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连铸电磁搅拌器的应用

    摘  要:本文简要介绍了济钢一炼钢4#板坯连铸电磁搅拌技术的开发思路和方法,目的在于增加板坯中心的等轴晶区,避免出现大的中心偏析和缩孔,从而改善板坯质量,生产出高端宝盈真钱平台。
    关键词:扩大等轴晶区;辊后式双面行波;空心铜管内冷;精确闭环PID控制
    中图分类号:TF341.6    文献标识码:B

    电磁搅拌(EMS)的实质就是借助在铸坯液相穴内感生的电磁力,强化钢水的对流、传热和传质过程,从而控制铸坯的凝固过程。EMS对于克服连铸工艺特有的组织对称、柱状晶发达、中心疏松及偏析有显著作用。能够细化晶粒、扩大等轴晶区,有利于开发80kg级以上的高端宝盈真钱平台。
    EMS技术在国外已广泛应用于生产高端宝盈真钱平台的连铸机,在国内方坯连铸上的应用比较广泛,而板坯连铸上的应用除武钢、宝钢、鞍钢等宝盈真钱平台从国外引进外,大都没有采用。经过几十年的经验积累,国内生产电磁搅拌器的能力有很大的提高,中科院物理所等科研单位也持续进行了理论研究,现在使这一技术应用于板坯连铸机上已具备了条件。济钢拟在“十一五”时期,开发板坯连铸机的电磁搅拌技术,增强自己的宝盈真钱平台竞争力。
    一、一炼钢4#板坯电磁搅拌器的研究
    1.电磁搅拌器的形式
    二冷区安装电磁搅拌器有三种形式:辊后式、插入式以及辊式电磁搅拌器。从实际条件出发考虑,济钢4#板坯连铸采用双面辊后式电磁搅拌比较合理。即在连铸机的内弧侧和外弧侧的非磁性支撑辊后各安装一台行波磁场电磁搅拌器。这样二冷区扇形段的改造只需将原辊子改为耐高温非导磁不锈钢辊;原轴承座改为耐高温无磁轴承座;原方式、大小和位置不变,冷却方法及强度等也都不变。采用双面辊后式行波电磁搅拌,产生组合行波磁场,其搅拌区域大,使钢水充分混合,增加等轴晶区。
    2.安装位置
    搅拌位置和搅拌时机的选择是二冷电磁搅拌获得良好冶金效果的一个先决条件。一台二冷电磁搅拌器使用于多种钢种时,在不同的连铸工艺条件下,液芯的凝固位置也不尽相同。然而搅拌器是安装在一个固定的位置,不能随断面和钢种的改变而改变。一般情况下要考虑主要断面和钢种的情况,寻找一个最佳的安装位置。按照EMS传统的柱状晶切断机械模型理论,认为二冷区EMS的最佳安装位置在未凝固率40%左右的位置。EMS改善铸坯组织的机理主要基于以下几点:(1)改变凝固过程的动力学条件(机械模型理论);(2)改变凝固过程的热力学条件(热模型理论);(3)改善凝固过程的物质迁移条件。根据热模型理论,EMS加速了钢液的流动,从而改善了热传导条件,使得钢液过热度很快消除,因此可以得到较细的枝晶结构,获得较大的等轴晶区。

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