钢铁工艺连铸工艺中电磁技术的应用

【钢铁工艺】连铸工艺中电磁技术的应用近年来，电磁制动与电磁搅拌技术在我国钢铁行业应用广泛，是连铸工艺体系的重要组成部分，电磁技术的应用有助于解决结晶器内钢水过热、铸坯等轴晶率不足、结晶器液面不稳、铸坯夹杂物含量高等工艺难题，进一步提升了产品质量。

基于此，为切实满足日益提高的连铸工艺要求与生产需求。

今天我们就给大家介绍一下连铸工艺体系中电磁制动、电磁搅拌两项技术的发展历程、作用原理与注意事项，并探讨技术应用措施。

电磁制动技术一发展历程电磁制动技术理念早在20世纪八十年代便被日本川崎公司与瑞典ABB公司提出，水岛钢厂等项目中得到应用实施，有助于提高产品质量与生产效率,但第一代电磁制动技术却存在着电磁极间距不易控制的缺陷不足，实际制动效果并不理想。

对于第一代电磁制动设备而言，设备空间极为狭小，这就对设备中的各类元件提出了更高的要求。

当设备内部元件体积过大时，将会使各元件的作用无法得到发挥。

此外，还会使铸坯厚度大大增加。

针对此类问题，两家公司陆续推出单条型电磁制动、双条型电磁制动、全幅两段与三段电磁制动等全新技术。

例如，双条形电磁制动技术应用期间会生成两个位置不同的磁场，各磁场能够相互制约、促进，且方向相反，发挥着不同的功能,这使得制动效果得到明显改善，电磁制动技术逐渐具备了大规模应用推广的技术条件，得到国内外钢铁企业的广泛应用。

虽然我国该领域研究发展起步晚，但相关技术人员正积极应用信息技术提高该领域整体发展水平。

电磁制动技术一作用原理在连铸工艺体系中，电磁制动是一项装置通电条件下通过形成静态磁场来引导结晶器内钢水沿特定方向流动、控制钢水流速和抑制涡流的技术手段,起到稳定结晶器液面、提高弯月面温度、降低钢水夹杂物含量等多重作用，具体如下：其一，稳定结晶器液面。

在磁场制动力作用下来维持液面状态，避免因液面波动幅度过大出现拉漏、重熔、坯壳残留过量保护残渣的问题，或是因液面波动量不足而影响到保护渣融化、润滑效果。

其二，提高弯月面温度。

在制动力作用下，保持结晶器内钢液的上下分开内流动状态，起到控制流体传热速率、避免下部钢水冷却对上部流体造成过度影响的效果，同时,还可以通过电磁制动来保持下部循环流回路的最佳尺寸。

在电磁制动技术应用前后，弯月面部位温度平均提升5-10C。

其三，降低钢水夹杂物含量。

在钢液靠近磁场时形成感应电流，在电流、磁场共同作用下形成制动力，通过分配钢水主流股的方式来缩短夹杂物运动路径、实现夹杂物上浮分离目标。

电磁制动技术一技术应用注意事项首先，在装置选型设计环节，钢厂根据实际生产情况来明确技术应用目标，围绕目标来设定电磁制动装置的性能指标要求。

例如，我国鞍钢股份稣鱼圈钢铁分公司以改善钢液流动状态为技术目的，在板坯连铸机结晶器内配置2对制动装置，该装置采取全幅二段电磁制动技术，装置由4个线圈、铁芯与磁极等部分组成，铸坯断面尺寸为(170-230)X(750-1450),在结晶器两侧宽面分别布置2个线圈，对上下端线圈采取电流独立控制方式，从而在水口下方与弯月面部位形成下段、上段磁场，下段磁场负责控制水口处向外吐出的钢水流速，上段磁场负责控制弯月面波动。

其次，明确电磁制动对液面波动、火焰状态、钢液温度分布、铸坯质量四方面造成的具体影响。

例如，在液面波动影响评估方面，开展液面波动试验，综合分析铸坯宽度与水口深度等因素来设定电流值，观察不同电流值时的液面波动幅度，根据试验结果来选择最佳的电磁制动装置电流值，避免因液面波动幅度过大、过小而出现漏钢、保护渣未完全熔化等问题。

而在钢液温度分布影响评估方面，开展专项性能试验，保持钢种、断面尺寸、拉速、铸机型号等工艺参数不变，选取两组样品进行试验，分别关闭与开启电磁制动装置，持续监测结晶器热电偶温度与分布状况。

根据试验结果发现，在电磁制动装置关闭时，结晶器热电偶温度曲线呈现杂乱无序现象，表明结晶器宽面温度分布不均。

在开启电磁制动装置时，电热偶温度曲线平稳，温度分布均匀效果得到明显改善，论证了电磁制动技术的实用价值，同时.，根据结晶器宽面平均温差变化情况与均匀程度来设定装置制动参数。

电磁搅拌技术一发展历程在连铸技术应用期间，依托电磁搅拌技术能够对铸坯质量加以提升。

电磁搅拌技术是瑞典ASEA公司基于电磁感应原理而推出的一项技术手段，在连铸工艺过程中，依托感应磁场来控制钢水进行强制搅拌，有助于改善钢坯的皮下与表面质量，是一项常见的连续铸钢技术，于1948年正式用于电弧炉炼钢工艺中，随着时间推移，逐渐应用到连铸机、感应熔炼炉等场景中。

同时，在上世纪70年代，电磁搅拌技术的研发方向发生改变，多家钢铁公司与研究机构将方坯结晶器内电磁搅拌、低频电磁场作为技术研发重点，并研制配套的线性搅拌器，搅拌效率、铸坯质量均得到明显提升。

尤其是对于日本等国家而言，在钢铁企业日常经营过程中，上述技术的应用频率极高，并在多个环节中实现了一定的普及，取得了明显的应用成效。

电磁搅拌技术一作用原理在连铸工艺体系中，电磁搅拌技术原理为，预先在动态磁场中放置处于凝固状态的前沿液体，在磁场切割钢液速度达到一定标准时形成感应电流与电磁力。

电磁搅拌技术的磁场能够在人工操作的影响下发生改变，电磁力同样如此。

可通过人工操作的方式，基于电磁作用强制性驱动钢液按特定方向进行运动，通过调节电磁搅拌器运行参数来控制钢液运动状态、流动方向及形态，操作人员可根据钢采生产质量要求对机器加以调整，使搅拌方式更加科学适宜，进而强化铸坯质量，丰富连铸形式，从而起到改善金属凝固组织、提升铸坯质量的作用。

2.3技术应用注意事项首先，做好电磁搅拌器选型工作，常见类型为HEMS中间包加热搅拌器、FEMS凝固末端搅拌器、MEMS结晶器搅拌器、SEMS二冷端搅拌器四类，不同类型搅拌器的适用范围、功能效用存在差异，根据连铸工艺改进目的与生产需求加以选择。

如配置HEMS装置起到改善中间包二次冶金效果、始终维持30C。

以上钢水液相线温度的作用。

配置FEMS装置起到满足碳偏析要求的作用，适用于生产加工高含碳钢种，优先布置在凝固末端部位。

配置MEMS装置起到提升铸坯表面质量、预防中心疏松与细化晶粒作用，优先布置在结晶器下方部位。

配置SEMS装置起到促进铸坯晶粒细化作用，功能效用与MEMS装置相似，但具有易于更换、运行成本低的优势。

其次，在电磁搅拌技术应用期间，存在卷入结晶器保护渣、中心碳偏析改善效果不佳的技术难题亟待解决。

对于卷入结晶器保护渣问题,适当下调搅拌线圈装置位置，避免因结晶器搅拌器的搅拌强度过大而卷入保护渣。

而对于中心碳偏析问题，钢厂在生产加工轴承钢、钢帘线钢等高偏析要求钢种时.，应选取全新的复合搅拌技术来取代原有结晶器电磁搅拌技术，或是组合安装FEMS装置与MEMS装置。

电磁技术的应用措施一工艺改进传统连铸工艺存在应用局限性，难以满足钢厂生产需要，应推动电磁搅拌、电磁制动与连铸工艺的深度融合，改进工艺技术与生产模式。

如在钢水预加工环节，传统连铸工艺中普遍采取脱硫法，以此来提升钢液洁净度、强化钢材韧性等力学性能，常用预处理技术为脱硫法。

根据脱硫法应用情况来看，钢液脱硫效率有待提高，容易产生较大温降值，实际处理效果不理想。

因此，需在钢水预处理环节组合应用线性电磁搅拌技术与脱硫法，起到提高脱硫效率、控制脱硫过程温降、控制钢水中硫成分均匀分布、提供有利脱硫净化处理条件的作用。

同时，为充分发挥技术优势，钢厂需要开展相关试验来掌握线性电磁搅拌对钢水脱硫处理效果造成的具体影响，准确计算最佳脱硫搅拌电流，获取电磁搅拌参数和临界界面钢水流速关系式，避免因电流过小而没有取得预期钢水预处理效果，或是因搅拌电流过大而造成钢水中的脱硫产物重新卷入到钢水当中。

同时，根据生产需求来选择恰当的搅拌方式，常见方式包括载气+电磁搅拌、线性电磁搅拌两种，并将线性电磁搅拌方式细分为单侧搅拌、对称搅拌、对向搅拌三类。

推动电磁技术的创新发展现阶段，电磁技术处于高速发展阶段，在技术层面上存在大量课题有待研究，新兴技术手段的应用，极大提升了连铸生产效率与产品质量。

因此，为树立市场核心竞争优势，钢厂需加大对电磁技术的研究力度，积极引进全新技术手段。

以电磁搅拌技术为例，近年来推出方坯结晶器端部漏磁屏蔽技术与板坯结晶器周边漏磁屏蔽技术，有效解决了电磁搅拌器安装与弯月面矛盾、弯月面流速低下等技术难题。

其中，方坯结晶器端部漏磁屏蔽技术为，使用高导电率材质材料来制作屏蔽装置，将屏蔽装置在结晶器搅拌器的上端部位置固定安装屏蔽装置，从而起到降低搅拌器上端部磁感应强度、提升搅拌强度、选择最佳搅拌器安装位置来扩大轴晶区与快速消失钢水过热度、减小中心偏析量等多重作用，避免在搅拌器使用期间因端部漏磁场在反馈铁芯时产生边缘效应而造成弯月面扰动。

而板坯结晶器周边漏磁屏蔽技术为，考虑到部分型号板坯结晶器搅拌器在运行期间会同时在工作面与周边区域激发主磁场与漏磁场，从而造成强电磁敷设危害，需在装置工作面外侧设置凹形屏蔽罩，起到减少非工作面磁力线、提升工作面磁感应强度、加大工作面实际电磁推力的作用，有助于改善铸坯质量。

强化电磁技术的人才培育与发达国家相比，我国电磁技术在连铸工艺中的应用水平仍有待提高。

为了充分发挥出电磁技术在连铸工艺中的重要作用及积极优势，相关企业应做好人才培养工作。

首先，企业可积极引进外国相关领域专业技术人才，适当提高薪资待遇，以此招揽更多的专业人士投入到企业发展过程中。

此外,还应适当的给予一定的资金补助及晋升空间，使各人才能够对企业具有归属感及认同感。

其次，各地高等院校可通过成立专业课程的方式，积极培育相关领域人才，并与企业签订人才供应合同，确保人才供应充分。

通过这种方式不但能够解决人才缺口引发的各项问题，还能够为大学生提供更为优质的就业机会。

最后，还应做好企业内部现有人才的培养工作，使其养成良好的学习意识，积极展开电磁技术学习工作，明确该项技术的应用要点及难点，通过奖惩制度及薪酬制度相结合的方式，对相关技术人才加以考核，使其明确自身不足之处，确保该项技术能够与连铸工艺实现更好的结合。