韓曉艷

摘要：本文主要針對八鋼150t轉(zhuǎn)爐連鑄為提高特鋼生產(chǎn)的品質(zhì)，投入連鑄電磁攪拌系統(tǒng)。從技術(shù)特點(diǎn)、針對性的選型、功能介紹及效果對比等方面進(jìn)行了全面分析。

關(guān)鍵詞：電磁攪拌;凝固;電磁力;漏磁;電導(dǎo)率;攪拌強(qiáng)度;鋼液粘度

2012年，八鋼第一煉鋼廠150t轉(zhuǎn)爐根據(jù)公司下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)，針對優(yōu)鋼生產(chǎn)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量仍然存在一些問題，如∶鑄坯存在中心偏析.中心疏松.縮孔.夾雜等缺陷。為了提高特鋼生產(chǎn)的品質(zhì)，150t轉(zhuǎn)爐連鑄決定投人電磁攪拌系統(tǒng)。

電磁攪拌器技術(shù)特點(diǎn)

連鑄電磁攪拌器是一種工作在高溫高濕度及高塵渣等惡劣環(huán)境下的電氣設(shè)備，主要由產(chǎn)生電磁場的電磁感應(yīng)器.保護(hù)電磁感應(yīng)器的外殼體及冷卻電磁感應(yīng)器的冷卻水路組成。具有以下特點(diǎn)∶1采用低電壓.大電流的設(shè)計(jì)方案，有效地防止高壓峰值對絕緣的破壞，延長攪拌器的使用壽命。2對L/D比值進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)加長攪拌器的長度∶3適當(dāng)放寬電源頻率范圍。

4 適當(dāng)降低攪拌器安裝位置，使彎月面附近的磁場盡可能小。5采用純凈水直冷式電磁攪拌器，漏磁少，中心磁感應(yīng)強(qiáng)度高，攪拌效果好。

電磁攪拌結(jié)構(gòu)的分類及性能比較∶

從電磁攪拌器所處安裝于連鑄機(jī)位置分∶結(jié)晶器電磁攪拌器：二冷區(qū)電磁攪拌器：凝固末端電磁攪拌器。

從電磁攪拌器所使用的冷卻方式分∶油一水冷卻電磁攪拌器：水直接浸泡冷卻式電磁攪拌器：空芯銅管純水內(nèi)冷式電磁攪拌器。

現(xiàn)在方坯電磁攪拌普遍使用了結(jié)晶器電磁攪拌器，結(jié)晶器電磁攪拌器從結(jié)構(gòu)上來講又分為兩類∶1.結(jié)晶器內(nèi)置式電磁攪拌器：2.結(jié)晶器外置式電磁攪拌器。

針對以上電磁攪拌各種不同方式，采用的是M-EMs，從結(jié)晶器電磁攪拌器的結(jié)構(gòu)上采用了結(jié)晶器內(nèi)置式電磁攪拌器。

電磁攪拌的原理及分析∶

電磁攪拌的實(shí)質(zhì)是借助在鑄坯的液相穴內(nèi)感生電磁力強(qiáng)化液相穴內(nèi)鋼水的運(yùn)動，由此強(qiáng)化鋼水的對流.傳熱和傳質(zhì)過程，從而控制鑄坯的凝固過程，對改善鑄坯質(zhì)量起了重大的作用。影響連鑄電磁攪拌的冶金效果的主要因素在于∶_.電磁攪拌器能否提供足夠大的電磁推力。a.不同鋼種的末凝固鋼液需要多大的電磁推力。b.電磁攪拌的作用區(qū)域是否足夠大。c.電磁攪拌的安裝位置是否得當(dāng)。

對電磁攪拌器本身而言其設(shè)計(jì)性能的高低就體現(xiàn)在對電磁推力的合理設(shè)計(jì)上，從理論模型加以適當(dāng)簡化可得電磁推力的表達(dá)式為∶ed=1/2gVsBo2KsKd……①式中∶g—鋼液的電導(dǎo)率Vs—電磁攪拌器磁場的運(yùn)行速度（Vs=2re，e頻率，r極距）Bo—電磁攪拌器表面磁場強(qiáng)度1/Ks—磁場的衰減系數(shù)（變量）Kd—磁場的漏磁系數(shù)

影響電磁推力大小的主要因素為∶_.電磁攪拌器的表面磁場（Bo）：a.電磁攪拌器磁場的運(yùn)行速度（Vs）：b.電磁攪拌器的固有特征系數(shù)（Ks.Kd）：

c.鋼液的電導(dǎo)率（g）。

1. 電磁功率

從上面①式可知對電磁推力影響最大的是電磁攪拌器的表面磁場（Bo），而Bo是與電磁攪拌器的線圈安匝數(shù)（N.I）成正比的。通常，由于受安裝空間的限制同時也為了降低電磁功率，線圈匝數(shù)（N）不能加得太多，因此，怎樣最大限度的提高電流強(qiáng)度（I）就成為提高電磁推力的最有效途徑

2. 最佳頻率

從上面①式可知增加頻率（e）可增加電磁推力，但另一方面，增加頻率會引起磁場衰減系數(shù)（1/ks）變大，從而又減小電磁推力，因此電磁推力隨頻率的變化不是單調(diào)的，而是有一個最大值。

3. 鋼水導(dǎo)電率

不同鋼種，其鋼液導(dǎo)電率（g）是不同的，但相差不是很大，因此一般情況下，可以不予考慮。

4. 鋼液粘度

從力學(xué)原理上來講，電磁攪拌的過程，實(shí)質(zhì)上就是電磁力克服鋼水粘

性力從而使鋼液產(chǎn)生運(yùn)動的一種過程，不同鋼種，其粘性系數(shù)相差很大，因此所需電磁推力也是不同的，對碳結(jié)構(gòu)鋼而言，主要取決于含C量，含C量越高所需電磁推力就越大，不銹鋼所需電磁推力比碳鋼要大1倍以上。具體應(yīng)根據(jù)鋼種和鑄坯截面及安裝位置進(jìn)行確定。

5. 合金元素的影響

合金元素的加人改變了凝固組織結(jié)構(gòu)，不同化學(xué)成份的鋼水，其柱狀晶發(fā)展程度也不一樣，一般來講合金元素的成份越多，其柱狀晶就越發(fā)達(dá)，所需電磁力也越大。

6. 安裝位置的影響

按照電磁攪拌傳統(tǒng)的柱狀晶切斷機(jī)械模型理論，認(rèn)為在二冷區(qū)內(nèi)安裝電磁攪拌是改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的最佳位置，但隨著結(jié)晶器電磁攪拌的使用，這種機(jī)械模型理論必須得到修正，由于鋼水的冷卻速度在結(jié)晶器上部最快，因此電磁攪拌安裝在結(jié)晶器上部效果是最好的。

效果∶

從電磁攪拌器實(shí)際運(yùn)用的冶金效果分析可以看出.采用結(jié)晶器電磁攪拌器對改善鑄坯質(zhì)量具有非常明顯的作用。在表面質(zhì)量方面.采用M-EMs后.由于強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)磁場的作用.部分上升的鋼液流股在結(jié)晶器內(nèi)彎月面形成熱頂端.有利于保護(hù)渣均勻熔化填充，同時使夾雜物和氣泡充分上浮分離，從而獲得良好的鑄坯表面及表層質(zhì)量，為熱送創(chuàng)造良好的先決條件。在內(nèi)部質(zhì)量方面，由于M-EMs強(qiáng)化了結(jié)晶器內(nèi)傳熱，細(xì)化了凝固組織.抑制了結(jié)晶前沿的不均勻生長，同時為坯殼進(jìn)人二冷區(qū)的繼續(xù)凝固創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，最終將獲得優(yōu)良的鑄坯質(zhì)量。

結(jié)論∶在使用結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)后，控制鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的運(yùn)動形態(tài)，減少皮下氣孔和裂紋.增加等軸晶區(qū).減小成分偏析.減低鋼中夾渣.降低鋼的過熱度，鋼坯的質(zhì)量得到了極大的改善。

參考文獻(xiàn)

1. 韓至成.電磁流體力學(xué)在冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用與研究[J].國外鋼鐵，1992，（11）∶1-10.

2. 韓至成.電磁冶金學(xué)[M].北京∶冶金出版社，2001，1-16