電磁攪拌設(shè)備的工作原理為,運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)電鋼液與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生感應(yīng)電流,載流鋼液與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力。該設(shè)備在連鑄過(guò)程中正常運(yùn)行時(shí),主要具有以下特點(diǎn):
1、基於電磁感應(yīng)原理,對(duì)鑄坯內(nèi)部鋼液的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)接觸轉(zhuǎn)換(huàn),即電磁能轉(zhuǎn)換(huàn)為鋼液的動(dòng)能;
2、電磁攪拌設(shè)備的種類(lèi)繁多,且其工藝參數(shù)在線(xiàn)調(diào)節(jié)範圍較寬,可適用於不同鋼種和不同斷面形狀和尺寸的鑄坯連鑄;
3、能量利用率低,這是由於連鑄電磁設(shè)備與鑄坯之間氣隙大,漏磁嚴(yán)重,且高溫狀態(tài)下鋼液和鑄坯的電阻均較大。
電磁攪拌的分類(lèi)比較繁多,可根據(jù)鑄機(jī)類(lèi)型、鑄坯斷面形狀和尺寸、激勵磁場(chǎng)的形態(tài)和安裝位置等特徵來(lái)分類(lèi)。常用的分類(lèi)方式主要為:
1、按激勵磁場(chǎng)的形態(tài)來(lái)分類(lèi)
電磁攪拌設(shè)備的類(lèi)型可分為:旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型、直線(xiàn)移動(dòng)型、螺旋磁場(chǎng)型以及靜磁場(chǎng)通電型。
對(duì)於旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型電磁攪拌器,其多用於方坯、圓坯以及矩形坯連鑄生產(chǎn)。採用旋轉(zhuǎn)型電磁攪拌時(shí),其可使鑄坯內(nèi)鋼液圍繞這鑄坯中心旋轉(zhuǎn),有較好的對(duì)稱(chēng)性,利於改善固液的換(huàn)熱效果,且利於坯殼均勻生長(zhǎng)。
對(duì)於直線(xiàn)型電磁攪拌器,其適用於板坯連鑄生產(chǎn),多應(yīng)用於二冷區(qū)範圍,使鑄坯內(nèi)部鋼液的垂直流動(dòng),利於過(guò)熱耗散及鑄坯內(nèi)部等軸晶率的提高。
對(duì)於螺旋型電磁攪拌器,其是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型和直線(xiàn)型電磁攪拌器的組合而成,僅適用於二冷區(qū)。該設(shè)備可同時(shí)達(dá)到上述兩(liǎng)種攪拌器的功能。
對(duì)於靜磁場(chǎng)通電型電磁攪拌器,其適用於板坯或長(zhǎng)寬比較大的矩形坯連鑄,主要應(yīng)用於結(jié)晶器部位,起到對(duì)側孔流股制動(dòng)的作用,以避免鋼流對(duì)坯殼的衝刷。
2、按電磁攪拌器的安裝位置來(lái)分類(lèi)
連鑄機(jī)上使用的電磁攪拌設(shè)可分為結(jié)晶器電磁攪拌(M-EMS)、二冷電磁攪拌(S-EMS)和凝固末端電磁攪拌(F-EMS)。其中,M-EMS是目前各種連鑄機(jī)都適用的裝置。由於其能在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生有效的水平旋流,對(duì)鋼液內(nèi)夾雜物的上浮和去除,坯殼沿周向的均勻生長(zhǎng)以及鋼液的過(guò)熱耗散都起到了積極的促進(jìn)作用。此外,過(guò)熱耗散的冶金效果還利於鑄機(jī)下部鑄坯內(nèi)部等軸晶率的提高,進(jìn)而能減輕甚至可消除鑄坯內(nèi)部中心偏析的程度。因此,M-EMS 得到了廣(guǎng)泛的推廣(guǎng)和應(yīng)用,特別是對(duì)於大斷面方坯和圓坯。對(duì)於S-EMS,其又可分為冷卻一段電磁攪拌器(S1-EMS)和冷卻二段電磁攪拌器(S2-EMS)。S1-EMS的安裝位置在結(jié)晶器下部的足輥處,與M-EMS的功能類(lèi)似。因此,S1-EMS一般不與M-EMS同時(shí)使用。S2-EMS主要採用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型、直線(xiàn)型和螺旋型磁場(chǎng)促使鑄坯內(nèi)部的鋼液產(chǎn)生流動(dòng),進(jìn)而達(dá)到切斷凝固前沿柱狀晶的冶金效果,為等軸晶的生長(zhǎng)提供良好的物理環(huán)境。對(duì)於F-EMS,其一般適用於澆注對(duì)碳元素偏析要求較為嚴(yán)格的鋼種,如軸承鋼。它可以使凝固末端糊狀區(qū)內(nèi)鋼液產(chǎn)生流動(dòng),進(jìn)而達(dá)到均勻成分,減少中心偏析、疏鬆、縮孔以及V形偏析的目的。
綜上所述,連鑄過(guò)程中電磁攪拌技術(shù)的主要冶金效果為:
1、利於初生坯殼沿結(jié)晶器周向的均勻生長(zhǎng),降低了鋼液衝擊深度,利於鋼液中夾雜物及氣體的上浮和去除,提高鋼液純淨度;
2、利於鋼液過(guò)熱耗散,提高了鑄坯內(nèi)部等軸晶率。一般認(rèn)為過(guò)熱度在10~50℃範圍內(nèi)時(shí),電磁攪拌可使鑄坯內(nèi)等軸晶率由17%提高到47%;
3、改善中心偏析,減少鑄坯內(nèi)部裂紋、疏鬆和縮孔。
——本文摘自論文文獻(xiàn)綜述