【摘要】：概述了電磁冶金的發(fā)展歷程，著重介紹了以電磁攪拌技術(shù)為基礎(chǔ)的電磁攪拌的裝置、工作原理及類型。詳細論述了電磁連鑄中的多種技術(shù)，介紹了尖端科技冷坩堝電磁冶金技術(shù)。最后對未來我國電磁冶金技術(shù)的發(fā)展方向做出展望。

【關(guān)鍵詞】：電磁攪拌技術(shù)；軟接觸電磁連鑄技術(shù)；冷坩堝技術(shù)；應(yīng)用；展望

電磁冶金，材料的電磁工藝，這是近代冶金與材料造就的一項全新技術(shù)，正在影響著新時代的冶金人。這項技術(shù)在創(chuàng)新發(fā)展的同時，也在為傳統(tǒng)冶金工業(yè)注入新的力量，從此電磁冶金技術(shù)在整個冶金工業(yè)甚至經(jīng)濟發(fā)展上有著極其重要的地位，尤其是電磁冶金中的冷坩堝技術(shù)更是被科技大國視為尖端技術(shù)。

1.電磁攪拌技術(shù)的產(chǎn)生

在1982年，英國劍橋大學(xué)首次召開了由IUTAM主持的磁流體力學(xué)在冶金中應(yīng)用的國際會議。對當時日本國內(nèi)的冶金行業(yè)產(chǎn)生了極為深刻的影響，這個\"新技術(shù)”使日本科學(xué)家對冶金有了進一步的認識，并且開始嘗試將磁流體力學(xué)應(yīng)用到冶金領(lǐng)域中，將其命名為\"電磁冶金”。1985年日本國內(nèi)成立了鋼鐵協(xié)會電磁冶金委員會，電磁冶金從此成為獨立的學(xué)科！同時世界多國也開始對電磁冶金技術(shù)展開深入探索。

2.電磁攪拌技術(shù)理論

2.1電磁冶金概論

電磁冶金即材料的電磁處理，是借助電磁力對正在加工的材料產(chǎn)生影響從而控制反應(yīng)提高材料質(zhì)地的技術(shù)，同時也是一門新興的工程學(xué)科。 電磁力產(chǎn)生的能量是一種可持續(xù)發(fā)展的低污染的能源，電磁冶金被各國視為本世紀最值得發(fā)展的尖端技術(shù)之一。

2.2電磁攪拌類型

電磁攪拌當前共有四種類型，分別是移動磁場產(chǎn)生的電磁感應(yīng)攪拌、固定磁場產(chǎn)生的電磁攪拌、行波磁場電磁攪拌和加電后產(chǎn)生的電磁攪拌。[1]

2.3電磁攪拌裝置的工作原理以及裝置類型

目前連鑄機使用最多的電磁攪拌裝置主要有兩種：旋轉(zhuǎn)磁場型、直線移動磁場型。這兩種攪拌裝置與感生電動勢原理類似，可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流受到電磁場的作用產(chǎn)生電磁力。

3.電磁技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用

3.1電磁連鑄

電磁冶金技術(shù)是20世紀最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，電磁連鑄是電磁冶金應(yīng)用最多的技術(shù)，隨后又發(fā)展出了多種電磁冶金技術(shù)，他們之間相互聯(lián)系，相輔相成，經(jīng)過幾十年的磨合之后形成了現(xiàn)代電磁連鑄技術(shù)。

3.2電磁制動

（1）原理：直流感應(yīng)在鋼水中產(chǎn)生的磁力方向與從中間包水口流出來的鋼液方向相反，借此可以減小鋼液對側(cè)壁凝固殼的沖擊和在液穴內(nèi)的浸入深度，促使夾雜物上浮分離，這正好與鋼水的運動方向相反，對鋼水起制動作用，從而形成了電磁制動。

3.3軟接觸電磁連鑄技術(shù)

3.3.1軟接觸電磁連鑄技術(shù)是由不斷進行電磁變化的結(jié)晶器來實現(xiàn)鋼坯的連鑄的技術(shù)，基本理論為麥克斯韋方程組。軟接觸技術(shù)可以有效解決鋼坯表面振痕、表面裂紋、非金屬夾雜物和氣泡等問題。實現(xiàn)軟接觸條件下的電磁連鑄。

3.3.2軟接觸電磁連鑄對結(jié)晶器的質(zhì)量要求：在軟接觸電磁連鑄過程中，對于結(jié)晶器的質(zhì)量水平要求極為嚴苛，因為結(jié)晶器的能力決定了整個連鑄反應(yīng)的成敗，沒有高水平的結(jié)晶器就無法使連鑄反應(yīng)安全發(fā)生。在鋼的連鑄過程中，需要的電磁壓力非常大，同時也就意味著對軟接觸結(jié)晶器的質(zhì)量要求更為嚴格，因為只有高水平的結(jié)晶器才能有效提高結(jié)晶器的透磁率，使磁場分布合理。[2]

3.3.3軟接觸鋼的電磁連鑄結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)特點：對于電磁軟接觸連鑄的頻率選擇，可選用低頻、高頻或者更高頻率的超高額。超高頻的電磁技術(shù)可獲得穩(wěn)定的彎月面，圓坯和方坯的電磁軟接觸連鑄一般采用超高頻電磁連鑄技術(shù)。雖然超高頻電磁連鑄技術(shù)已經(jīng)得到了長足發(fā)展，可是在目前工業(yè)的實際應(yīng)用中依然存在很多問題，這些問題也困擾著電磁冶金實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。如果要讓電磁冶金技術(shù)的效率達到最大值，我們就必須對那些存在的問題完全解決，實現(xiàn)技術(shù)的絕對應(yīng)用，得到最高的收益。

4.冷坩堝

冷坩堝電磁冶金技術(shù)是開發(fā)特種材料的新技術(shù)，多年來，在幾代科學(xué)家們的不斷探索下，已經(jīng)開展了大量的基礎(chǔ)實驗，并且將此技術(shù)投入到工業(yè)生產(chǎn)中。冷坩堝技術(shù)已經(jīng)在多種特殊材料的研發(fā)中加以使用，也在一定程度上代表一個國家的科技發(fā)展水平。電磁冶金技術(shù)在一個國家的制造業(yè)領(lǐng)域之中扮演著絕對重要的角色。實質(zhì)：水冷坩堝炫富熔煉是一種用以制取高熔點、高純度和極為活潑金屬或非金屬材料的有效方法。

冷坩堝電磁冶金的主要特點是分瓣感應(yīng)加熱和坩堝水冷控溫，通過調(diào)節(jié)感應(yīng)和水冷參數(shù)來控制凝殼的厚度及熱平衡。

坩堝的分瓣形狀對透磁性產(chǎn)生顯著的影響，三角形分瓣時磁流密度最大，方形分瓣時磁流密度最小，分瓣數(shù)和分瓣形狀這些都會影響冷坩堝的電熱性能。坩堝的質(zhì)量對于坩堝的工作效率有著一定的影響，減少坩堝的重量可以講的磁場能的損耗。冷坩堝的開縫寬度也會對電熱性能產(chǎn)生影響，寬度增大會使透過的電磁場變強，這樣可以提升懸浮熔煉的能效，但寬度過大也會造成金屬熔體的泄露，最終導(dǎo)致縫間的材料被燒蝕。。切縫寬度的增加，材料表面的磁通密度變大，主要集中于切縫附近。[3]

5.未來我國電磁冶金技術(shù)的發(fā)展方向展望

電磁冶金技術(shù)在科學(xué)史上算是一項新技術(shù)，也可以說是由電磁與冶金的結(jié)合而產(chǎn)生的，這是人類歷史中的又一次偉大創(chuàng)新，同時它也在各國之間產(chǎn)生一些深遠的影響，比如經(jīng)濟、文化、軍事等方面。我國的電磁攪拌技術(shù)在上世紀80年代開始發(fā)展，經(jīng)過了近半個世紀的探索，已經(jīng)取得了一些值得稱贊的成就，這是在幾代科學(xué)家們嘔心瀝血不斷努力下鉆研出的\"無價科技”，同時也使我國電磁冶金技術(shù)有了很好的發(fā)展前景。通過多年的探究，電磁攪拌技術(shù)在很多領(lǐng)域都有著應(yīng)用，也取得了良好的效果，這項技術(shù)最大的優(yōu)點是它始終可以成為使新科技誕生的源動力。我們要敢于對電磁攪拌技術(shù)進行創(chuàng)新發(fā)展，讓它在新時代的科學(xué)廣場迸發(fā)出更強大的力量。

參考文獻：

[1]韓至成著，電磁冶金學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社，2001.

[2]王瑋，王強，鄧安元，等.鋼的軟接觸電磁結(jié)晶器的研究進展[J].鑄造，2003 ，52（6）.

[3]韓至成著.電磁冶金技術(shù)及裝備[M]. 冶金工業(yè)出版社，2008.