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（新疆八一鋼鐵股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830022）

前言

在連鑄設(shè)備正常運行和連鑄工藝穩(wěn)定的前提下，采用二冷區(qū)電磁攪拌，借助電磁力強化鑄坯中液相穴內(nèi)未凝固鋼液的運動，從而改變鋼水凝固過程中的對流、傳熱和傳質(zhì)過程，使鋼液的凝固與鑄坯冶金凝固機理相吻合，從而提高鑄坯等軸晶率，減輕中心偏析、中心縮孔、中心疏松，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。

板坯連鑄機二冷區(qū)電磁攪拌要獲得良好的冶金效果，攪拌位置、攪拌區(qū)有效作用長度和攪拌參數(shù)的選擇至關(guān)重要。而最佳攪拌位置和攪拌區(qū)有效作用長度的確定需綜合考慮生產(chǎn)鋼種、鑄坯斷面、過熱度、拉坯速度、冷卻制度、冶金長度和鑄機結(jié)構(gòu)等。

1 1號板坯連鑄機二冷區(qū)電磁攪拌型式

板坯連鑄機二冷區(qū)電磁攪拌的型式主要有三種，單邊行波磁場型、雙邊行波磁場型和輥式行波磁場型[1]。單邊行波磁場型在內(nèi)弧側(cè)的支撐輥后面沿拉坯方向布置一臺行波磁攪拌器，激發(fā)垂直向下或向上的行波磁場，內(nèi)弧側(cè)鋼液由凝固前沿向下或向上流動，外弧側(cè)鋼液向上或向下流動，形成單一的環(huán)流，環(huán)流中心偏向內(nèi)弧。雙邊行波磁場型是在內(nèi)外弧的寬面上沿板寬方向水平布置一對攪拌器，激發(fā)方向相同水平行進的磁場，導致鋼液沿板寬向一個方向流動，沖擊窄面坯殼后分裂成上下兩股流動，在有效攪拌區(qū)上下各形成一個環(huán)流。但上環(huán)流區(qū)相對下環(huán)流區(qū)鋼液溫度高，粘性小，因而上環(huán)流區(qū)比下環(huán)流區(qū)要大。輥式行波磁場型，又稱電磁攪拌輥型，使用4個攪拌輥在內(nèi)外弧組成兩對，若上下兩對攪拌輥的有效攪拌區(qū)的流動方向一致，則形成兩個蝶形流動；若上下兩對攪拌輥的流動方向相反，則在兩對輥之間形成一個大的環(huán)流，而在上一對輥的上方和下一對輥的下方又各形成一個小環(huán)流，3個環(huán)流中心的流速為零。板坯連鑄機二冷區(qū)電磁攪拌三種型式優(yōu)缺點比較如表1所示。

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由表1可看出，電磁攪拌輥型安裝靈活，不需改變輥列結(jié)構(gòu)，不需改變扇形段設(shè)計，是其他兩種類型電磁攪拌不可比擬的。根據(jù)1號板坯連鑄機扇形段的輥子布置狀況和二冷區(qū)電磁攪拌型式的生產(chǎn)應(yīng)用反饋，確定1號板坯連鑄機二冷區(qū)電磁攪拌采用電磁攪拌輥型式。

電磁攪拌輥將感應(yīng)器做成長軸形，安裝在非磁性特殊輥套內(nèi)，外形大小與連鑄機常規(guī)支承輥相近，工作時輥套隨鑄坯移動作旋轉(zhuǎn)運動。由于受輥內(nèi)安裝空間限制，電磁攪拌輥如果采用常規(guī)電磁輥，磁場強度偏小，決定采用岳陽中科發(fā)明的高磁場電磁攪拌輥，以最大限度提高電磁推力。高磁場電磁攪拌輥主要有如下特點：

1)采用無齒槽的圓柱形鐵芯繞組連繞技術(shù)，最大限度提高繞組的空間利用率，增加鐵芯的導磁面積，從而增加磁通密度，加大電磁推力。2)采用在除工作面以外的其他面加裝磁屏蔽環(huán)的專利設(shè)計，最大限度的防止磁場從不作功的方向泄露，從而大大增加工作面的磁通密度，增加電磁推力。3)采用優(yōu)質(zhì)取向硅鋼Q120B作鐵芯疊片，增加了電磁攪拌輥內(nèi)部的磁場強度，改善電磁攪拌輥鐵芯飽和度，降低了電磁攪拌輥本身的損耗。4)電磁攪拌輥輥套采用進口高Ni-Cr耐熱耐磨特種不銹鋼制作，確保鑄機安全正常生產(chǎn)，同時加強透磁性能。5）輥套盡可能采用大直徑輥套，在寬度方向增加一個輔助支架，減少輥套的彎曲變形。

2 1號板坯連鑄機二冷區(qū)電磁攪拌安裝位置

1號板坯連鑄機的拉坯速度如表2所示。

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根據(jù)表2的生產(chǎn)工藝參數(shù)，模擬計算得出鑄坯凝固曲線，如圖1所示。

圖1 鑄坯凝固曲線

由圖1可看出，在距彎月面約4.1m～6.9m范圍內(nèi)，鑄坯未凝固率在60%～48%之間。根據(jù)現(xiàn)代電磁攪拌冶金原理的“熱模型理論”及“機械模型理論”，當鑄坯未凝固率指標在60%～48%之間時，可以得到最佳的攪拌效果。1號扇形段的第1對輥和第7對輥位位置距彎月面大致在4.1和6.9m處。因此選擇在1號扇形段的1號、7號輥位安裝電磁攪拌輥，如圖2所示。

3 1號板坯連鑄機二冷區(qū)電磁攪拌系統(tǒng)組成

1號板坯連鑄機二冷區(qū)電磁攪拌系統(tǒng)由供電 (變壓器及高、低壓配電)、變頻電源、電磁攪拌輥、冷卻水裝置及遠程監(jiān)控操作五部分組成，主要包括以下設(shè)備：

圖2 1號板坯連鑄機電磁攪拌扇形段

1)1臺主干式變壓器，容量：500KVA、原邊電壓：10KV，副邊電壓：400V；2)1面電源分配及工控柜；3)2面變頻電源柜；4)2對（4根）高磁力電磁攪拌輥 ；5)1套冷卻水裝置；6)1套自動制純水裝置；7)1套遠程監(jiān)控操作系統(tǒng)。10KV高壓電源經(jīng)高壓開關(guān)柜送至主變壓器變壓至400V后送至電源分配柜，電源分配柜進行分配后分別送至2個變頻電源柜，經(jīng)變頻電源柜變頻變壓后輸出一個頻率在1～16Hz，電流最大400A的低頻電源至電磁攪拌對輥。一個變頻電源柜帶一對輥。電磁攪拌雙輥系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

冷卻水裝置由自動純水制備 、純水箱、純水泵、熱交換器、離子交換柱、磁過濾器、流量調(diào)節(jié)、流量檢測、壓力檢測、溫度檢測及水質(zhì)檢測等組成。其中純水泵為一備一開。流量調(diào)節(jié)置于電磁攪拌輥之前，可按要求分配每臺電磁攪拌器本體的用水量。流量檢測用于對每臺電磁攪拌器用水量的遠程控制，具有流量偏低報警功能，防止電磁攪拌輥缺水。溫度檢測用于觀察電磁攪拌輥出水的溫度情況，為流量調(diào)節(jié)提供依據(jù)。水質(zhì)檢測用于觀察純水塔內(nèi)水的電導率并具報警功能。對水系統(tǒng)可實現(xiàn)遠方和當?shù)夭僮鞴δ?，對流量、壓力、溫度、水位、水質(zhì)的運行狀態(tài)實現(xiàn)遠方監(jiān)測功能。當出現(xiàn)不正常時，向遠方輸送報警信息，同時當?shù)剌敵鲇步Y(jié)點，作為報警信號或者聯(lián)停逆變系統(tǒng)。

4 二冷區(qū)電磁攪拌對鑄坯質(zhì)量改善

采用二冷區(qū)電磁攪拌，可以改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量、提高等軸晶率、減少中心偏析。在連鑄機正常工作下應(yīng)達到以下考核指標：

1)鑄坯內(nèi)部裂紋：用肉眼應(yīng)觀察不到裂紋。經(jīng)低倍檢驗，內(nèi)部裂紋保證值見表3。2)鑄坯等軸晶率：等軸晶率定義為鑄坯厚度方向等軸晶線寬度和鑄坯斷面厚度之比。根據(jù)鋼種碳含量不同，等軸晶率的保證值如表4所示。3)鑄坯中心偏析：中心偏析硫印評級分A、B、C三類。

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A類：有連續(xù)性偏析帶，分為1.5～4.5級。B類：有明顯但不連續(xù)的偏析帶，分為1.5～4.5級。C類：有不連續(xù)不清晰的偏析斑點，分為0～3級。經(jīng)電磁攪拌后應(yīng)無A類偏析，B類偏析不超過20%，其余應(yīng)為C1.5級以下的偏析。4)中心疏松和中心縮孔：≥80%試樣為1級，≤20%試樣為2級，2級以上為0。

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[1]向亞云主編.鋼鐵冶煉技術(shù)工藝常見疑難問題解答及處理方法－疑難問題解析十萬個為什么與怎么辦 [M].中國科技文化出版社,2005年4月：991.