连铸过程电磁技术的应用

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电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用

电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用

电磁制动技术在板坯连铸过程中的应用
1 板坯连铸技术
连铸技术是炼钢过程中采用的高效率节能技本,其主要功能在于
将冶炼过程中获得的钢水连续性过滤、凝晶洗精、充电和熔化。

在板
坯连铸技术中,电磁制动技术可以帮助控制和调节液体钢水的流动,
从而控制连铸机的一系列参数和规格,使得板坯具备更好的力学性能。

2 电磁制动技术的原理
电磁制动技术的原理是利用电磁控制来改变钢水的密度,调节钢
水的流速。

在连铸机中,当狭窄的容器芯中的磁体(通常是铁磁铁)通
过电流改变其磁场方向时,该磁体会具有一定推力,从而改变流体的
流动阻力。

当容器芯中的电磁势向该流体施加时,它就可以改变流体
的流向和流速,从而实现控制机的一系列参数和规格。

3 电磁制动技术在板坯连铸机中的应用
电磁制动技术可以有效地控制板坯连铸机中的多种运动变量,从
而获得高质量板坯。

利用电磁制动技术,可以在板坯连铸机能够实现
控制连铸机的芯体参量和钢水温度,提供所需的熔炼温度,改善板材
的平坦度及降低不良率等。

从物理性能角度来看,电磁制动技术可以
有效提高板坯的抗压强度、塑性、焊接性等性能,从而保证板坯质量
及机器的稳定性。

4 结论
电磁制动技术在板坯连铸机中的应用,大大提高了钢板制造的质量水平,可以更好的调节连铸机的温度,实现对钢板的物理性能的有效控制,减少了不良率,提高了效率。

同时,它还能节约能源,降低生产成本,有利于企业发展。

连铸电磁搅拌

连铸电磁搅拌

连铸电磁搅拌1.引言连铸技术是金属冶炼和加工过程中的重要环节,其目的是将高温熔融的金属连续不断地浇注成所需形状的固体金属件。

在连铸过程中,为了提高铸坯的质量和产量,人们引入了多种冶金技术和工艺,其中连铸电磁搅拌是近年来发展起来的一项重要技术。

2.电磁搅拌技术原理电磁搅拌技术是一种利用磁场力对金属熔体进行非接触式、低能耗的强化搅拌技术。

在连铸过程中,通过在钢水注入结晶器的过程中施加一个适当的磁场,使钢水在磁场的作用下产生旋转或流动,从而实现钢水的均匀混合和传热。

这种技术的应用可以显著提高铸坯的内部质量和表面质量,减少铸坯的缺陷和裂纹,从而提高了产品的成品率和力学性能。

3.连铸电磁搅拌的应用连铸电磁搅拌技术在多种金属材料的连铸过程中得到了广泛应用,如钢铁、铜、铝等。

在钢铁行业,连铸电磁搅拌技术主要用于提高方坯、板坯和圆坯的质量和产量。

通过对方坯进行电磁搅拌,可以显著减少中心疏松和偏析,提高其力学性能;对板坯进行电磁搅拌,可以提高其表面质量和尺寸精度;对圆坯进行电磁搅拌,可以提高其内部质量和生产效率。

在铜、铝行业,连铸电磁搅拌技术也得到了广泛应用。

例如,对铜合金进行电磁搅拌可以显著提高其成分均匀性和力学性能;对铝合金进行电磁搅拌可以改善其组织结构和力学性能,从而提高其抗拉强度和延伸率。

4.经济效益与社会效益连铸电磁搅拌技术的应用可以带来显著的经济效益和社会效益。

首先,通过提高铸坯的质量和产量,可以减少产品的废品率和生产成本,提高企业的经济效益。

其次,连铸电磁搅拌技术的应用可以显著降低能耗和减少环境污染,从而提高了企业的环保水平和社会形象。

此外,连铸电磁搅拌技术的应用还可以提高生产效率和生产能力,从而为企业创造更多的商业机会和竞争优势。

5.结论连铸电磁搅拌技术是一种重要的冶金技术,其在提高铸坯质量和产量、降低能耗和环境污染等方面具有显著的优势。

随着技术的不断发展和完善,连铸电磁搅拌技术的应用范围和效果将不断扩大和提高。

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

【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。

钢铁冶炼中的电磁技术研究

钢铁冶炼中的电磁技术研究

钢铁冶炼中的电磁技术研究随着工业化的不断发展,钢铁工业成为了国民经济的重要支柱之一,而电磁技术的应用使得钢铁冶炼过程更加智能化、高效化。

本文将介绍电磁技术在钢铁冶炼过程中的应用及其研究进展。

一、电磁技术在钢铁冶炼中的应用1. 电磁感应加热技术电磁感应加热技术是通过改变磁场强度和频率,在钢铁冶炼场景中加热金属材料,用来加速钢铁材料的熔化过程。

该技术具有加热速度快、能耗低、加热均匀等优点,被广泛应用于钢铁熔炼、热处理等领域。

2. 磁悬浮技术磁悬浮技术是指利用电磁力作用使物体悬浮在磁场中的技术。

在钢铁冶炼中,磁悬浮技术可用于提高钢铁液的纯度和透明度,加速冷却时间,提高钢铁质量和生产效率。

3. 电磁搅拌技术电磁搅拌技术是指利用电磁力作用在钢液中引入电流,强迫金属液体产生对流和搅拌的技术。

该技术可用于改善钢铁内部组织结构,提高钢铁品质,减少非金属夹杂物和气孔等缺陷。

4. 电磁铸造技术采用电磁技术进行钢铁铸造,在铸造过程中对铸造材料加热和搅拌,从而实现更快更高效的铸造过程。

该技术可用于提高铸造件的密度、结合度,在提升生产效率的同时,也能降低铸造件的缺陷率。

二、电磁技术在钢铁冶炼中的研究进展1. 磁悬浮技术在钢铁冶炼领域的应用目前,磁悬浮技术在钢铁冶炼工业领域的应用正变得越来越普遍。

Bechtel公司研制出一种基于磁悬浮技术的新型连铸机,该技术可大大减少钢铁生产过程中的不良因素和废品率,增加了生产效率。

2. 电磁隔渣技术的发展传统的钢铁冶炼过程中,会产生大量的隔渣。

电磁隔渣技术是一种旨在减少隔渣量、减少水污染以及降低成本的新型技术,该技术基于电磁感应、电磁场辅助和动态隔渣理论,可以在传统冶炼中取代高消耗的物理隔渣器,大幅提升钢铁质量,并能将含钢的渣料回收利用。

3. 磁流变技术的应用磁流变技术是一种利用磁场来改变流体的物理性质的技术,其特点是可以自动地控制流体的流量和流动方向,提高工作效率。

在钢铁冶炼过程中,磁流变技术可用于提高炉缸式发动机的热效率,从而降低温室气体排放量。

电磁搅拌技术在炼钢连铸机中的应用技术

电磁搅拌技术在炼钢连铸机中的应用技术

电磁搅拌技术在炼钢连铸机中的应用技术随着社会经济与科学技术不断的发展与完善,对连铸坯的质量提出了更高要求。

最近几年,建筑行业得到迅猛发展,人们越来越重视连铸坯的质量。

电磁搅拌技术在建筑领域中的应用进一步提高了连铸坯的质量,并且对于降低杂物质量和促进成分融合具有至关重要的作用。

磁场相互作用产生电磁力,对钢水起到搅拌作用。

是通过恒定磁场与运动的导电钢水相互作用,在钢水中产生感应电流,感应电流与磁场相互作用产生电磁力,此电磁力的方向恰好与钢水的运动方向相反,对钢水起制动作用,因此这种搅拌被称为电磁制动。

文章从多个角度就电磁搅拌技术在炼钢连铸机中的应用进行探究。

标签:电磁搅拌技术;连铸机;应用技术随着钢管连铸生产需求不断增加,我国对电磁搅拌连铸工艺的理论研究与实践研究不断加大,并且在各个领域中得到广泛应用。

超纯净钢的开发与应用对铸坯的质量与凝固组织提出了更严格的要求,电磁搅拌技术以其独特被广泛应用,对社会生产生活以及社会经济发展具有积极的促进作用。

1、电磁搅拌技术原理电磁搅拌的工作原理主要是依靠磁场,也就是说当电流变化时,线性感应电机的磁极和另一个极点会产生相同的电磁力,然后开始以恒定角速度切断熔金属,熔体内就会产生相应的感应电流。

当前我国对电磁搅拌技术的理论研究与实践研究还不够成熟,由于多方面因素限制在生产过程中还存在一些问题,并没有发挥出应有的效能。

从本质上来说,电磁搅拌技术就是使用电磁力迫使熔融金属产生平稳移动,减少外界因素对电磁场的影响。

同时使凝固过程熔熔金属的温度与浓度保持均匀,如果在凝固过程中受到其他因素影响或者操作失误等原因导致熔融金属浓度与温度都不符合相应要求,则就降低凝固过程的形核功和临界核半径。

只有保持熔融金属浓度与温度均匀化,才可以增加等轴晶的数量,最终实现晶粒细化的目的。

根据磁场的工作形式,电磁搅拌可以分为直线型与旋转型,结合生产实际情况与生产需求,使用不同的电磁搅拌形式,从根本上保证铸坯内外部分的质量,一般情况下,直线型电磁搅拌磁场方向与坯材表面的宽度保持水平,也就是说在铁芯的定子绕组上连接交流电,通过金属液产生感应电流与电磁转矩,进而提高铸坯质量。

试论电磁制动技术在连铸机中的应用

试论电磁制动技术在连铸机中的应用

试论电磁制动技术在连铸机中的应用摘要:随着连铸技术的应用和发展,连铸坯的质量越来越受到重视。

近年来,超纯净钢的开发和应用对铸坯的质量、凝固组织和成分均匀化提出了更高的要求。

电磁搅拌技术对提高铸坯的等轴晶率、细化凝固组织、降低夹杂物含量并促进成分均匀化具有重要作用。

关键词:电磁搅拌技术;应用技术;应用分析1、电磁搅拌技术原理电磁搅拌(EMS)的工作原理如下,线性感应电机由两相或三相电流驱动,并且可以产生交变磁场。

电流变化时,磁场的磁极到另一个极点的同时产生电磁力,当电磁场具有恒定角速度并以此切断熔融金属时,在熔体内会产生同样角频率的感应电流。

在外部电磁场作用下,具有载流导电性能的熔融金属会形成较大的电磁力,从而有助于实现熔融金属的直线或旋转运动。

电磁搅拌技术的本质是使用电磁力迫使熔融金属产生定向移动,同时使凝固过程熔融金属的温度场和浓度场均匀,降低凝固过程的形核功和临界晶核半径,增加等轴晶的数量,达到晶粒细化的目的,进而提高铸坯内外部分的质量。

根据磁场的工作形式,电磁搅拌可大致分为旋转型和直线型(也称线性搅拌)。

旋转磁场的电磁搅拌工作如交流电机,通过三相交流电流(有时两相供电),在液体金属内旋转磁场的磁极之间产生旋转磁场感应电流,从而在熔融金属内产生旋转扭矩,使熔融金属发生旋转运动。

直线型电磁搅拌,其工作像直线电机,为了激发行波磁场,在铁芯的定子绕组上通交流电,使金属液产生感应电流和电磁转矩,从而形成线性搅拌。

在一般情况下,线性电磁搅拌磁场方向平行于坯材表面的宽度方向。

2、电磁搅拌技术的应用2.1电磁制动EMBR电磁制动采用静态磁场来减弱钢流湍流和控制钢水流速。

静态磁场作用在流动的钢水上产生感应电压,钢水流速越高,感应电压越高。

这些电压在钢液中可以产生电流,感应电流和静态磁场作用会产生与钢水流动方向相反的制动力。

钢水流速越高,制动力越大;控制弯月面钢水流速可减弱湍流,使弯月面钢水平稳,显著减少保护渣的卷入;减弱钢水向凝固壳的传热,提高弯月面钢水温度;改变结晶器中钢水流动的分配,使从水口流出的钢水穿透深度变浅,有利于夹杂物和气泡向弯月面上浮。

电磁连铸冶金技术及应用现状

电磁连铸冶金技术及应用现状

电磁连铸冶金技术及应用现状摘要: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。

MHD之所以能在冶金中得到广泛应用, 主要是由于熔融金属是电的良导体。

在磁场和电流作用下, 金属熔体内产生电磁力, 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。

关键词:电磁连铸冶金技术;应用现状;?电磁连铸冶金技术是现代电磁流体力学不断演变发展来的,在电磁冶金理论中强调电磁流体力学应该通过不断的发展而在冶金技术中进行不断地演变。

其主要的技能在于对金属自身是可溶的良导体。

在电流的作用下,磁场会在金属熔体内产生一定的电磁力。

一、电磁连铸冶金技术1.电磁搅拌技术。

电磁搅拌技术原理电磁搅拌技术应用于连铸技术是目前冶金技术最重要的发展途径,而电磁搅拌技术的发展中只有通过提高技术才能完成铸坯质量的改善,磁场的不同形式会对电磁的力度产生不同的变换,而在液态金属变化时,连铸坯自身会通过交变电磁场的不断转变,才能产生电流,继而能最大程度的产生电磁感应。

电磁力只有通过不断的控制钢水的流动,才能在冶金连铸过程中完成最终传热与凝固的过程,只有上述步骤才能顺利完成清洁度的提高。

通过铸坯的扩大来完成等轴晶区,从而不断的降低偏析中的成分,最大程度减轻中心疏松,对中心缩孔的距离可以最大程度的疏松甚至放缓。

电磁搅拌不仅可以最大程度的对铸坯的轴晶体进行区域扩张,更可以使晶粒细化,最大程度减少搅拌中发生的偏析与裂纹,最终实现钢材料在生产过程中的超纯净度与超细化以及超均质化的高质量要求,可以说在钢铁工业不断发展的今天,电磁搅拌技术为技能的发展增添了更多的活力。

而就目前现状而言,电磁搅拌技术已经快速的得到发展,而在技术不断进行变革的今天,电磁搅拌器所发生的作用也可以从安装位置的不同进行进一步的研究。

电磁搅拌技术在连铸优钢生产中的应用及分析

电磁搅拌技术在连铸优钢生产中的应用及分析

电磁搅拌技术在连铸优钢生产中的应用及分析摘要:为了提高特钢生产的品质,文章主要针对八钢70t电炉连铸,以及连铸电磁搅拌系统。

从技术特点、针对性的选型、功能介绍及效果对比等方面进行了全面的分析。

关键词:电磁搅拌;漏磁;钢液粘度1前言2006年初,八钢第二炼钢厂70t电炉根据公司下达的生产任务,通过内部挖潜针对优钢生产进行了新一轮的实验,取得了良好的效益,优钢生产产品质量较以前有了较大的进步。

但目前铸坯内部质量仍然存在一些问题。

2电磁搅拌器技术特点连铸电磁搅拌器具有以下特点:①采用低电压、大电流的设计方案,有效地防止高压峰值对绝缘的破坏。

②对L/D比值进行优化,适当加长搅拌器的长度。

③适当放宽电源频率范围。

④适当降低搅拌器安装位置,使弯月面附近的磁场尽可能小。

⑤采用纯净水直冷式电磁搅拌器,漏磁少,中心磁感应强度高,搅拌效果好。

3电磁搅拌结构的分类及性能比较从电磁搅拌器所处安装于连铸机位置分:结晶器电磁搅拌器;二冷区电磁搅拌器;凝固末端电磁搅拌器。

从电磁搅拌器所使用的冷却方式分:油―水冷却电磁搅拌器;水直接浸泡冷却式电磁搅拌器;空芯铜管纯水内冷式电磁搅拌器。

从电磁搅拌器所产生磁场形态分:旋转磁场电磁搅拌器;行波磁场电磁搅拌器;螺旋磁场电磁搅拌器。

现在方坯电磁搅拌普遍使用了结晶器电磁搅拌器,结晶器电磁搅拌器从结构上来讲又分为两类:结晶器内置式电磁搅拌器;结晶器外置式电磁搅拌器。

针对以上电磁搅拌各种不同方式,综合70t电炉连铸的现状,采用的是M-EMS,从结晶器电磁搅拌器的结构上采用了结晶器内置式电磁搅拌器。

4电磁搅拌的原理及分析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。

影响连铸电磁搅拌的冶金效果的主要因素在于①电磁搅拌器能否提供足够大的电磁推力。

②不同钢种的末凝固钢液需要多大的电磁推力。

③电磁搅拌的作用区域是否足够大。

④电磁搅拌的安装位置是否得当。

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连铸过程电磁技术的应用北京科技大学高等工程师学院材料E111摘要介绍了电磁技术在连铸工艺中的应用,并分析了电磁搅拌,电磁制动等对连铸产品的质量的影响关键词电磁技术电磁搅拌电磁制动铸坯质量前言随着连铸技术的应用和发展,连铸坯质量越来越受到人们广泛重视,由于国际市场的激烈竞争及用户对钢材质量越来越高的要求,改善连铸坯质量成为连铸生产中重要问题之一。

连铸工程中应用电磁技术,已成为改善连铸坯质量的重要技术手段。

1.电磁搅拌1.1原理:电磁搅拌是根据上述麦克斯韦尔方程原理,通过应用移动磁场在凝固前沿的液体中产生对流运动。

磁场运动可以是旋转的,线形的或交变的,都可以产生感应电流。

磁场和涡流的相互作用产生了电磁驱动力,电磁力作用在钢水体积元上,钢水就被迫运动。

液相穴内钢水的运动对消除钢水过热度,改善结晶结构和成分偏析具有重大影响1.2特点:与其他钢水搅拌方法(如振动、吹气)相比,电磁搅拌具有以下特点[1]。

(1)不接触性。

通过电磁感应,实现能量的无接触转换,因而不与钢水接触就能将电磁能转换成钢水的动能,部分转换成热能。

(2)易控制性。

由于电磁搅拌器激发的磁场无论是直流或交流的都可以人为控制,因而电磁力可以人为控制。

根据搅拌器激发的磁场形态不同,也可以人为控制钢水的流动形态。

(3)调控范围宽。

电磁搅拌参数,如频率和电流强度的调节范围宽。

1.3使用类型:按搅拌器在连铸机上的位置来分,一般有结晶器电磁搅拌(M-EMS)、二冷区电磁搅拌(S-EMS)和凝固末端电磁搅拌(F-EMS)[2].I 结晶器电磁搅拌器(M-EMS)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。

II 二次冷却区电磁搅拌(简称S-EMS)在板坯连铸二次冷却区,由于沿扇形段有支承辊的排列,给安装搅拌器带来一定困难。

经过十几年的发展,目前生产上应用的主要有两种型式:(1)平面搅拌器。

在内外弧各装一台与支承辊平行的搅拌器,或在内弧侧支承辊后面安装搅拌器,或者把感应器的铁芯插入到内弧两辊之间的搅拌器。

(2)辊式搅拌器。

外形与支承辊类似,辊子里面装有感应器,既支承铸坯又起搅拌器作用。

搅拌器安装在二次冷却区的位置大约是相当于凝固壳厚度为铸坯厚度1/4~1/3液芯长度区域。

二次冷却区搅拌作用:打碎液芯穴内树枝晶搭桥,消除铸坯中心疏松和缩孔;碎枝晶片作为等轴晶核心,扩大铸坯中心等轴晶区,消除了中心偏析;可以促使铸坯液相穴内夹杂物上浮,减轻内弧夹杂物集聚。

III凝固末端电磁搅拌(简称F—EMS)铸坯液相穴末端部区域已是凝固末期;钢水过热度消失,已处于糊状区;由于偏析作用,糊状区液体富集溶质浓度较高,易形成较严重的中心偏析。

为此,在液相穴长度的3/4处安装搅拌器,叫F—EMS。

一般采用频率为2~l0Hz的低频电源。

搅拌器作用:通过搅拌作用,使液相穴末端区域的富集溶质的液体分散在周围区域,降低铸坯中心偏析,减少中心疏松和缩孔。

1.4搅拌器组合方式实践表明,一段搅拌虽可以达到一定的等轴晶率,但对减少中心缩孔和中心偏析是不充分的,因此对中、高碳钢及难以连铸的钢种或者在一些特殊的浇注条件如高拉速、高过热度、小断面等条件下,要产生充分大的等轴晶区或使中心缩孔和中心偏析减少到一个可以接受的程度,仅采用一段搅拌是不够的,需要根据钢种、铸坯断面和质量要求以及电磁搅拌的冶金机理,对单一搅拌进行不同组合,其中二段组合搅拌有:M+F-EMS、M+S-EMS、S l+S2-EMS、S+F-EMS等。

就在线使用情况看,大多数采用M+F-EMS;而S1+S2-EMS、S+F-EMS只用于高碳钢大方坯连铸,为数不多;三段组合搅拌M+S+F-EMS只适用于高碳钢、小断面、高拉速连铸,为数也极少。

1.5电磁搅拌的选择因素选择电磁搅拌技术要有针对性,既要考虑铸机、浇注工艺和钢种,又要考虑冶金目标和改善影响产品质量的主要缺陷,重要的是从不同的EMS所能解决的问题、钢种的碳含量、等轴晶率的大小和中心偏析的改善程度等几方面来考虑。

从等轴晶率考虑:两段组合搅拌的等轴晶率比一段搅拌的要大一些;M+S-EMS等轴晶率又比M+F-EMS略大些;而M+S+F-EMS的等轴晶率则最大。

实践表明,等轴晶率主要由M-EMS搅拌决定,S-EMS和F-EMS搅拌也略有贡献,其贡献大小取决于所在搅拌位置的液芯大小。

等轴晶率的提高通常有利于改善铸坏的中心缩孔、疏松和中心偏析。

从改善中心偏析角度考虑:一段电磁搅拌的中心偏析率比多段组合搅拌的要高得多;M+F-EMS的中心偏析率比M+S-EMS的低些;而M+S+F-EMS的则最低。

实践表明,对高碳钢连铸一般宜采用多段组合搅拌,如M+F-EMS在扩大等轴晶区上略逊于M+S-EMS,但在改善中心偏析上则好得多;S-EMS易产生白亮带,即成分负偏析带,而F-EMS产生的白亮带一般比S-EMS的轻得多,对中心偏析和中心缩孔要求比较高的钢种宜采用M+F-EMS为好;对于碳含量不低于1%(如轴承钢)且浇注断面小的钢种,宜采用M+S+F-EMS,但从经济性考虑,目前在线使用的几乎都采用M+F-EMS。

1.6电磁搅拌改善质量的冶金原理I结晶器电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响加强液体在浇注和凝固期间的流动促使已凝固层晶体和分枝的脱落,造成较强的温度起伏,加强晶体脱落以后的增值作用,都可获得细等轴晶。

如使这种流动保持在整个凝固过程中,先脱落的晶体即使重新熔化,新脱落的晶体仍在不断产生,故其细化作用受浇注温度的影响很小。

电磁搅拌可以改善铸坯凝固组织,增加等轴晶率,减少中心偏析。

在旋转磁场中,铸坯中的液体金属不断切割磁力线,从而被搅动。

因此,旋转的液体金属不断地冲刷着以后的凝固层。

这种冲刷作用是很强的.而的凝固层,这种冲刷作用是很强的,而且可以保持于整个凝固过程中。

从理论上说,它可以施加于凝固过程的不同阶段,可以使铸件外部为粗晶粒而内部为细晶粒,也可以使铸件的不同部分获得不同的晶粒组织II 二冷区电磁搅拌对铸坯凝固组织的影响二冷区电磁搅拌恰好在柱状晶强劲生长的区域,通过搅拌钢水使先期生长的柱状晶破碎,与钢水混合在一起,随后将成为后期凝固的等轴晶的核心;同时搅拌将促进未凝固钢水流动,加强对流作用,提高固液相间的热传导,有利于消除残余过热度,减轻凝固前沿的温度梯度,抑止晶体的定向增长,从而有利于等轴晶的增长。

S-EMS可以改善凝固组织,扩大铸坯中心等轴晶区域,减轻中心偏析和中心疏松。

凝固末端电磁搅拌发生在凝固末端的糊状区,具体位置的选择十分关键,通过搅拌促进高浓度钢水对流,消除晶间的搭桥,从而减轻铸坯中心偏析和中心疏松III结晶器电磁搅拌对铸坯中心疏松的影响研究表明,当施加变化电磁场时,通过电磁力驱动的强迫对流将液穴内部的过热熔体带向边缘区域,起到减小温度梯度与液穴深度的作用。

电磁力驱动的强迫对流是以铸锭中心线为对称轴的轴对称有旋流动,熔体内部的流动场由有旋力场决定。

对于连铸过程而言,熔体涡流中心与中心轴的距离具有特别重要的意义。

当涡流中心与中心轴的距离较小时,表明熔体的有旋流动深入到熔体的内部,此时熔体的流动能够更有效地将中心部分的高温熔体带向边缘区域,减小液穴内部的温度梯度,当熔体的涡流中心与中心轴的距离很大时,即涡流中心的位置靠近熔体的边缘区域,此时虽然在边缘及熔体的自由表面区域存在较强的局部流动场,但液穴内部熔体的流动速度很小,不能及时将分配器浇注的高温熔体带向表面,因而对流作用对温度场的影响有限。

只有通过调整电磁感应线圈与结晶器的相对位置、电磁场的强度与频率,使有旋力场产生的涡流中心位置靠近中心轴,从而更有效地降低熔体中心区域的温度,获得较小的液穴深度。

可见施加电磁场使心部熔体温度分布较为均匀,且凝固速率增大,即在短时间内使熔体达到特征固相分数。

这样心部熔体的热力学条件基本相同,这种凝固状况避免了熔体由于凝固次序的先后引起的补缩,因而消除了中心疏松和缩孔的形成。

IV 结晶器电磁搅拌对铸坯内部裂纹的影响在变化电磁场存在的条件下,液穴深度减小,铸锭内外温差下降,因而热应力也相应地减小;同时,在电磁场强度不变的条件下,铸造过程中的流动场与温度场受到电磁场频率的显著影响,从而也会对内应力的分布产生影响,当达到最浅液穴深度的电磁场频率条件时,也同时最有效地减小了高温区间的内应力,从而降低了铸锭的冷裂倾向性。

2.电磁制动技术2.1原理电磁制动的基本原理同样是麦克斯韦定律,对于它的工作原理和使用情况,下面做一简单叙述:静态磁场可用来控制连铸结晶器中钢水的流动。

从电磁理论知道:贯穿于运动中液态钢水的稳定磁场能抑制钢水的涡流和湍流,且能使垂直于磁场方向的钢水平稳流动。

这种性能被应用到电磁制动中,钢水中感应涡流电流与磁场作用产生一速度平行与钢水流动相反的制动力,由于磁场对浸入式水口钢水流股的制动和重新分布,使穿透深度降低,因而夹杂物和气泡的上浮条件大为改进。

设计稳定磁场的结构和大小应使弯月面流速范围达到最佳,稳定磁场也应降低液面波动。

用这种方法避免结晶器保护渣卷入坯壳,即使以高拉速操作也可由于钢流重新分布而使热量传输条件改变,导致弯月面处获得较高的温度,由于保护渣良好的融化特性,因而结晶器保护渣发挥出最好的性能。

最终钢水流股的制动大大减少了钢水流股对窄边的冲刷,因而降低了初生坯壳重熔的危险。

2.2电磁制动的冶金效果在板坯连铸中,随着拉坯速度的提高,从浸入式水口喷出的钢液流速增大,使得铸型内产生强烈的湍流,同时弯月面波动也比较剧烈,容易使夹杂物卷入,而且出水口的射流对铸坯的窄面的冲击也很大,有可能使初生凝固壳发生重熔。

同时,自水口侧孔流出的钢液主流股的穿透深度增大后,夹杂物不易上浮,而形成夹杂缺陷。

针对上述问题,电磁制动技术可以达到解决或缓解这些问题。

在实际应用中结晶器电磁制动技术具有以下冶金效果[3]:(1)坯壳均匀生长,使漏钢和角裂的危险大大减小;(2)降低弯月面下的水平流速和稳定弯月面,不仅防止保护渣的卷入,而且使保护渣展均匀,从而减少铸坯的表面裂纹;(3)减小钢液流股的向下流动速度和浸入深度,有利于夹杂物的上浮,从而减少铸坯内部夹杂物;(4)提高弯月面下的钢水温度,使保护渣熔融充分,增加保护渣的流动性;2.3电磁制动影响因素(1)磁场的相对位置。

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