电磁冶金

《电磁冶金概论》

院 (系):材料与冶金学院

专业: 冶金工程

班级:冶金11-A2班

学号: 120113202069

学生姓名: 吴沛洪

指导教师: 许长军 __

电磁搅拌技术在连铸中的应用

吴沛洪

（辽宁科技大学冶金11-A2班）

摘要：介绍了电磁技术的产生及发展,以及电磁技术在连铸过程中的应用,包括电磁搅拌、电磁制动、软接触电磁连铸技术，总结了前人的研究，分析了电磁连铸的优点与不足，以便连铸工作者们参考。

关键词：电磁搅拌连铸

Electromagnetic stirring technology in the application of the continuous casting

Wu Pei-hong

（University of Science and Technology Liaoning Metallurgical Engineering11-A2）Abstract: The generation and development of electromagnetic technology is introduced, and the application of electromagnetic technology in continuous casting process, including electromagnetic stirring, electromagnetic braking, soft contact electromagnetic continuous casting technology, summarizes the predecessors' research, analyzes the advantages and disadvantages of electromagnetic continuous casting, so that the continuous casting workers reference.

Keywords:The electromagnetic Stir Continuous casting

近年来，连铸坯的质量越来越受到重视，因而围绕提高连铸坯质量的研究工作也取得了很大的进展。电磁搅拌技术是电磁流体力学在钢铁工业中最成功的应用之一。通过定量认识电磁场在多层介质中的传递，控制连铸过程中钢水的流动、传热和凝固，进而降低钢水的过热度、去除夹杂从而扩大等轴晶区，减少成分偏析，减轻中心疏松和中心缩孔。几十年来，国内外学者对电磁搅拌技术进行了大量的理论及实验研究，并应用于工业生产。电磁搅拌技术已经成为连铸过程中改善铸坯质量的最重要和最有效的手段之一。

1电磁搅拌技术简介

磁流体力学是电磁学，流体力学以及热力学相互交叉的学科，简称MHD(magnetohydrodynamics)，主要研究电磁场作用下，导电金属流体的运动规律。在磁场

里，导体的运动产生电动势，从而产生感应电流，导体本身也产生磁场。液态金属作为载流导体，在外加磁场的作用下产生了电磁力，这种电磁力的作用促使载流液体流动，同时伴随着三种基本的物理现象——电磁热，电磁搅拌，电磁压力。这三种现象在材料的冶炼、成形、凝固等工艺中已广泛应用。

2连铸电磁搅拌技术的类型

磁搅拌按安装位置进行分类，可以分为：结晶器电磁搅拌、二冷区电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌。

结晶器电磁搅拌安装在结晶器水套内部或外部(内置式或外置式结晶器电磁搅拌器)，其作用效果是：允许铸机提高拉坯速度，改善铸坯表面质量，清洁凝固壳表层气泡和夹杂，有利于降低钢水的过热度，提高钢水纯净度，改善铸坯内部组织结构，增加等轴晶率等。

二冷区电磁搅拌，这种形式的搅拌器安装在二冷区。主要效果是：消除柱状枝晶间的搭桥，减轻或消除中心疏松和中心缩孔，扩大等轴晶区，减轻中心偏析和内弧夹杂物的集聚。目前的生产实践和研究表明，只有将二冷区搅拌与凝固末端搅拌结合起来，才能实现最佳效果。

凝固末端电磁搅拌，这种形式是搅拌器安装在钢液凝固末端(糊状区)。此时，钢水成糊状，凝固壳较厚，一般采用低频电源。其主要效果是：降低中心偏析，减轻或消除中心疏松和中心缩孔等。

一般地讲，在结晶器处或其附近搅拌钢液时，能获得表面质量好的铸坯；但若要改善铸坯的内部质量，就必须在二冷区设置电磁搅拌器。此外，还应确定在多大范围内搅拌钢液，然后才研究任何具体设置搅拌器结构。如果要保证铸坯的表面质量和内部质量都良好，并且避免白亮带形成，就要求在结晶器处、二冷区甚至在凝固终点处均安装电磁搅拌器，即实行所谓多段搅拌或联合搅拌。

图1 连铸电磁搅拌示意图

3连铸电磁搅拌的冶金效果

(1)增加等轴晶区改善铸坯的机械性能

等轴晶与柱状晶相比，等轴晶的晶粒在长大时彼此交叉，枝权间搭接牢固，裂纹不易扩展，各晶粒的取项各不相同，没有方向性，避免了小钢锭凝固组织的形成，得到致密的钢坯组织。另外，由于柱状晶在加热时表现为各向异性，等轴晶表现为各向同性，近年来的研究发现晶界对材料的性能有着很大的影响，在晶界处存在的偏析和非金属夹杂物往往是产生断裂的根源。因此应减少柱状晶，增大等轴晶率，以提高铸坯的机械加工性能，可使钢的抗拉强度得到提高。但对塑性的影响却是晶粒细化和二次臂间距增大两方面共同作用的结果。当电磁搅拌强度作用在一定范围内时，由于相界变得圆滑，减低应力集中程度可使塑性提高。铸坯中影响等轴晶比率的因素有：钢液的浇注温度、浇注速度、钢锭的冷却能力及融化温度。实质是取决于液相穴内的温度梯度和形核率。电磁搅拌降低了温度梯度，提高了形核率，因此提高了等轴晶率。

(2)减少非金属夹杂物的皮下聚集改善铸坯的表面及皮下质量

由于熔钢流动对凝固前沿的冲刷和洗涤作用，有效的防止了凝固组织中气孔的出现和初凝壳Al2O3等非金属夹杂物的捕捉，使铸坯表层l0mm以内的夹杂物含量大幅度降低。另外，钢液的流动也可以使非金属夹杂物容易上浮到弯月面而从皮下去除，减少精整量，改善了铸坯的表面及皮下质量。搅拌过程中使钢液裸露，不仅提高其收得率，也利于快速真空脱气。