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《高磁場(chǎng)板坯二冷區(qū)電磁攪拌輥在碳素結(jié)構(gòu)鋼連鑄上應(yīng)用探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、高磁場(chǎng)板坯二冷區(qū)電磁攪拌棍在碳素結(jié)構(gòu)鋼連鑄上應(yīng)用探究【摘要】本文針對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼連鑄鑄坯上常見缺陷,如中間裂紋、中心偏析、中心線裂紋等，通過采用高磁場(chǎng)板坯二冷區(qū)電磁攪拌棍技術(shù)，結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行應(yīng)用研究?！娟P(guān)鍵詞】碳素結(jié)構(gòu)鋼；連鑄；二冷區(qū)；電磁攪拌棍0前言普碳鋼已逐步趨向低合金的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼發(fā)展，由于多種原因，現(xiàn)在碳素鋼的連鑄板坯中不同程度地存在著一些質(zhì)量問題，如果能將二冷區(qū)電磁攪拌技術(shù)成功地運(yùn)用于碳素鋼連鑄，將很大程度推動(dòng)連鑄電磁攪拌技術(shù)的進(jìn)步。1高磁場(chǎng)板坯二冷區(qū)電磁攪拌棍應(yīng)用連鑄條件及主要技術(shù)1.1連鑄機(jī)主要技術(shù)參數(shù)1.2電磁攪拌的選擇為滿足大斷面
2、連鑄坯的使用，電磁攪拌轆采用湖南中科電氣的兩項(xiàng)專利技術(shù)：（1）高磁場(chǎng)板坯二冷區(qū)電磁攪拌規(guī)電磁攪拌棍的結(jié)構(gòu)由一個(gè)固定的激發(fā)磁場(chǎng)感應(yīng)器、起調(diào)節(jié)作用轆套、接線盒及冷卻水路構(gòu)成。感應(yīng)器主要由鐵芯及線圈組成，釆用純凈水直接冷卻，對(duì)線圈絕緣性能要求較高,豐昆套由非磁高強(qiáng)度耐熱合金鋼制成。在棍套與感應(yīng)器之間加裝有帶缺口的防漏磁屏蔽環(huán)，磁屏蔽環(huán)的缺口面為工作面，從而極大增強(qiáng)電磁攪拌規(guī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的中心電磁推力，其推力比國(guó)外同類產(chǎn)品約大1.7-2.5倍。(2)二冷區(qū)電磁攪拌轆支撐裝置棍面長(zhǎng)度超過2000mm的電磁攪拌輻的機(jī)械強(qiáng)度明顯不夠，極易使規(guī)套變形甚至斷裂等。采用圖2
3、支撐結(jié)構(gòu)后，明顯改善了其承受的最大彎曲應(yīng)力，強(qiáng)度的增強(qiáng)使棍套很大程度得到減薄同時(shí)是磁場(chǎng)加強(qiáng)，使電磁攪拌輻能夠應(yīng)用于各種斷面的連鑄機(jī)。3連鑄工藝條件和電磁攪拌參數(shù)對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼連鑄冶金效果的影響3.1試驗(yàn)鋼種及參數(shù)3.2高磁場(chǎng)板坯二冷區(qū)電磁攪拌棍對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼連鑄坯的影響3.2.1形成等軸晶區(qū)二冷區(qū)的電磁攪拌棍可以擴(kuò)大鑄坯內(nèi)部等軸晶區(qū)的面積，給定連鑄工藝制度條件下，攪拌位置決定了柱狀晶和等軸晶厚度之比。圖4為低倍上有明顯的方框形白亮帶(負(fù)偏析帶)，這是使用SEMS攪拌后鋼液運(yùn)動(dòng)對(duì)凝固前沿沖刷后出現(xiàn)的，白亮帶以外代表電磁攪拌規(guī)攪拌之前已凝固坯殼的厚度，白亮帶以
4、內(nèi)為磁攪拌器攪拌之后未凝固鋼液的厚度。電磁攪拌輻的安裝位置決定了鑄坯內(nèi)部的最大等軸晶區(qū)面積，安裝位置處凝固率越低，SEMS所能形成的最大等軸晶區(qū)域就越大，反之則越小。如圖6安裝位置在第三扇形段時(shí)，鑄坯在攪拌前的凝固坯殼厚度相對(duì)于圖4有所增加，所以白亮帶以內(nèi)的等軸晶區(qū)就變窄。若SEMS電流和頻率參數(shù)過小，水平電磁推力不夠，不能在攪拌區(qū)域打斷柱狀晶前沿形成足夠的游離晶核，過了攪拌區(qū)后晶核便由于鋼水的粘稠靜止，游離晶核會(huì)向外弧側(cè)沉積形成“結(jié)晶雨效應(yīng)”，形成圖5所示低倍。圖5中H2為攪拌區(qū)域，H3為實(shí)際形成的等軸晶區(qū)域。這樣的鑄坯雖然有等軸晶區(qū)域形成，但是在內(nèi)
5、外弧側(cè)分布不對(duì)稱，對(duì)鑄坯性能有一定的影響。因此若需控制鑄坯等軸晶率，應(yīng)當(dāng)從連鑄工藝、SEMS安裝位置、合理的SEMS參數(shù)這幾點(diǎn)著手。3.2.2解決中間裂紋缺陷鑄坯經(jīng)過二次冷卻區(qū)時(shí)冷卻不勻稱，凝固前沿的固液交界面及附近區(qū)域富集溶質(zhì)元素聚集，溫度回升大而孕育發(fā)生的熱應(yīng)力造成的。圖3中未使用SEMS時(shí)鑄坯中存在圖3-②中間裂紋。電磁攪拌規(guī)對(duì)兩相區(qū)進(jìn)行攪拌，加速了兩相區(qū)的鋼水流動(dòng)和熔化，使鋼液內(nèi)的過熱度迅速消失，從而使得凝固前沿的溫度和溶質(zhì)濃度場(chǎng)更加均勻，創(chuàng)造了等軸晶形成的條件，杜絕了中間裂紋的生成。圖4-③處裂紋由于在電磁攪拌作用之前已經(jīng)形成，因此無法消除。
6、即電磁攪拌棍可以杜絕在攪拌區(qū)域內(nèi)形成裂紋，但是不能解決SEMS作用之前已形成的裂紋。圖5SEMS參數(shù)過小，電磁攪拌后又形成柱狀晶區(qū)，中間裂紋再次形成，如圖5-④。判斷中間裂紋形成位置后，應(yīng)盡量在其還未形成之前使用SEMSo對(duì)于圖3-①的皮下各種小裂紋，SEMS暫時(shí)還無法解決。3.2.3解決中心偏析、中心線裂紋缺陷要減少中心偏析及中心線裂紋，那么攪拌位置應(yīng)適當(dāng)靠下。表4為SEMS安裝在第二扇形段入口和第三扇形段出口的對(duì)比，前者盡管有37.63%的等軸晶率，但是在中心仍然有中心偏析；當(dāng)SEMS安裝到第三扇形段時(shí)，攪拌區(qū)接近凝固末端，從而改變最后凝固階段的傳
7、熱及物質(zhì)遷移，使其均質(zhì)化，中心偏析相應(yīng)得到改善。但SEMS安裝位置不能太低，一般來說安裝位置的未凝固液芯厚度不應(yīng)小于鑄坯厚度的20%o表4SEMS安裝位置對(duì)鑄坯中心偏析低倍組織對(duì)比（無輕壓下）4結(jié)束語(yǔ)綜上述，板坯二冷區(qū)電磁攪拌器中心的最佳位置約在液芯為坯厚的60?30%范圍內(nèi)。要求寬的等軸晶區(qū)又要解決好中心偏析問題的鋼種，一般采取多扇形段組合攪拌方式，前一段攪拌產(chǎn)生寬等軸晶區(qū)，后一段攪拌解決中心偏析問題。合理的設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)使電磁攪拌能夠產(chǎn)生足夠的電磁推力來攪拌鋼液，也是鑄坯取得良好冶金效果必要條件之O【參考文獻(xiàn)】［1］毛斌，李愛武，楊立軍，等.板坯連
8、鑄二冷區(qū)電磁攪拌(SEMS)技術(shù)［Z］.中國(guó)(西安)煉鋼連鑄設(shè)備技術(shù)交流會(huì),2010.［2］冶
