电磁搅拌器发展及应用现状

电磁搅拌器的调查报告

目录

第1章电磁搅拌器的简介 (1)

1.1定义 (1)

1.2 原理 (1)

1.3 安装模式及分类 (1)

1.4.2 SEMS 扩大等轴晶率 (2)

1.4.3 FEMS 细化等轴晶 (2)

第2章电磁搅拌器的发展 (2)

2.1 电磁搅拌技术在国外的发展和应用情况 (3)

2.2 电磁搅拌技术在中国的发展和应用现状 (5)

第3章电磁搅拌器的应用 (7)

第1章电磁搅拌器的简介

1.1定义

电磁搅拌器，是炼钢行业中的一种机器，具有强化钢水运动和推动钢水运动的能力。

1.2 原理

电磁搅拌器（Electromagnetic stirring: EMS）的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。

1.3 安装模式及分类

根据电磁搅拌器在铸机冶金长度上的不同安装位置大致有以下几种模式：

（1）结晶器电磁搅拌：Mold Electromagnetic stirring: M EMS 搅拌器安装在结晶器铜管外面。

（2）二冷区电磁搅拌：Strand Electromagnetic Stirring: SEMS 搅拌器安装在铸坯外面。

（3）凝固末端电磁搅拌：Final Electromagnetic stirring: FEMS 用于方坯连铸搅拌器安装在铸坯外面。

1.4 电磁搅拌器的冶金效果

1.4.1 MEMS 增加等轴晶率

钢种作用

低合金钢减少表面和皮下的气孔和针孔

弹簧钢减少表面和皮下的夹杂物

冷轧钢坯壳均匀化

中高碳钢稍稍改善中心偏析

表1

1.4.2 SEMS 扩大等轴晶率

钢种作用

不锈钢减少内裂改善中心偏析

工具钢减少中心疏松

表2

1.4.3 FEMS 细化等轴晶

钢种作用

弹簧钢有效地改善中心偏析

轴承钢有效地改善中心缩孔和疏松

表3

第2章电磁搅拌器的发展

连铸是钢铁生产流程中的重要环节，钢材的质量在很大程度上取决于连铸坯的质量。生产实践表明，应用电磁搅拌技术能有效改善连铸坯的质量。从20世纪80年代开始，国外的电磁搅拌技术逐渐走向成熟。80年代中期，国在引进国外连铸机的同时，也引进了一批不同类型的电磁搅拌装置。但由于种种原因，许多钢厂电磁搅拌技术的应用并不理想，造成设备的闲置。与此同时，我国仍在继续引进国外的

电磁搅拌技术0在这种情况下，有必要对现有连铸用电磁搅拌器的设计、工艺优化进行广泛深入的研究与开发，形成国产化设计、制造、生产、应用的工程化实施能力，以使国内相关企业摆脱仅能仿制的困境。在“国家科技攻关（双重）项目”的支持下，连铸技术国家工程研究中心与相关单位合作，完成了电磁搅拌器的设计、制造，在重钢七厂1号连铸机进行了工业试验，并对电磁搅拌工艺进行了优化，获得了良好的使用效果，所设计和制造的内置式结晶器电磁搅拌器的性能已达到国外同类产品的水平。

2.1 电磁搅拌技术在国外的发展和应用情况

电磁搅拌器（EMS）是由瑞典ASEA 公司首先发明的。l932年Dreyfus博士根据法拉第的电磁感应原理，发现低速移动着的感应磁场会对钢水产生强烈的搅拌作用，于l948年制造出世界上第一台电磁搅拌器并用于电弧炉炼钢。随着炼钢技术的发展和成熟，电磁搅拌技术逐渐被应用于连铸设备。

20世纪60年代，奥地利Kapfanberg厂的Beohler连铸机开始使用电磁搅拌技术浇铸合金钢。20世纪70年代，法国钢研院（IRSID）首次在方坯连铸机上进行了线性电磁搅拌技术的工业性试验。英国钢公司（BSC）也进行了类似试验。电磁搅拌使硅铝镇静钢的皮下质量得到了改善，试验中由于采用了低频电磁场，提高了搅拌效率，并采用铜作为结晶器材料，很快在生产中得到应用。

随后，圆坯连铸设备的旋转搅拌技术研究取得了突破性进展。

Karl - HeinzSpitzer等人用模型实验和数值模拟的方法研究了圆坯在旋转搅拌作用下钢水内的电磁场和流场。分析各种情况下的计算结果，讨论了搅拌器的内径、长度、磁感强度、激磁电流的频率、搅拌器沿长度方向的安装位置对流场的影响。

板坯连铸机电磁搅拌技术开发较晚。1973年世界首台板坯连铸机二冷段电磁搅拌器在新日铁君津厂投入使用。同年，法国钢研院在西德Eillingen 厂的板坯连铸机上也使用了电磁搅拌技术。其方法是在结晶器宽面铜板后面的冷却水箱内装有线圈，产生竖直方向的线性搅拌。搅拌后发现，低碳铝镇静钢的皮下质量明显改善。1977年ASEA （现在的ABB）提出辊后箱式搅拌的设想，安装在铸流奥氏体钢（无磁性）支撑辊后面，沿拉坯方向搅拌铸坯，适用于辊子直径小、搅拌器与板坯之间距离小于250mm的连铸机。后来，日本神户钢铁公司在弧形板坯铸机上安装了直线型电磁搅拌器，同样改善了铸坯质量。日本新日铁公司经过长期的研发，用结晶器电磁搅拌装置（简称M- EMS）控制钢液流动，大幅度提高了板坯表面质量及合格率；铸坯初期凝壳厚度均匀，因纵裂而引发的拉漏事故明显减少，稳定了连铸操作。现在，新日铁公司的板坯连铸机几乎全都采用了M -EMS。

20世纪80年代初，日本川崎钢铁公司和瑞典ASEA公司共同开发了结晶器电磁制动装置，将这项技术应用于川崎公司的铸机上，获得良好的冶金效果。20世纪90年代，间歇搅拌器和多频搅拌器相继得到开发，这标志随着电磁搅拌技术的发展和成熟，该技术已成为改进铸坯质量的重要手段。

随着技术的进步，人们开发了组合式电磁搅拌技术。与单一位置搅拌相比较，组合式电磁搅拌在改进铸坯质量、减少中心偏析方面的效果更好。1991年日本NKK引进了钢水能加速或减速离开浸入式水口的EMLS/EMLA（电磁液面减速器/电磁液面加速器）工艺，还有能使结晶器弯月面处或弯月面下钢水旋转的EMRS。

据报道，日本神户钢铁公司研究了一种新型的电磁搅拌技术，即对中间包到结晶器之间的铸流采用电磁搅拌，解决了浸入式水口堵塞的问题，实现了在整个连铸过程中低过热度浇铸。日本新日铁公司目前又开发了一种铸流电磁搅拌，这种铸流电磁搅拌安装在足辊以下、二冷段以上的狭缝里，通过改进等轴晶区的比率来减少中心偏析，防止内裂的产生。

2.2 电磁搅拌技术在中国的发展和应用现状

我国20世纪70年代末才开始研究电磁搅拌技术，主要经历了3个阶段。

（1）20世纪70年代末至80年代中期，我国开始对电磁搅拌技术进行摸索和探讨，虽然经过试验及工业运行，但性能不太稳定。20世纪80年代中期，我国引进了一批特殊钢连铸机，都配有进口电磁搅拌装置，这虽然对我国连铸电磁搅拌技术的发展起到了一定的积极作用，但也说明我国当时还不具备制造高性能电磁搅拌装置的能力。

（2）20世纪80年代后期，电磁搅拌得到国家的高度重视。经过十多年的努力，我国电磁搅拌技术的研究终于取得了重大突破和进展。