板坯连铸电磁搅拌技术.doc

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1、板坯连铸电磁搅拌技术XX电气有限公司2007年7月23日一、电磁搅拌工作原理03二、电磁搅拌冶金机理04三、电磁搅拌参数设计05四、板坯电磁搅拌型式及其特点08主要型式及特点08三种类型主要特点09对连铸机结构要求09五、板坯电磁搅拌流场11钢液流动形式11钢液流动影响区域12六、电磁搅拌安装位置12七、冶金效果14冶金机理M不锈钢冶金效果M八、搅拌器的主要作用18板坯连铸电磁搅拌技术一电磁搅拌工作原理由于板坯连铸机的结构特点，目前处于实用的板坯连铸二冷区电磁搅拌器大都采用彳亍波磁场搅拌器。行波磁场搅拌器由平面感应器和非磁不锈钢壳体构成。平面感应器和直线电机一

2、样，都由普通旋转电机的定子演变而来。设想将旋转电机定子在一侧顺轴向剖开并展平，即形成平面感应器或直线电机，见图lo使原來沿圆周旋转的旋转磁场变成向一个方向行进的行波磁场，铸坯则替代电机的传子，从而构成单边行波磁场搅拌器(SinglesideTravellingfieldstirrer:STS)。如果在STS上面再加一个感应器，即构成双边彳亍波磁场搅拌器(DoublesideTravellingfieldstiiTer:DTS)o异步蛾1一电机；2定了；3转子；4铸坯；5搅拌器感应器图1旋转电机演变成行波磁场搅拌器二冷区电磁搅拌器的工作原理如图2所示。简单地说，

3、在板坯二冷区布置一对行波磁场搅拌器，激发向一个方向行进的行波磁场万o该行波磁场万在铸坯内感生感应电流了，感应电流了与外加磁场于相互作用，在铸坯的钢水内产生电磁力即电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，推动钢水向一个方向运动。值得注意的是钢水流动方向始终和行波磁场方向相一致，如行波磁场方向倒向，钢水也随之改变流动方向。二电磁搅拌冶金机理现代理论认为电磁搅拌改善铸坯组织结构的机理主耍基于以下几点：a）改变凝固过程的动力学条件（即机械模型理论）；b）改变凝固过程中热力学条件（即热模型理论）；c）改善凝固过程的物质迁移条件。传统机械模型理论：电磁搅拌作用是打断枝晶梢成为

4、等轴晶核，使晶粒细化形成细密的等轴晶；认为安装位置过高，搅拌作用过早终止而再次产生柱状晶;安装位置过低，搅拌作用无法切断已形成搭桥的柱状晶。热模型理论：热模型理论能更好的代替传统机械模型理论解释电磁搅拌所起作用：电磁搅拌的作用加速了钢液的流动，从而改善了热传导条件，降低固液界面后大容量钢水的温度梯度，使得钢液过热度更容易消除，过热度消除并且钢水温度下降到液相线和固相线之间,更利于等轴晶的生长，可获得较大的等轴晶区;打断枝晶梢成为等轴晶核;增加横过粥状区的温度梯度，增加粥状区中的局部传热或减少局部凝固吋间。物质迁移凝固过程各种元素迁移。三电磁搅拌参数设计连铸电磁

5、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屮的流动，传热和迁移过程，达到改善铸坯质量的0的。影响连铸电磁搅拌的冶金效果的主耍因素在于：a.电磁搅拌的形式及安装位置。b.不同钢种的末凝固钢液需耍多大的电磁推力。C.电磁搅拌器能否提供足够大的电磁推力。C1.电磁搅拌的作用区域是否足够大。第3、4个因素取决于电磁搅拌器的参数及结构设计水平，而第1、2个因索则取决于电磁搅拌器的运行工艺。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，还要求使用操作者有一定的实践经验，需要使用操作过程屮不断的积累和丰富。对电磁

6、搅拌器本身而言其设计性能的高低就体现在对电磁推力的合理设计上从理论模型加以适当简化可得电磁推力的表达式为：fe^1/25VsBo2KsKe……①式屮：5一钢液的电导率乂一电磁搅拌器磁场的运行速度（也二2Tf,f频率,T极距）Bo—电磁搅拌器表而磁场强度1/Ks-磁场的衰减系数（变量）Ke一磁场的漏磁系数由此可见，电磁推力与很多因索有关,是一个很复杂的变量•但也不难发现，影响电磁推力大小的主要因索为：a.电磁搅拌器的表而磁场（B0）b.电磁搅拌器磁场的运行速度（VJc.电磁搅拌器的固有特征系数（Ks•Ke）d.钢液的电导率（6）上述1.2.3.个因索取决于电磁搅

7、拌器的结构及电磁参数，第4个因素则取决于被搅拌钢液的成份•一般来讲在搅拌区域内，电磁感应推力必须使钢液的流动速度达到20~60cm/s,太小无法使钢液流动起来，太大又易产生负偏析,,同时运行也不经济•因此在设计时应考虑以下几个方面：1.电磁功率从上面①式可知对电磁推力影响最大的是电磁搅拌器的表面磁场（Bo）,而Bo是与电磁搅拌器的线圈安匝数（N-I）成止比的。通常，由于受安装空间的限制同时也为了降低电磁功率，线圈匝数（N）不能加得太多，因此，怎样最大限度的提高电流强度（I）就成为捉高电磁推力的最有效途径O当然电流强度的提高也会受到很多限制,比如，线圈的发热如何

8、带走，低频电源的成本如何控制等等。因此