电磁搅拌
电磁搅拌
电磁搅拌技术和应用效果目前已经比较成熟。对于大方坯和小方坯(＞150mm,≤150mm)连铸，为了生产高质量铸坯和轧材，电磁搅拌是必须采取的措施，而且必须采取提高铸坯表面质量的结晶器电磁搅拌(M-EMS)和改善中心偏析的二冷电磁搅拌(S-EMS)的组合式搅拌。由于方圆坯断面积比板坯小，所以表面的清理损耗和工作量要比板坯大得多，因此提高方圆坯的表面质量的经济效益也比板坯大得多。M-EMS搅拌对提高铸坯表面质量有重要作用。其机理是：（1）液芯的运动均匀了内部钢水的温度，并使保护渣均匀熔化，因此形成振痕稳定和厚度均匀的坯壳并与结晶器壁接触良好；（2）液芯的流动冲洗使凝固壳内表层的夹杂和气泡上浮到液面中心，人工捞出可提高铸坯的表面质量和钢的纯净度。S-EMS搅拌的作用是大幅度减小铸坯表层细等轴晶内侧的柱状晶厚度，使其变成等轴晶，从而可以明显降低中心偏析和疏松。这对最终成品圆钢和线材的质量判定和二次加工性带有决定性。为了消除轧材的柱状晶，不使用S-EMS的铸坯压缩比约在10左右，而采取S-EMS的压缩比为5时就可以达到。因此采用S-EMS也可以使用较小尺寸的铸坯生产较大规格的成品，或在同等条件下进一步提高轧材的强度、塑性和冲击性。中心偏析产生的原因是铸坯在凝固过程中碳、硫、磷、锰等溶质（含非金属夹杂物及气相等轻质相）元素的浓度逐渐增高的结果，因此S-EMS的作用机理是铸坯出结晶器后，利用电磁的作用使液芯钢水在转动的过程中凝固，这样，一方面使溶质元素分布均匀，改善中心偏析度；另一方面，由于钢水的转动冲刷凝固的前沿，使已成固态的微粒变成新的结晶核，因此扩大了等轴晶比率，相对减少了柱状晶量。M-EMS与S-EMS组合式电磁搅拌可以适应优质钢和不锈钢的质量需要，但是对于碳含量＞0.50%的高碳钢和弹簧钢等钢种，为了解决芯部碳的偏析，应在铸坯凝固末期对糊状钢液进行电磁搅拌，即F-EMS。
电磁搅拌的原理，以电磁感应原理为基础，闭合电路的一部分导体在磁场中运动会产生电流，带电的导体在磁场中运动会产生阻碍其运动的电磁力。在结晶器内安装电磁搅拌，使钢水形成与之运动相反方向的力。
电磁搅拌分为螺旋搅拌、直线搅拌、旋转搅拌。直线搅拌使钢水产生上下的运动；旋转搅拌使之产生水平方向的运动；螺旋搅拌即能产生水平方向也能产生竖直方向的运动。目前中小方坯使用旋转搅拌，板坯使用直线旋转和螺旋旋转。
连铸机上电磁搅拌安装的位置一般有三处：1、结晶器电磁搅拌（M-EMS或E-MBR)2、二冷区电磁搅拌（S-EMS)3、凝固末端电磁搅拌（F-EMS)。
结晶器电磁搅拌的安装，线圈位置安装偏下，防止旋转钢液将表面保护渣卷入钢中。有些结晶器还在搅拌线圈上安装一个能使钢液向相反方向运动的制动线圈（线圈通电方向与搅拌线圈方向相反）。为保证有足够的电磁力能穿透结晶器壁，使用低频电流，采用不锈钢或铝等非铁磁性物质作结晶器水套（铜）。结晶器电磁搅拌能够均匀钢水温度，减少钢水过热，促进气体和夹杂物的上浮，增加等轴晶晶核。
二冷区电磁搅拌安装在二冷区铸坯柱状晶“搭桥”之前，即坯壳厚度是铸坯的1/4处；其搅拌效果最好，也有利于减少中心疏松和中心偏析。一般情况下小方坯搅拌器安装在结晶器下口1.3-4m 处，采用旋转搅拌方式较多；大方坯和厚板坯可安装在离结晶器下口9-10m处，采用直线搅拌或旋转搅拌方式。当采用旋转搅拌时，为了防止在钢中产生负偏析白亮带，可采用正转-停止-反转（小方坯、大方坯、板坯、均采用此方法？）的间歇式搅拌技术。二冷区电磁搅拌主要用来获得中心宽大的等轴晶带，使晶粒细化，减少中心疏松和中心偏析，使夹杂物在横断面上分布均匀，从而使铸坯内部质量得到改善。
凝固末端电磁搅拌安装在连铸坯凝固末端，可根据液心长度计算出具体的安装位置。凝固末端电磁搅拌可使铸坯得到中心宽大的等轴晶带，消除或减少中心疏松和中心偏析。对于高碳钢效果尤其明显。
结晶器电磁制动：在板坯连铸中，结晶器内向下的流股将夹杂物带入铸坯液相穴深处难于上浮；同时热中心下移造成坯壳重熔和发生角裂，水口外壁附近钢液容易凝结，保护渣不能均匀流动等。为此在结晶器宽面加两个恒定磁场，产生于注流方向相反的电磁力，对流股起到制动作用，
即E-MBR技术。
电磁搅拌的应用：1、钢种：合金钢特别是不锈钢搅拌强度需要大些。可选用E+F-EMS.
2、产品质量：中厚板主要应克服中心疏松和偏析，可采用F-EMS；薄板主要克服皮下气泡和夹杂物，可采用M-EMS。
3、连铸坯断面：连铸坯断面影响拉坯速度和液相穴长度，影响到搅拌器的安装位置。小方坯连铸选择S-EMS或M+F-EMS。
在高温环境和电磁感应涡流作用下，为防止电磁搅拌装置被烧坏，应有独立的冷却水系统，大部分采用去离子水冷却；也有采用油冷却线圈，再通水对油冷却的。
注解：
去离子水
应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子，但水中仍然存在可溶性的有机物，可以污染离子交换柱从而降低其功效，去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。
从自来水到去离子水一般要经过几步处理
先通过石英砂过滤颗粒较粗的杂质
再分别依次通过阴阳离子交换柱去除离子
然后加压通过反渗透膜
最后一般还要经过一步紫外杀菌以去除水中的微生物
假如此时电阻率还没有达到要求的话
可以再进行一次离子交换和反渗透过程
而蒸馏水只是先气化再冷凝
纯度一般不如去离子水
实际半导体工业中用的大多数是去离子水
系统工艺流程：自来水-->预处理-->活性炭-->保安过滤-->反渗透-->电去离子
高碳钢
常称工具钢, 含碳量从0.60%至1.70%, 可以淬硬和回火。锤, 撬棍等由含碳量0.75%的钢制造; 切削工具如钻头, 丝攻, 铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
连铸包晶钢的注意事项是什么？
包晶钢在凝固过程中会发生包晶反应，伴随这一转变而出现较大的体积变化和线收缩，容易发生结晶器漏钢事故和铸坯表面质量缺陷。因此，在连铸包晶反应钢时，以铸坯表面质量为主，其注意事项主要有以下几点：
（1）提高钢水洁净度。尽量提高钢水的纯净度，降低钢中有害元素S、P的含量，提高Mn、S比。
（2）结晶器液面稳定控制。采用结晶器液位自动控制，使结晶器液面波动范围控制在±5mm；合理的浸入式水口插入深度和出口倾角，以及水口对中，使坯壳均匀生长。
（3）合适的结晶器工艺参数。良好的结晶器铜板表面质量；优化结晶器振动技术；结晶器采用缓冷，改善结晶器的冷却；合适的结晶器锥度。
（4）合适的二冷工艺参数。二冷采用弱冷，尽量避开第Ⅲ脆性温度区。
（5）合适的结晶器保护渣。保护渣的黏度、碱度应合理选择，使结晶器传热更加均匀。
电磁搅拌
板坯电磁搅拌的现状 摘要:介绍了电磁搅拌技术的原理、电磁搅拌器的分类、电磁搅拌装置的应用条件 关键词:电磁搅拌技术; 板坯; 连铸; 应用 Electromagnetic Stirring of Slabs Abstract: It is introduced the principle of electromagnetic stirring technique as well as types and application condition of stirrer． Key words: electromagnetic stirring; continuous casting of slab; multi-mode EMS 1前言 在连续铸钢发展初期, 钢铁制造者们已认识到钢液的凝固及铸坯质量受液相穴钢液的运动和诸如对流、传热、收缩等基本物理现象的影响。毫无疑问, 电磁搅拌的研究是以优化上述运动和现象以提高钢的质量和消除不利因素等为目标的[1]。 电磁搅拌装置(Electro – Magnetic Stirring)英语缩写为EMS。目前采用电磁搅拌装置已经成为板坯连铸设备为提高铸坯产品质量的重要途径,其作用就是在铸线扇形段上安装多段电磁搅拌用的电磁线圈, 在各段辊内的电磁线圈上施加低压、低频、大电流的交流电源, 电磁力线贯穿铸坯的凝固相(即坯壳部分),在将要冷却凝固的钢水内部产生强磁场,通过钢水内流动的感应电流相互作用, 使液向部分能定向移动及旋转运动,从而对铸坯内的液相钢水进行搅拌,使铸坯内部结晶组织均匀, 提高了板坯的质量[2]。 2 电磁搅拌技术原理及作用 2.1 电磁搅拌技术原理 与已普及的长材产品生产中采用的转式电磁搅拌有所不同, 针对大断面的矩形, 板坯连铸生产采用独特的线形电磁搅拌。其原理十分简单, 如同由两相或三相电流驱动的, 能产生交变磁场的线性感应马达。电流发生相变时磁场从一极到达另一极, 并同时产生电磁推力, 将液态钢水向磁场运动的方向推动。通过电流相位变化选择方向, 通过电流密度和频率调整推力大小[3]。
2016-2017学年高中物理第3章电磁技术与社会发展第1节电磁技术的发展第2节电机的发明对能源利用
第一节电磁技术的发展 第二节电机的发明对能源利用的作用 课 标解读重点难点 1.简单了解古代对电和磁的认识. 2.知道近代电磁技术对生产和生活的影响. 3.了解现代电磁技术的发展. 4.知道能源的分类及其利用方式. 5.了解电机的发明对能源利用的作用. 1.对电和磁的认识．(重点) 2.能源的分类及利用方式．(重难点) 3.电机的发明对能源利用的作 用．(重点) 电磁技术的发展 1. (1)公元前585年，古希腊哲学家泰勒斯有对用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小物体的现象的描述． (2)①我国西汉末年，有对经过摩擦的玳瑁吸引微小物体的记载． ②东汉王充把琥珀被摩擦后可以吸引微小物体，与磁石吸引针的现象同时提出． ③我国古代利用磁石指南的特性发明的指南针，是电磁领域的第一个重大发明． (3)1800年，伏打发明了电池． (4)1820年，奥斯特发现电流的磁效应． (5)1831年，法拉第发现电磁感应定律． (6)1866年，西门子发明实用的自激式直流发电机． (7)19世纪80年代末，特斯拉等发明交流输电技术． (8)19世纪末期，莫尔斯发明的电报和贝尔发明的电话，开始改变人类的信息交流方式，随后马可尼发明了无线电通信.20世纪早期，出现了广播和电视，彻底改变了人们传递信息的方式． (9)20世纪末期出现的互联网是电磁技术对人类的又一重大贡献． 2．思考判断 (1)白炽灯是爱迪生发明的．(√) (2)亨利在1827年发明了实用的电磁铁．(√) 3．探究交流 发展电磁技术有何现实意义？
【提示】建立在电磁技术基础上的电力工业，信息产业，电子电器制造业等早已成为国民经济的支柱产业，没有电磁技术就没有现代化。 能源与电机 1. (1)按基本形态分类 能源可分为一次能源和二次能源．一次能源是指自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源，如煤炭、石油、天然气、水力、风力、太阳能等．二次能源是指由一次能源进行加工转换而得到的能源产品，如蒸汽、电力、煤气、石油制品等． (2)按再生性分类 可将能源分为再生能源和非再生能源．再生能源主要有水力、风力、太阳能等，非再生能源主要有煤炭、石油、天然气等． (3)按应用的广泛程度 能源又可分为常规能源和新能源，属于常规能源的有煤、石油、天然气等，而太阳能、核能等属于新能源． (4)发电机 发电机是把其他形式的能量转化成电能的装置． (5)电动机 电动机是把电能转变为机械能的装置． 2．思考判断 (1)电能是一次能源．(×) (2)电动机是将机械能转化为电能的装置．(×) 3．探究交流 随着电磁技术与社会的发展，就连在偏僻的农村，电动自行车也逐渐代替了笨重的摩托车．你知道二者的主要区别是什么吗？电动自行车有什么优点？ 【提示】区别：摩托车由内燃机驱动，电动自行车由电动机驱动． 优点：轻便、清洁、高效、无污染． 能源及其利用 1.按再生性，能源分为哪几类？ 2.按应用的广泛程度，能源分为哪几类？
电磁搅拌
电磁搅拌 科技名词定义 中文名称：电磁搅拌 英文名称：electromagnetic stirring，EMS 其他名称：EMS技术 定义：利用电磁效应实现熔体的搅拌，熔炼时使温度和成分均匀、连铸时控制凝固过程的工艺。 应用学科：材料科学技术（一级学科）；材料科学技术基础（二级学科）；材料合成、制备与加工（三级学科）；特种冶金（四级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 目录 定义 原理 模式 效果 编辑本段定义 任何通有电流的导体，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。 闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中就会产生电流这种现象叫电磁感应。 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。 三相交流电能够产生旋转磁场。 当旋转磁场半径很大时，就成了直线运动的行（xing）波磁场。 直线搅拌：由行波磁场产生的，使钢水以一定速度向磁场运动方向运动，故称直线搅拌。 钢水的流动方向始终和磁场的运动方向相一致。 编辑本段原理
电磁搅拌器（Electromagneticstirring:EMS）的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。 编辑本段模式 根据电磁搅拌器在铸机冶金长度上的不同安装位置大致有以下几种模式 结晶器电磁搅拌：MoldElectromagneticstirring:MEMS搅拌器安装在结晶器铜管外面 二冷区电磁搅拌：StrandElectromagneticStirring:SEMS搅拌器安装在铸坯外面 凝固末端电磁搅拌：FinalElectromagneticstirring:FEMS用于方坯连铸搅拌器安装在铸坯外面 编辑本段效果 搅拌位置冶金效果适用钢种 MEMS 增加等轴晶率低合金钢 减少表面和皮下的气孔和针孔 弹簧钢 减少表面和皮下的夹杂物 冷轧钢 坯壳均匀化 中高碳钢等 稍稍改善中心偏析 SEMS扩大等轴晶率不锈钢 减少内裂 改善中心偏析工具钢 减少中心疏松 FEMS细化等轴晶弹簧钢 有效地改善中心偏析轴承钢 有效地改善中心缩孔和疏松特殊高碳钢
凝固末端电磁搅拌器设计及应用
凝固末端电磁搅拌器设计及应用 岳阳中科电气有限公司李爱武、蒋海波 天津钢管集团有限公司姚家华、刘强 1.概述 连铸电磁搅拌能有效地改善连铸坯内部的组织结构，减少中心偏析及中心缩孔，大大增加等轴晶率。已成为连铸、特别是品种钢连铸必不可少的一种工艺手段。 连铸电磁搅拌的实质在于借助电磁力的作用来强化铸坯中末凝固钢液的运动，从而改变钢水凝固过程中的流动，传热和迁移过程，达到改善铸坯质量的目的。 结晶器电磁搅拌可以明显改善中碳钢、中低合金钢的内部及皮下质量，但对于高碳钢和高合金钢来说，仍存在中心偏析、中心缩孔、中心裂纹等问题，甚至在所谓的糊状区终点处形成“V”形槽即“V”形宏观偏析。尤其对于象不锈钢这样的多合金高合金钢，由于枝晶发达中心裂纹及缩孔非常明显。要解决这些问题必须在凝固末端上电磁搅拌。 2.高碳钢、高合金钢连铸的凝固特征和可能出现的缺陷 高含碳量、高合金含量有使凝固组织恶化的趋势。高碳钢、高合金钢的液相与固相间温度区间较大，凝固间隙长度增加，粘稠区加宽。因此容易形成中心偏析、中心裂纹和中心缩孔。这些缺陷对产品的机械性能和耐腐蚀性能会产生有害的影响。在不锈钢冷轧板中出现单相波纹。 宏观偏析是在凝固末端粘稠区内的溶质富集的钢液由于凝固收缩引起流动、沿粘稠区内枝晶间通道传输、聚集而成的。显然它极大地受粘稠区内钢液流动和传质所控制，有时形成中心偏析，有时形成V形偏析。中心偏析是由于铸坯在凝固过程中倾向于生成柱状晶，产生搭桥现象而产生的。V形偏析形成的原因比较复杂，主要是由粘稠区内等轴晶凝固时产生的收缩力及对钢液的抽吸力和钢液沿树枝晶的渗透引起的，可以用著名的V形偏析凝固模型来解释。偏析的严重程度与凝固时间有关，时间越长越严重。由于高含碳量、高合金含量的钢凝固时间长，因此偏析也就更严重。 3.影响凝固末端电磁搅拌的冶金效果的主要因素及措施 影响凝固末端电磁搅拌的冶金效果的主要因素在于：1）是否有结晶器电磁搅拌作用。2）电磁搅拌器能否提供足够大的电磁推力。3）电磁搅拌作用区域内磁场是否均匀。4）电磁搅拌的作用区域是否足够大。5）搅拌的时机即电磁搅拌的安装位置是否得当。其中第2、3、4个因素取决于凝固末端电磁搅拌器的参数及结构设计，而第1、5个因素则取决于电磁搅拌器与连铸机性能参数及连铸工艺的匹配是否合理。因此，一套电磁搅拌装置要达到最佳的冶金效果，除了要求其本身性能优良外，还要求设计者有较丰富的理论与实践经验。
连铸电磁搅拌
1.什么叫电磁搅拌(简称EMS)? 大家知道，一个载流的导体处于磁场中，就受到电磁力的作用而发生运动。同样。载流钢水处于磁场中就会产生一个电磁力推动钢水运动，这就是电磁搅拌的原理。 电磁搅拌是改善金属凝固组织，提高产品质量的有效手段。应用于连续铸钢，已显示改善铸坯质量的良好效果。 早在1922年就提出了电磁搅拌的专利。论述了流动对金属结构、致密性、偏析和夹杂物等方面的影响。1952年开始在钢厂连铸机二次冷却区装置电磁搅拌的试验。随着连铸技术的发展，为改善连铸坯质量，人们对电磁搅拌结构、类型、搅拌方式和冶金效果进行广泛深入研究，使电磁搅拌技术日益成熟，得到了广泛的应用。 2.电磁搅拌器有哪几种类型? 电磁搅拌器型式和结构是多种多样的。根据铸机类型、铸坯断面和搅拌器安装位置的不同，目前处于实用阶段的有以下几种类型。 (1)按使用电源来分，有直流传导式和交流感应式。 (2)按激发的磁场形态来分，有：恒定磁场型，即磁场在空间恒定，不随时间变化；旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定速度向一个方向作直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴作螺旋运动。 目前，正在开发多功能组合式电磁搅拌器．即一台搅拌器具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。 (3)按使用电源相数来分，有两相电磁搅拌器，三相电磁搅拌器。 (4)按搅拌器在连铸机安装位置来分，有结晶器电磁搅拌器、二次冷却区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。 3.电磁搅拌技术有何特点? 与其他搅拌钢水方法(如振动、吹气)相比，电磁搅拌技术有以下特点： (1)通过电磁感应实现能量无接触转换，不和钢水接触就可将电磁能转换成钢水的动能。也有部分转变为热能。 (2)电磁搅拌器的磁场可以人为控制，因而电磁力也可人为控制，也就是钢水流动方向和形态也可以控制。钢水可以是旋转运动、直线运动或螺旋运动。可根据连铸钢钢种质量的要求，调节参数获得不同的搅拌效果。 (3)电磁搅拌是改善连铸坯质量、扩大连铸品种的一种有效手段。 4.什么叫结晶器电磁搅拌(简称M--EMS)，有何作用? 结晶器电磁搅拌器特点：钢水在结晶器内，搅拌器置于结晶器外围。搅拌器内的铁芯所激发的磁场通过结晶器的钢质水套和铜板渗入钢水中，借助电磁感应产生的电磁力，促使钢水产生旋转运动或上下垂直运动。 结晶器铜板的高导电性，使用工频(50Hz)电源，由于集肤效应，磁场在铜层厚度由外向里穿透能力只有几毫米，小于铜壁的厚度，也就是磁场被结晶器铜壁屏蔽不能渗入钢水内，无法搅拌钢水。为此采用低电源频率(2～10Hz)，使磁场穿过铜壁搅拌钢水。 结晶器电磁搅拌作用：1)钢水运动可清洗凝固壳表层区的气泡和夹杂物，改善了铸坯表面质量。2)钢水运动有利于过热度的降低，这样可适当提高钢水过热度，有利于去除夹杂物，提高铸坯清洁度。3)钢水运动可把树枝晶打碎，增加等轴晶核心，改善铸坯内部结构。4)结晶器钢-渣界面经常更新，有利于保护渣吸收上浮的夹杂物。
电磁技术的发展
第一节电磁技术的发展 一、教法建议 【抛砖引玉】 教师可向学生介绍人们对电磁现象的认识过程。 在古代，人们把电和磁当作是两种独立的自然现象。随着科学技术的发展人们又发现电和磁有某些现象很相似。例如：磁体能吸引铁磁性物质，带电体能吸引轻小物体；磁体间同名磁极互相推斥，异名磁极互相吸引，而同种电荷互相推斥，异种电荷互相吸引。把电和磁形成一个整体的学科的是丹麦物理学家奥斯特。 1820年、有一天奥斯特在大学讲课时，无意中把通电的直导线放到一个和小磁针平行的位置上，小磁针立即转动产生了出人意料的现象。就是这个现象揭示了电和磁的联系，后来人们把这个实验叫做奥斯特实验。 这个现象使奥斯特产生灵感，是在他丰富的学识的基础上诱发出顿悟思维，发现了电流的磁场。这个科学史实给人以深刻启迪。 【指点迷津】 本章的重点： ⑴对电流磁场的认识。 ⑵直线电流周围的磁感线分布的情况。 ⑶通电螺线管周围的磁感线分布的情况。 ⑷磁感线方向的确定。 本章的难点： ⑴安培定则的熟练掌握，并运用定则解决一些具体问题。 ⑵学生空间想象能力的提高和识图能力的提高。 二、学海导航 【思维基础】
⒈物体具有________铁钴镍的性质叫_________。 ⒉能够在水平方向自由转动的磁体，自由静止时，指南的一端叫______用符号_______表示。指北的一端叫_______用符号_________表示。 ⒊同名磁极相互_______，异名磁极相互__________。 ⒋我们把磁体周围存的一种特殊的物质叫_______。磁体的磁感线都从磁体 _______出来，回到磁体的________。 ⒌通电螺线管内插入铁心时，由于铁心被______，磁场大大增强。电磁铁的磁性强弱与_______和_______无关。 ⒍电磁铁的磁性有无可以由_______来控制，电磁铁的磁性强弱可以由_______来控制，电磁铁的南北极可以由_______来控制。 思维基础参考答案： ⒈吸引，磁性。 ⒉南极，S，北极，N。 ⒊排斥，吸引。 ⒋磁场，北极，南级。 ⒌磁化，电流大小，线圈匝数多少。 ⒍开关，滑动变阻器，电流方向。 【学法指要】 人们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具有磁性的物体叫做磁体。磁体上磁性最强的部分叫做磁极。一个磁体有两个磁极，分别叫南极（S 极）和北极（N极）。 磁极间的相互作用是同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。要知道，使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫做磁化。能被磁化的有软磁性或硬磁性的磁性材料。 磁场的周围存在着磁场，磁场的基础性质是它对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁场是有方向的。磁场中某一点的小磁针静止时北极的指向，规定为这一点的磁场方向。
连铸电磁搅拌器设计
目录 目录 (1) 一、前言 (1) 二、电磁搅拌的基本知识 (2) （一）、电磁搅拌技术的概述 (2) （二）、电磁搅拌器的组成与主要分类 (2) （三）、电磁搅拌器的工作原理 (3) （四）、电磁搅拌力的计算 (4) （五）、电磁场在铸坯中透入深度 (6) 三、连铸电磁搅拌器设计过程 (7) （一）、电磁搅拌器电源的选择 (7) （二）、电磁搅拌器本体设计 (7) 1、铁芯的设计 (7) 2、线圈的设计 (11) （三）、电磁搅拌器控制系统的设计 (13) 四、课程设计体会 (15) 五、参考文献 (17)
一、前言 （一）、电磁冶金原理与工艺课程设计的目的： 电磁冶金原理与工艺课程设计是高等工业学校材料专业方向学生第一次较全面的对电磁冶金的了解和对电磁搅拌器设计的训练，是电磁冶金原理与工艺课程的一个重要实践环节。其主要目的在于： （1）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。 （2）通过课程设计，使学生将所学理论与生产实际相结合，将知识转化为分析和解决生产实际问题的能力。 （3）通过电磁冶金原理与工艺课程设计的训练，使学生对电磁连铸和电磁搅拌有一较完整的概念和全面的认识。并初步掌握电磁搅拌器结构设计和工艺设计的方法，树立正确的工程设计观点。 （4）进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 （5）通过创新意识的教育，初步培养学生的革新、创造能力。（二）、电磁冶金原理与工艺课程设计的任务： 电磁冶金原理与工艺课程设计任务是对连铸电磁搅拌器的主组成（电源、电磁搅拌器本体、控制系统等）和电磁搅拌工艺进行分析和设计，并给出相关计算的过程、绘制部分结构的草图，画出连铸电磁搅拌器的总装图，最后编写说明书一份。
电磁搅拌器的分类与应用
电磁搅拌器的分类与应用 （一）电磁搅拌器装置 电磁搅拌装置在许多的大型钢铁企业中的到使用，极大的改善了钢铁企业的产品质量。 近年来，随着连铸技术的发展，对连铸坯内部质量提出了更高的要求，而铸坯内部质量在很大程度上取决于铸坯内部是否呈现均匀而致密的等轴晶凝固组织。但是在连铸坯实际凝固过程中，由于冷却速度很快，造成铸坯凝固时柱状晶的发展，往往产生“搭桥”现象，导致铸坯内缩孔偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷产生。 一个载流的导体处于磁场中就要受到电磁力的作用而发生运动。同样，钢水流过磁场，流动的钢水会产生感生电流，感生电流产生的磁场与设定磁场之间的相互作用，会推动钢液运动，这就是电磁搅拌的原理。采用电磁搅拌装置，有利于改善连铸坯的凝固组织，也是改善以及提高铸坯表面的有效措施。 （二）电磁搅拌装置的形式 电磁搅拌装置的形式是多种多样的。根据铸机的类型，铸坯断面和电磁搅拌器安装的位置不同，连铸机常用的有如下几种类型： 1、按感应形式分：有直流传导式、交流感应式和近年来发展起来的永磁式。 2、按激发的磁场形态分：有恒定磁场型，即菜场在空间恒定，不随时间变化；有旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定的速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定的速度向一个方向做直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴做螺旋运动。 目前正在开发多功能组合式电磁搅拌器，即一台搅拌器同时具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。 3、按使用电源相数分：有两相电源电磁搅拌器，有三相电源电磁搅拌器。 4、按搅拌器在连铸机安装位置分：有结晶器电磁搅拌装置，有二次冷却电磁搅
拌器，有凝固末端电磁搅拌器。 一般公认的就是用第4种分法来说明用什么形式的电磁搅拌装置设备。 （三）电磁搅拌装置的性能，对钢质的影响 1、结晶器电磁搅拌（简称M-EMS或M搅拌） 钢水在结晶器内，电磁搅拌器安装于结晶器外围。电磁搅拌器的铁芯所激发的磁场通过结晶器的钢质水套，和铜套侵入钢水中，借助于电磁感应产生的电磁力，使钢水产生旋转左右或上下垂直运动。 结晶器的电磁搅拌主要改善钢坯的表面质量和皮下质量。图1-2表示结晶器电磁搅拌器引起的冷隔变化。从图中可以看出，在不考虑拉坯频率的情况下，磁通密度较高的地方（在结晶器内壁表面上磁通密度最大），冷隔趋于变浅。这是因为，结晶器内电磁搅拌使得结晶器冷却均匀。事实证明，凝固界面被通过搅拌形成的钢流冲刷和早期形成的凝固坯壳重新熔化，与新进入的钢水混合后再凝固。在进行搅拌的地方，冷隔的深度就变得很浅。因此M搅拌器可以增强结晶器内钢液均匀凝壳的生成，从而导致表面纵裂的消除。 实践证明电源频率取6HZ比较合适。频率没有取下限1HZ的原因是因为频率小于1HZ时搅拌不充分；如果频率超过15HZ，在钢水中衰减严重，结果只能进行表面搅拌，因此不能完全发挥仰制冷隔的作用。 一般有以下几种搅拌方法： 一、单台旋转磁场 电磁搅拌器置于结晶器外围，通以两相低频电流，激发一旋转磁场，使结晶器内钢液产生旋转运动。绕组采用直接水冷，结构简单，冷却效果好。与结晶器水
电磁搅拌技术的发展_吴存有
世 界 钢 铁2010年第2期 电磁搅拌技术的发展 吴存有,周月明,侯晓光 (宝山钢铁股份有限公司,上海201900) 摘要:主要介绍了电磁搅拌技术的发展历史、在国内的应用现状,探讨了该技术未来的发展方向,特别以辊式搅拌器为例着重介绍了电磁搅拌技术在宝钢的研究进展。根据电磁搅拌的技术特点,探讨了电磁搅拌技术应用过程中设备与工艺之间的相互关系,以及影响电磁搅拌最终使用效果的关键因素。 关键词:电磁搅拌;辊式搅拌器;连铸 A p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n t o f E MS t e c h n o l o g y W UC u n y o u ,Z H O UY u e m i n g ,H O UX i a o G u a n g (B a o s h a n I r o n ＆S t e e l C o .,L t d .,S h a n g h a i 201900,C h i n a ) A b s t r a c t :T h e d e v e l o p m e n t o f e l e c t r o m a g n e t i c s t i r r i n g t e c h n o l o g y a n d i t s a p p l i c a t i o ni n C h i n a a r e i n t r o d u c e d ,a n d t h e f u t u r e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n o f t h e t e c h n o l o g y i s d i s c u s s e d .T h e E M S r o l l e r s i n B a o s t e e l a s w e l l a s s i m i l a r E M St e c h n o l o g i e s a n dt h e i r a p p l i c a t i o na r e s t u d i e d .A c c o r d i n g t ot h e c h a r a c t e r i s t i c s o f E M S t e c h n o l o g y ,t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n E M S e q u i p m e n t a n d p r o c e s s ,a s w e l l a s t h e k e y f a c t o r s t h a t i n f l u e n c e t h e f i n a l e f f e c t s o f E M S t e c h n o l o g y a r e d i s c u s s e d .K e y w o r d s :e l e c t r o m a g n e t i c s t i r r i n g ;E M S r o l l e r ;c o n t i n u o u s c a s t i n g 0 前言 高质量、高附加值钢铁产品的生产离不开特殊冶金装备的使用,连铸电磁搅拌装置就是其中之一。电磁搅拌技术的研究历史可以追溯到20世纪20或30年代,经过多年的发展,电磁搅拌技术日趋成熟,但时至今日国外大型钢铁公司对这一技术仍然在开展持续研究,例如日本J F E 就有将近15人左右的研发团队专门从事电磁搅拌等电磁冶金学科相关的研究工作。同时,电磁搅拌技术也还是国际及国内E P M (E l e c t r o m a g n e t i c P r o -c e s s i n go f M a t e r i a l s )学术研究的重要内容之一 [1-3] 。近年来,通过企业与高校及科研机构的 合作研究,国内在这一技术领域也取得了长足发展,特别是装备制造能力方面逐渐缩短了与国际先进水平的差距。目前已经具备了如方圆坯结晶器、凝固末端电磁搅拌器及板坯二冷区电磁搅拌辊的设计制造能力。但是,如板坯结晶器电磁搅拌器/电磁制动、板坯电磁加速/减速器等较为大型和复杂的设备,相关技术实力相对还比较薄弱,特别是当今世界最为先进的多模式电磁搅拌,国 内钢厂还没有使用的先例。其次,在使用参数的优化方面,即电磁搅拌工艺方面的研究还略显不足 [4-8] 。随着钢铁行业竞争日益激烈,国外钢厂 开始加紧了对我国实行技术封锁。因此,针对电磁搅拌相关的设备、工艺等相关技术开展深入的系统研究已变得日益迫切。本文着重介绍了电磁搅拌技术的发展历史、在国内以及宝钢的应用现状和研究成果,并探讨了该技术的特点、关键问题和未来的发展方向。1 电磁搅拌的发展 1.1 电磁搅拌的特点与发展历史 [9-14] 电磁搅拌的本质是根据工艺要求改变铸坯凝固过程中钢液的流场,从而最终改善产品的质量。电磁搅拌的重要优点在于非接触和无污染,前一优点也造就了电磁搅拌设备在使用过程中比起一般的冶金设备更具有复杂性和专业性。实际生产过程中,电磁搅拌的冶金效果受多种因素的影响,包括钢水过热度、拉速、搅拌位置、搅拌强度和钢种等等,是一个和设备及工艺都密切相关的系统问题。 ·36·
电磁炮的原理与技术发展
电磁炮的原理与技术发展 电磁炮是一种无需火药瞬间爆发出冲击能量的一种最新火炮。美国己试验成功。电磁炮的主要工作原理雷同磁悬浮列车的直线平面电机。但在电磁炮里用的是多个大功率聚能偏转线圈将磁弹发送出去。比炮好处是无汚染。优奌是电磁炮能做到连续发射，如同机枪、航炮。每分钟可发N次到数千次。某种意义上耒讲一门电磁炮将大于一个炮兵团以上发送的能量。电磁炮耗能非常可观。 目前，以美国为代表的许多发达国家正在针对电磁炮研究中存在的问题，有计划地开展电磁炮实用性研究和野外试验。具体的研究方向有以下几个。 能源小型化 体积和重量是电磁炮武器化和战术应用的主要障碍之一，而这两者主要由脉冲功率源及功率调节装置的能量密度和功率密度所决定。要减小体积、降低重量，必须实现能源小型化。因此，今后将进一步开发高能量密度和高功率密度材料，以研制小型轻质脉冲功率源。 采用高新技术、提高系统效率 高新技术的发展为电磁炮的研制提供了条件，将超导材料用于电磁炮是新的发展趋势。超导材料的电流密度和储能密度极高，储能效率达60％～90％，将其用于储能线圈、发电机、磁体和开关等，不仅有利于电磁炮小型化、提高射速，而且可减小能量损失、大大提高系统效率。另外，采用多级、多层、多段（节）和分布电源多模块结构的导轨也是一条重要途径。多模块结构可以减小导轨的能量损失，提高系统的能量转换效率至两倍左右。 加紧新材料的研究、提高系统寿命与性能 新型材料的研究主要有：电池用新型电化学材料，电容器用聚合物电介质材料，脉冲发电机储能用石墨-环氧等复合材料，耐高温、高强度、高能量密度电感储能材料；高强度、耐烧蚀、耐腐蚀的导轨、电枢和电极材料，石墨、陶瓷等耐高温、耐烧蚀炮管绝缘材料；大载流、高强度、高频率开关和大功率脉冲固态开关材料。 经过近20年的研究，电磁炮技术在理论上已基本成熟，开始向武器化、实用化发展。电磁炮的穿甲能力已被实验所证实，武器化的电磁炮可以击毁火炮所不能击毁的新型坦克装甲。预计在不远的将来电磁炮将会作为新一代重要的穿甲武器出现在战场上，在未来战争中起到极其重要的作用，并产生深远的影响。 自动化2班0905010213 夏博洋
电磁搅拌器的分类与应用
电磁搅拌器的分类与应用 电磁搅拌器的分类与应用 （一）电磁搅拌装置 电磁搅拌装置在许多的大型钢铁企业中的到使用，极大的改善了钢铁企业的产品质量。 近年来，随着连铸技术的发展，对连铸坯内部质量提出了更高的要求，而铸坯内部质量在很大程度上取决于铸坯内部是否呈现均匀而致密的等轴晶凝固组织。但是在连铸坯实际凝固过程中，由于冷却速度很快，造成铸坯凝固时柱状晶的发展，往往产生“搭桥”现象，导致铸坯内缩孔偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷产生。 一个载流的导体处于磁场中就要受到电磁力的作用而发生运动。同样，钢水流过磁场，流动的钢水会产生感生电流，感生电流产生的磁场与设定磁场之间的相互作用，会推动钢液运动，这就是电磁搅拌的原理。采用电磁搅拌装置，有利于改善连铸坯的凝固组织，也是改善以及提高铸坯表面的有效措施。 （二）电磁搅拌装置的形式 电磁搅拌装置的形式是多种多样的。根据铸机的类型，铸坯断面和电磁搅拌器安装的位置不同，连铸机常用的有如下几种类型： 1、按感应形式分：有直流传导式、交流感应式和近年来发展起来的永磁式。 2、按激发的磁场形态分：有恒定磁场型，即菜场在空间恒定，不随时间变化；有旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定的速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定的速度向一个方向做直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴做螺旋运动。 目前正在开发多功能组合式电磁搅拌器，即一台搅拌器同时具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。 3、按使用电源相数分：有两相电源电磁搅拌器，有三相电源电磁搅拌器。 4、按搅拌器在连铸机安装位置分：有结晶器电磁搅拌装置，有二次冷却电磁搅拌器，有凝固末端电磁搅拌器。 一般公认的就是用第4种分法来说明用什么形式的电磁搅拌装置设备。 （三）电磁搅拌装置的性能，对钢质的影响 1、结晶器电磁搅拌（简称M-EMS或M搅拌） 钢水在结晶器内，电磁搅拌器安装于结晶器外围。电磁搅拌器的铁芯所激发的磁场通过结晶器的钢质水套，和铜套侵入钢水中，借助于电磁感应产生的电磁力，使钢水产生旋转左右或上下垂直运动。 结晶器的电磁搅拌主要改善钢坯的表面质量和皮下质量。图1-2表示结晶器电磁搅拌器引起的冷隔变化。从图中可以看出，在不考虑拉坯频率的情况下，磁通密度较高的地方（在结晶器内壁表面上磁通密度最大），冷隔趋于变浅。这是因为，结晶器内电磁搅拌使得结晶器冷却均匀。事实证明，凝固界面被通过搅拌形成的钢流冲刷和早期形成的凝固坯壳重新熔化，与新进入的钢水混合后再凝固。在进行搅拌的地方，冷隔的深度就变得很浅。因此M搅拌
电磁搅拌
电磁搅拌 电磁搅拌技术和应用效果目前已经比较成熟。对于大方坯和小方坯(＞150mm,≤150mm)连铸，为了生产高质量铸坯和轧材，电磁搅拌是必须采取的措施，而且必须采取提高铸坯表面质量的结晶器电磁搅拌(M-EMS)和改善中心偏析的二冷电磁搅拌(S-EMS)的组合式搅拌。由于方圆坯断面积比板坯小，所以表面的清理损耗和工作量要比板坯大得多，因此提高方圆坯的表面质量的经济效益也比板坯大得多。M-EMS搅拌对提高铸坯表面质量有重要作用。其机理是：（1）液芯的运动均匀了内部钢水的温度，并使保护渣均匀熔化，因此形成振痕稳定和厚度均匀的坯壳并与结晶器壁接触良好；（2）液芯的流动冲洗使凝固壳内表层的夹杂和气泡上浮到液面中心，人工捞出可提高铸坯的表面质量和钢的纯净度。S-EMS搅拌的作用是大幅度减小铸坯表层细等轴晶内侧的柱状晶厚度，使其变成等轴晶，从而可以明显降低中心偏析和疏松。这对最终成品圆钢和线材的质量判定和二次加工性带有决定性。为了消除轧材的柱状晶，不使用S-EMS的铸坯压缩比约在10左右，而采取S-EMS的压缩比为5时就可以达到。因此采用S-EMS也可以使用较小尺寸的铸坯生产较大规格的成品，或在同等条件下进一步提高轧材的强度、塑性和冲击性。中心偏析产生的原因是铸坯在凝固过程中碳、硫、磷、锰等溶质（含非金属夹杂物及气相等轻质相）元素的浓度逐渐增高的结果，因此S-EMS的作用机理是铸坯出结晶器后，利用电磁的作用使液芯钢水在转动的过程中凝固，这样，一方面使溶质元素分布均匀，改善中心偏析度；另一方面，由于钢水的转动冲刷凝固的前沿，使已成固态的微粒变成新的结晶核，因此扩大了等轴晶比率，相对减少了柱状晶量。M-EMS与S-EMS组合式电磁搅拌可以适应优质钢和不锈钢的质量需要，但是对于碳含量＞0.50%的高碳钢和弹簧钢等钢种，为了解决芯部碳的偏析，应在铸坯凝固末期对糊状钢液进行电磁搅拌，即F-EMS。 电磁搅拌的原理，以电磁感应原理为基础，闭合电路的一部分导体在磁场中运动会产生电流，带电的导体在磁场中运动会产生阻碍其运动的电磁力。在结晶器内安装电磁搅拌，使钢水形成与之运动相反方向的力。 电磁搅拌分为螺旋搅拌、直线搅拌、旋转搅拌。直线搅拌使钢水产生上下的运动；旋转搅拌使之产生水平方向的运动；螺旋搅拌即能产生水平方向也能产生竖直方向的运动。目前中小方坯使用旋转搅拌，板坯使用直线旋转和螺旋旋转。 连铸机上电磁搅拌安装的位置一般有三处：1、结晶器电磁搅拌（M-EMS或E-MBR)2、二冷区电磁搅拌（S-EMS)3、凝固末端电磁搅拌（F-EMS)。 结晶器电磁搅拌的安装，线圈位置安装偏下，防止旋转钢液将表面保护渣卷入钢中。有些结晶器还在搅拌线圈上安装一个能使钢液向相反方向运动的制动线圈（线圈通电方向与搅拌线圈方向相反）。为保证有足够的电磁力能穿透结晶器壁，使用低频电流，采用不锈钢或铝等非铁磁性物质作结晶器水套（铜）。结晶器电磁搅拌能够均匀钢水温度，减少钢水过热，促进气体和夹杂物的上浮，增加等轴晶晶核。 二冷区电磁搅拌安装在二冷区铸坯柱状晶“搭桥”之前，即坯壳厚度是铸坯的1/4处；其搅拌效果最好，也有利于减少中心疏松和中心偏析。一般情况下小方坯搅拌器安装在结晶器下口1.3-4m 处，采用旋转搅拌方式较多；大方坯和厚板坯可安装在离结晶器下口9-10m处，采用直线搅拌或旋转搅拌方式。当采用旋转搅拌时，为了防止在钢中产生负偏析白亮带，可采用正转-停止-反转（小方坯、大方坯、板坯、均采用此方法？）的间歇式搅拌技术。二冷区电磁搅拌主要用来获得中心宽大的等轴晶带，使晶粒细化，减少中心疏松和中心偏析，使夹杂物在横断面上分布均匀，从而使铸坯内部质量得到改善。 凝固末端电磁搅拌安装在连铸坯凝固末端，可根据液心长度计算出具体的安装位置。凝固末端电磁搅拌可使铸坯得到中心宽大的等轴晶带，消除或减少中心疏松和中心偏析。对于高碳钢效果尤其明显。 结晶器电磁制动：在板坯连铸中，结晶器内向下的流股将夹杂物带入铸坯液相穴深处难于上浮；同时热中心下移造成坯壳重熔和发生角裂，水口外壁附近钢液容易凝结，保护渣不能均匀流动等。为此在结晶器宽面加两个恒定磁场，产生于注流方向相反的电磁力，对流股起到制动作用，
电磁感应加热技术的发展
电磁感应加热技术的发展 磁感应加热来源于法拉第发现的电磁感应现象，也就是交变的电流会在导体中产生感应电流，从而导致导体发热。1890年瑞典技术人员发明了第一台感应熔炼炉——开槽式有芯炉，1916年美国人发明了闭槽有芯炉，从此感应加热技术逐渐进入实用化阶段。 20世纪电力电子器件和技术的飞速发展，极大地促进了感应加热技术的发展。 1957年，美国研制出作为电力电子器件里程碑的晶闸管，标志着现代电力电子技术的开始，也引发了感应加热技术的革命。1966年，瑞士和西德首先利用晶闸管研制感应加热装置，从此感应加热技术开始飞速发展。 20世纪80年代后，电力电子器件再次快速发展，GTO、MOSFET、IGBT、M CT及SIT等器件相继出现。感应加热装置也逐渐摒弃晶闸管，开始采用这些新器件。现在比较常用的是IGBT和MOSFET，IGBT用于较大功率场合，而MOSFET用于较高频率场合。据报道，国外可以采用IGBT将感应加热装置做到功率超过1000kW ，频率超过50kHz。而MOSFET较适用高频场合，通常应用在几千瓦的中小功率场合，频率可达到500kHz以上，甚至几兆赫兹。然而国外也有推出采用MOSFET的大功率的感应加热装置，比如美国研制的2000kW /400kHz的装置。
我国感应热处理技术的真正应用始于1956年，从前苏联引入，主要应用在汽车工业。随着20世纪电源设备的制造，感应淬火工艺装备也紧随其后得到发展。现在国内感应淬火工艺装备制造业也日益扩大，产品品种多，原来需要进口的装备，逐步被国产品所取代，在为国家节省外汇的同时，发展了国内的相关企业。目前感应加热制造业的服务对象主要是汽车制造业，今后现代冶金工业将对感应加热有较大需求。 一、感应加热特点 感应加热技术具有快速、清洁、节能、易于实现自动化和在线生产、生产效率高等特点，是内部热源，属非接触加热方式，能提供高的功率密度，在加热表面及深度上有高度灵活的选择性，能在各种载气中工作（空气、保护气、真空），损耗极低，不产生任何物理污染，符合环保和可持续发展方针，是绿色环保型加热工艺之一。它与可控气氛热处理、真空热处理少无氧化技术已成为热处理技术的发展主流。 其主要应用有： （1）冶金有色金属的冶炼，金属材料的热处理，锻造、挤压、轧制等型材生产的透热，焊管生产的焊缝。 （2）机械制造各种机械零件的淬火，以及淬火后的回火、退火和正火等热处理的加热;压力加工前的透热。 （3）轻工罐头以及其他包装的封口，比如着名的利乐砖的封口包装。
电磁搅拌在钢水连铸中的应用
电磁技术在连铸中的应用 摘要：介绍了电磁技术的产生及发展,以及电磁技术在连铸过程中的应用,包括电磁搅拌、电磁制动、软接触电磁连铸技术，总结了前人的研究，分析了电磁连铸的优点与不足，以便连铸工作者们参考。 关键词：电磁搅拌连铸 1 前言 19世纪以来，钢铁工业出现了最重要的三大技术，连续铸钢就是其一。连续铸钢工艺的出现带来了节能降耗，降低生产成本，减轻环境负荷，提高金属收得率，实现连铸连轧短流程生产工艺，还能净化钢液、改善铸坯的组织、细化晶粒、提高钢材成品的质量[1- 2]。 目前世界上先进国家的钢铁连铸比几乎达到的100%，我国的钢铁企业总体连铸比也达到了95%以上[3]。刚成形的连铸坯要喷水冷却，在运动过程中具有很长的液相穴凝固过程，受钢水运动和传热两个基本物理现象所控制。液相穴钢水对流运动对减轻成分偏析、改善凝固组织和消除过热度有重大影响[4]。 对钢材质量要求日益严格的今天，炼钢技术也日益提高,作为提高钢材生产率的辅助手段，可以控制钢液流动状态的电磁力在冶金中得到越来越广泛的应用[5]。 电磁流体力学(MHD)是电磁冶金理论的基础，它的发展，带动了电磁连铸技术在冶金工业中的应用和发展。电磁搅拌最早应用于钢铁的连铸工艺中[6]，主要是由于熔融金属是电的良导体，在磁场和电流作用下，金属熔体产生电磁力，利用电磁力就可以对熔融金属进行非接触性搅拌、传输和形状控制。电磁冶金技术具有能量的高密度性和清洁性、优越的响应性和可控性、易于自动化以及能量利用率高等特点，被广泛地应用于冶炼、精炼、铸造、连铸、钢水的检测等领域，并已在许多领域取得了重大进展[7]。在冶金中应用电磁场力，一是应用电磁感应热，如熔炼金属;二是应用其搅拌力以改善材料的性能[8-9]。 2 电磁搅拌 2.1 电磁搅拌简介 电作用产生电磁力，该电磁力推动钢水运动，从而控制铸坯的凝固过程，达到增大等磁搅拌的实质是借助借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动[10]。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水，就在其中产生感应电流，感应电流与当地磁场相互轴晶率，改善铸坯表面、皮下和部质量的目的[4]。 电磁搅拌技术可以大幅度提高钢的清洁度，减小皮下气孔，扩大铸坯的等轴晶区，降低成分偏析和过热度，减少钢水中的夹渣，减轻或消除金属的中心疏松和中心缩孔的现
ABB电磁搅拌系统在钢厂的应用和改进
?现场经验? ABB电磁搅拌系统在钢厂的应用和改进 李奕1① 艾军林2 李守林2 (1:武汉钢铁集团公司第一炼钢厂 武汉430083;2:宣化钢铁集团公司机动处 张家口075100) 摘要 阐述了武钢钢铁公司第一炼钢厂所引进的ABB电磁搅拌装置的原理,以及在实际运用中电搅线圈和逆变柜常见故障的解决方法和相关管理经验。 关键词 电磁搅拌器 变频器 IG BT(大功率晶体管) 逆变 线圈 改进 Applica tion and M od if ica tion of Electro M agnetic Stirrer from ABB L i Yi1 A i Jun lin2 L i Shoulin2 (1:The No.1M aking Steel Plant of W ISGCO 430083;2:Xuanhua Iron and Steel Group Co.) ABSTRACT The article states the p rincip le of electro magnetic stirrer from ABB operated in the NO.1steel making p lant of W ISGCO and p rovides the failure solving methods and relative management experience on stirrer coil and inverter cabinet. KEYWO RD S Electro magnetic stirrer Inverter IG BT Inversing Coil Modification 1 前言 连铸用电磁搅拌能有效地改善铸坯的内部组织结构,提高表面质量,减少中心偏析和中心疏松。基本消除中心缩孔和裂纹,大大增加等轴晶率,为生产高碳钢的必要设备。因而已广泛应用于各种方坯连铸机上。炼钢厂五机五流大方坯连铸机采用了瑞典ABB公司制造的结晶器电磁搅拌装置。该装置采用了空心铜管纯水内冷式技术,整机结构紧凑、搅拌功率大,为国际20世纪90年代末的先进技术。 ABB电磁搅拌系统主要由3个部分组成:供电系统、电搅线圈水冷系统、ACS600多传动系统。 2 系统介绍 2.1 水冷系统 在电磁搅拌线圈工作时,将产生很大的电流,会引起线圈发热,若没有保护措施,必然将线圈烧坏。一般都是给线圈通水冷却。通水冷却的方式根据各厂家的情况有不同的方法,可以将线圈浸漆绝缘后,浸入循环冷却水中,但这种方式线圈的使用寿命短,一般最多使用两年。本系统采用ABB专利技术,线圈采用中空铜管绕制而成,中间通循环冷却水冷却,但这种方式对冷却水的水质要求较高,必须采用水处理技术保证在线圈中循环流动的水不至于结垢。 为了达到控制水质并与线圈进行热交换的目的,本系统有两套冷却水装置,一套是用于冷却线圈的纯水系统,另一套是用于冷却纯水的冷却系统。线圈所产生的热量首先通过循环的纯水带出,然后通过对水质要求不高的工业水经过板式换热器给纯水冷却。 由图1可以看出,纯水系统通过两台泵提供水循环动力,图中所用离子交换器中注入了离子交换树脂,用于吸附纯水系统中的钠离子,保证纯水的电导率不高于系统所规定的范围。 2.2 电搅运行原理 控制原理如下: 1)10kV高压电通过变电所送至电搅变压器一次侧由变压器变成交流525V。合上主电源开关,整流部分工作,整流成700V的直流电通过母排送到1～5流逆变器。 2)水站水泵(一用一备)启动,给线圈的铜管进行冷却,同时线圈的温度和水量的信号返回到水站的远程I/O。水系统的控制全部由扩展I/O完成,同时通过通讯,将水系统的信号传递给AOS操作面板和主控制系统APC。它不仅在操作面板上能够看到线圈进出水温度、流量、运行情况及水的电导率等,而且主控制系统APC通过光纤和每流的脉冲触发控制器AMC通讯,能够根据水系统的具体情况为每一流的变频器提供启动允许信号。对 — 5 6 — Total No1150 Ap ril2005 冶 金 设 备 M ET ALLURGI CAL EQU IP M ENT 总第150期 2005年4月第2期 ①作者简介:李奕,男,1972年出生,毕业于武汉钢铁公司职工大学电器专业,武钢第一炼钢厂,电气助理工程师