搅拌器。②结晶器电磁搅拌器，在连铸机结晶

器的位置上安装，跨于足辊和结晶器的搅拌器也属于此类范畴。③凝固末端电磁

搅拌器，在接近连铸机凝固末端区域安装。④中间包加热用电磁搅拌器，此类电

磁搅拌器在连铸机中应用，促使钢液温度始终保持在中间包液相温度的10~25℃

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范围内，在应用范围较广，无论是投资还是成本都远远小于等离子加热方式，二

次冶金效果较为可观。

1.

电磁搅拌工艺对于连铸工艺的影响

电磁搅拌装置的应用，铸坯可以获得中心较宽的等轴晶带，对于改善中心偏

析和中心疏松等问题效果显著。究其根本，是由于电磁搅拌器的应用，钢液运动

速度加快，凝固前沿枝晶被折断，液相穴底可以获得圆滑与宽大，抑制柱状晶生

长，避免凝固桥形成，在改善铸坯中心疏松问题方面效果显著。另外，可以改善

小钢锭结构成型，规避中心偏析的铸坯问题出现。

2.1改善连铸坯的坯壳厚度不均问题

结合连铸工艺特性，连铸坯凝固是一个复杂的过程，经历传热和传质过程，

钢水在20~80s时间内只通过1m左右结晶器，但是却有超过28%的热量经由结晶

器传出，这个过程的本质上是一个散热过程。受到冷却系统水流分布、结晶器结

构和保护渣等因素多方影响，结晶器传热效果不符合预期要求，而钢水冷却强度

也不尽相同，不可避免的出现铸坯坯壳厚度不均问题。通过对钢水无接触性的搅

拌，有助于进一步提升传热效率。电磁搅拌器在结晶器外侧安装，通过磁场和感

应电流的联合作用，促使结晶器中钢水旋转，热量加快传到结晶器外，促使钢水

冷却强度更加均匀，改善连铸坯壳厚度不均问题，改善铸坯质量。电磁搅拌工艺

相较于传统的技术，或是并未使用电磁搅拌工艺的铸坯，等轴晶率要提升超过

10%~20%，在细化晶粒方面效果显著，铸坯在截面上的晶粒均匀、细小。柱状晶

生长期间，液相选用电磁搅拌，柱状晶生长方向将会发生改变，向迎流方向倾斜

生长。

2.2改善连铸坯夹杂物上浮难的问题

连铸生产期间，由于结晶器中钢水凝固是一个快速的过程，温度逐步下降钢