電磁攪拌在鋼水連鑄中的應(yīng)用.doc

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1、`電磁技術(shù)在連鑄中的應(yīng)用摘要：介紹了電磁技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展,以及電磁技術(shù)在連鑄過程中的應(yīng)用,包括電磁攪拌、電磁制動(dòng)、軟接觸電磁連鑄技術(shù)，總結(jié)了前人的研究，分析了電磁連鑄的優(yōu)點(diǎn)與不足，以便連鑄工作者們參考。關(guān)鍵詞：電磁攪拌連鑄1前言19世紀(jì)以來，鋼鐵工業(yè)出現(xiàn)了最重要的三大技術(shù)，連續(xù)鑄鋼就是其一。連續(xù)鑄鋼工藝的出現(xiàn)帶來了節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，減輕環(huán)境負(fù)荷，提高金屬收得率，實(shí)現(xiàn)連鑄連軋短流程生產(chǎn)工藝，還能凈化鋼液、改善鑄坯的組織、細(xì)化晶粒、提高鋼材成品的質(zhì)量[1-2]。目前世界上先進(jìn)國(guó)家的鋼鐵連鑄比幾乎達(dá)到的100%，我國(guó)的鋼鐵企業(yè)總體連鑄比也達(dá)到了95%以上[3]。剛成形的連鑄坯要噴水

2、冷卻，在運(yùn)動(dòng)過程中具有很長(zhǎng)的液相穴凝固過程，受鋼水運(yùn)動(dòng)和傳熱兩個(gè)基本物理現(xiàn)象所控制。液相穴鋼水對(duì)流運(yùn)動(dòng)對(duì)減輕成分偏析、改善凝固組織和消除過熱度有重大影響[4]。對(duì)鋼材質(zhì)量要求日益嚴(yán)格的今天，煉鋼技術(shù)也日益提高,作為提高鋼材生產(chǎn)率的輔助手段，可以控制鋼液流動(dòng)狀態(tài)的電磁力在冶金中得到越來越廣泛的應(yīng)用[5]。電磁流體力學(xué)(MHD)是電磁冶金理論的基礎(chǔ)，它的發(fā)展，帶動(dòng)了電磁連鑄技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展。電磁攪拌最早應(yīng)用于鋼鐵的連鑄工藝中[6]，主要是由于熔融金屬是電的良導(dǎo)體，在磁場(chǎng)和電流作用下，金屬熔體產(chǎn)生電磁力，利用電磁力就可以對(duì)熔融金屬進(jìn)行非接觸性攪拌、傳輸和形狀控制。電磁冶金技術(shù)

3、具有能量的高密度性和清潔性、優(yōu)越的響應(yīng)性和可控性、易于自動(dòng)化以及能量利用率高等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于冶煉、精煉、鑄造、連鑄、鋼水的檢測(cè)等領(lǐng)域，并已在許多領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展[7]。在冶金中應(yīng)用電磁場(chǎng)力，一是應(yīng)用電磁感應(yīng)熱，如熔煉金屬;二是應(yīng)用其攪拌力以改善材料的性能[8-9]。2電磁攪拌2.1電磁攪拌簡(jiǎn)介電作用產(chǎn)生電磁力，該電磁力推動(dòng)鋼水運(yùn)動(dòng)，從而控制鑄坯的凝固過程，達(dá)到增大等磁攪拌的實(shí)質(zhì)是借助借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，強(qiáng)化鋼水的運(yùn)動(dòng)[10]。具體地說，攪拌器激發(fā)的交變磁場(chǎng)滲透到鑄坯的鋼水，就在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流與當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)相互軸晶率，改善鑄坯表面、皮下和部質(zhì)量的目的[4]

4、。電磁攪拌技術(shù)可以大幅度提高鋼的清潔度，減小皮下氣孔，擴(kuò)大鑄坯的等軸晶區(qū)，降低成分偏析和過熱度，減少鋼水中的夾渣，Word文檔`減輕或消除金屬的中心疏松和中心縮孔的現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高等級(jí)鋼材的目的，實(shí)現(xiàn)超純凈度、超細(xì)化及超均質(zhì)化的要求，更為鋼鐵工業(yè)的發(fā)展提供了新的活力[11-13]。20世紀(jì)70年代以來將電磁冶金技術(shù)應(yīng)用于連鑄方面，是電磁冶金技術(shù)應(yīng)用最重要的發(fā)展之一，同時(shí)連鑄已成為電磁冶金技術(shù)應(yīng)用最活躍的領(lǐng)域。隨著磁場(chǎng)在連鑄中的應(yīng)用，先后出現(xiàn)了利用時(shí)變磁場(chǎng)、脈沖磁場(chǎng)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)的電磁攪拌，電磁制動(dòng)和軟接觸電磁連鑄技術(shù)，并最終形成了三者有機(jī)結(jié)合的現(xiàn)代電磁連鑄技術(shù)[11,14]。攪

5、拌機(jī)是一個(gè)兩相、兩極的線性感應(yīng)器，線性電磁攪拌機(jī)基本上可看作是一個(gè)線性馬達(dá)。攪拌器通入電流后，在鑄坯上產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向垂直于鑄坯縱斷面，并且周期性隨感應(yīng)磁場(chǎng)而改變方向，電流和感應(yīng)磁場(chǎng)的作用產(chǎn)生一電磁力，并沿鑄坯縱向形成一個(gè)合力矩，使鑄坯中未凝固的鋼水產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由層流變?yōu)槲闪?，加速?duì)流傳熱，從而增加等軸晶比例[10]。國(guó)威認(rèn)為合金或碳含量高的鋼種兩相區(qū)寬，易于形成發(fā)達(dá)的樹枝晶，而樹枝晶在電磁攪拌力作用下容易被打斷形成晶核，所以等軸晶率高于其它鋼種。含硅高的鋼種，鋼水流動(dòng)性好，電磁攪拌裝置對(duì)其攪拌作用較大，因而效果較好。而鋼水流動(dòng)性差的鋼種，電磁攪拌對(duì)其攪拌的作用較小，效果要差

6、些[15]。電磁攪拌技術(shù)應(yīng)用于連續(xù)鑄鋼是連鑄技術(shù)最重要的發(fā)展之一，應(yīng)用電磁攪拌技術(shù)是提高鑄坯質(zhì)量，擴(kuò)鑄品種的有效手段。電磁攪拌技術(shù)是利用不同形式的磁場(chǎng)發(fā)生裝置，當(dāng)連鑄坯中的液態(tài)金屬通過交變電磁場(chǎng)時(shí)，在液態(tài)金屬中產(chǎn)生感生電流，感生電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度的作用產(chǎn)生電磁力[11]。瑞典ABB公司制造的結(jié)晶器電磁攪拌裝置。該裝置采用了空心銅管純水冷式技術(shù)，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、攪拌功率大，采用了獨(dú)特的矩形結(jié)構(gòu)、非對(duì)稱旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形式的攪拌器，為國(guó)際20世紀(jì)90年代末的先進(jìn)技術(shù)[16]。除此之外還有法國(guó)羅德瑞克公司(ROTELEC)的輥式電磁攪拌裝置等[15]。到目前為止，電磁攪拌已得到了迅速的發(fā)展，根據(jù)電磁

7、攪拌器安裝位置的不同，主要有以下幾種攪拌形式[11]。2.1.1中間包電磁攪拌日本川崎鋼鐵公司于上世紀(jì)90年代中研發(fā)成功基于電磁攪拌技術(shù)的離心流動(dòng)中間包(CentrifugalFlowTundish)，簡(jiǎn)稱CF中間包。在線應(yīng)用取得較好的效果，達(dá)到高拉速、高清潔度的效果。由于電磁力產(chǎn)生的離心力的作用，輕的夾雜物和渣向旋轉(zhuǎn)中心區(qū)集中，并在集中過程中上浮，從而使夾雜物和渣從鋼水中分離出來[17]。2.1.2結(jié)晶器電磁攪拌(M-EMS)安裝在結(jié)晶器水套部或外部(置式或外置式結(jié)