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

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。与结晶器水套组装成一体，结构紧凑，便于安装。能与铸坯断面较好匹配。磁场能量集中，所需搅拌功率小。

二、双台组合旋转磁场

两台电磁搅拌器相对置于结晶器两侧，通以三相低频电流，分别激发一行波磁场，其方向相反，组合成一旋转磁场，使结晶器内钢液产生旋转运动。绕组采用油——水二次冷却，绝缘性能优良，可*性高，使用寿命长。能很方便地安装于不同型号的铸机上。直接使用结晶器冷却水，不需另配复杂的外水处理系统。不需移动搅拌器即能很方便地更换结晶器。能根据不同铸坯尺寸，方便地调整搅拌间距，很适合多截面铸坯的搅拌。即使发生漏钢，也很难损坏。达国内同类产品先进水平。

2、二冷区的电磁搅拌（简称S-EMS或S搅拌）

人们研究水平连铸的电磁搅拌，其目的是为了改善铸坯的表面和内部质量。虽然单依赖M 搅拌来改善铸坯表面质量是不太够的。因此人们考虑采用组合搅拌的方式，即在二冷区加装电磁搅拌装置，即S搅拌装置。

大家知道，钢水进入结晶器后，在结晶器处受冷很快形成一层致密的等轴晶坯壳。随着拉坯的进行，单级搅拌器会使铸坯内部形成的等轴晶聚集于铸坯下部，而上半部则有大量的柱状晶形成，并往往会产生“搭桥”现象。导致铸坯内部缩孔，偏析和疏松，给铸坯质量造成严重的问题。

为解决这些缩孔，有必要在二冷区再加装一组电磁搅拌装置。此组搅拌的主要作用是使从外向内生长的柱状晶顶端被未凝固的钢流打碎从而生成大量的等轴晶核，扩大铸坯中心的等轴晶区，消除中心偏析。

一般有以下几种方法：

一、单台行波磁场

1、电磁搅拌器置于弧形连铸铸坯内弧侧，通以三相工频电流，激发一行波磁场，使铸坯内钢液产生沿铸坯轴线方向的直线运动。绕组采用油——水二次冷却，绝缘性能优良，可*性高，使用寿命长。能适用于不同铸坯的断面。安装维护方便。

2、电磁搅拌器置于水平连铸铸坯一侧，通以三相工频电流，激发一行波磁场，使铸坯内钢液产生沿铸坯轴线方向的直线运动。绕组采用油——水二次冷却，冷却水直接使用结晶水，不需另配复杂的外水处理系统，经济简便。绕组绝缘全部采用H级以上绝缘材料，性能优良，可*性高，使用寿命长。能适用于不同铸坯的断面。安装维护方便。

二、单台旋转磁场

电磁搅拌器置于铸坯外围，通以三相或两相工频电流，激发一旋转磁场，使铸坯内钢液产生旋转运动。绕组采用直接水冷，冷却效果好。结构紧凑，磁场集中。适用于结晶器下，二冷区和凝固末端。

三、单台螺旋磁场

电磁搅拌器置于铸坯外围，通以三相工频电流，激发一螺旋磁场，使铸坯内钢液产生螺旋运动。绕组采用直接水冷，冷却效果好。螺旋搅拌有较长的搅拌影响区，有利于获得更好的冶炼效果。

3、凝固末端电磁搅拌（简称F-EMS或F搅拌）

铸坯经过二冷的电磁搅拌后，等轴晶核在重力作用下沉定到铸坯的下半部。如果连铸坯在这种情况下被拉出，虽然下部的柱状晶受到下沉的轴晶的阻碍，不能进一步的长大，可上部的柱状晶由于生长顶端未受到等轴晶的阻碍而向芯部生长，依然影响着铸坯的内部质量。

铸坯的液相穴末端区域已是凝固末期，钢水的过热度消失，处在糊状区，由于偏析的作用，糊状区液体富集溶质浓度较高，易形成严重的中心偏析。因此在液相穴长度3/4处安装F电磁几哦呆板器，使液相穴末端区上部生长的柱状晶顶端被打碎，使下沉的晶核再度分散，并覆盖在柱状晶顶端的等轴晶的阻碍，从而降低铸坯的中心偏析，减少铸坯的中心疏松和缩孔。因此认为F搅拌器对弥散中心线周围的等轴晶区富集溶质的溶体是有效。

一般有以下几种方法：

双台组合旋转磁场

两台电磁搅拌器相对置于铸坯两侧，通以三相低频电流，分别激发一行波磁场，其方向相反，组合成一旋转磁场，使铸坯内钢液产生旋转运动。绕组采用油——水二次冷却，冷却水直接使用结晶器冷却水，不需另配复杂的外水处理系统，经济简便。绕组浸于优质硅油中，绝缘全部使用H级以上绝缘材料，性能优良，可*性高，使用寿命长。结构合理，紧凑，能很安全地安装于不同型号的铸机上。能根据不同坯断面尺寸，方便地调整搅拌间距，能适合多种截面铸坯的搅拌。即使发生漏钢，也很难损坏。

（四）、电磁搅拌器搅拌的效果及应用

（五）、电磁搅拌器的电源：