2、板坯二冷区电磁搅拌的作用原理
• 二冷区电磁搅拌的工作原理如下图1所示。
图1 工作原理
在板坯二冷区合适的位置面对面布置一对行波磁场电磁搅拌器， 它们之间会产生一个N-S极始终对应的交变磁场B，并按一定的速度 朝同一方向运动（行波磁场）。该行波磁场B在铸坯内会感应出感生 电流j，而此电流又会与B相互作用，在铸坯的钢液内产生电磁力F，F 的方向始终与行波磁场的运动方向一致。
板坯连铸高磁力电磁搅拌辊 技术及应用
岳阳中科电气有限公司
1、概述
• 连铸电磁搅拌能有效地改善连铸坯内部的组织结构，减少 中心偏析，消除中心缩孔，大大增加等轴晶率。已成为高 效连铸、高品质连铸必不可少的一种工艺手段。 • 现代理论认为电磁搅拌改善铸坯组织结构的机理主要基于 以下三点： 改变凝固过程中热力学条件（即热模型理论）； 改变凝固过程的动力学条件（即“柱状晶切断机械模 型”理论）； 改善凝固过程的物质迁移条件（使成份均匀）。
• 在板坯连铸特别是宽厚比大于6以上的板坯连铸中采用结 晶器旋转磁场搅拌，并不合适。那么在板坯连铸结晶器中 会采用哪些技术呢？主要有结晶器电磁制动，结晶器电磁 铸流控制，结晶器电磁加速，结晶器电磁减速等。它们的 主要功能都是控制结晶器中钢液的流场，使钢液流动平缓， 液面保持稳定。这与方圆坯结晶器电磁搅拌有较大的区别。 • 在板坯连铸中采用得最多的当属二冷区线性行波磁场电磁 搅拌。因为板坯细长条形的坯形非常适合于用线性搅拌， 而线性电磁搅拌产生的钢液流场可以上下延伸5米左右， 影响区域非常大，冶金效果十分明显。
感应器数量 感应器绕组 电流 中心电磁推力 作用面 安装位置 对扇形段改造
优点
电磁力大，可适应对 所有钢种的搅拌； 可根据不同钢种灵活 调整安装位置； 使用寿命长
需特制扇形段； 安装位置辊间距加大 会引起鼓肚
不改变辊列结构； 使用寿命长
高磁力辊电磁力较大，可适应大部 分钢种的搅拌； 2对并列可适应对所有钢种的搅拌； 不改变扇形段及辊列结构；
• 电磁力F推动铸坯内钢液从铸坯的一个窄面向另一个窄面运动，当运 动的钢液碰到窄面后便会沿着拉坯方向上下各形成一个回路(见图2), 从而形成蝴蝶形搅拌场，其上下搅拌区域有2-3倍板宽左右。
图2 搅拌钢液流场ห้องสมุดไป่ตู้
3、板坯二冷区电磁搅拌 常见型式及特点
•
类
板坯二冷区电磁搅拌主要有以下三种类型，其主要技术特点列表如下：
• 按照热模型理论，认为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，使得钢液过热度更容易消除。而 过热度消除并且钢水温度下降到液相线和固相线之间，更 有利于等轴晶的生长，可获得较大的等轴晶区。由于钢水 的冷却速度在结晶器内最快，因此电磁搅拌安装在结晶器 段效果是最好的。 • 按照机械模型理论，则认为电磁搅拌引起的钢液运动可以 打断正在生长的柱状晶或抑制柱状晶的生长，从而产生等 轴晶。而柱状晶的生长一般在二冷区才开始，因此电磁搅 拌安装在二冷区比较合适。
型 磁极插入式 2台对置组成一对 铜管绕组，克兰姆式 2×700A 100 mmFe 内外弧双面 可灵活安装在第1-6 扇形段 需特殊扇形段，辊列 结构需改变 辊后式 一台单面安装 铜管绕组，迭绕式 2000A以上 35-60 mmFe 单 面 适合安转在直弧段 位置不可调 辊列结构不变但连 铸机结构需改变 辊式（高磁力电磁搅拌辊） 4根辊组成两对 扁铜线绕组，克兰姆式 2×400A 一 对：60 -80 mmFe， 两对并列：100-120 mmFe 内外弧双面 可灵活安装在直弧段末及1-6扇形段 几乎不改变扇形段及连铸机的任何 结构
• 电磁搅拌安装在结晶器好还是二冷区好！这主要基于以下 2点： 需要解决的冶金问题的侧重点。 连铸坯的坯形。 如果要解决铸坯的表面质量，那么当然是安装在结晶 器最好，而要解决中心偏析问题则最好安装在二冷区或二 冷末端。 一般来讲，结晶器多采用不会引起液面波动的旋转磁 场搅拌，而线性行波磁场搅拌是不允许使用在结晶器上的， 因为线性搅拌会引起液面剧烈波动。 方圆坯坯形类似于圆或正方形，比较适合采用旋转搅 拌。因此在方圆坯连铸机中采用得最多的是结晶器旋转磁 场电磁搅拌，其次是二冷末端旋转磁场电磁搅拌。而对于 板坯来讲，由于板坯坯形与方圆坯有较大的不同为细长条 形，因此不适合采用旋转搅拌，而比较适合于板坯的搅拌 方式是线性行波磁场搅拌。
• 看起来上述两个理论似乎存在矛盾，其实不然。 实际上电磁搅拌能产生等轴晶的机理正是基于上 述两个理论同时起作用的结果。在结晶器段的电 磁搅拌可以最大限度地消除温度梯度，减少过热 度；同时它产生的搅拌惯性可以一直延伸到二冷 区从而抑制了柱状晶的生长。而二冷区电磁搅拌 除了能打断柱状晶外也同样可以消除温度梯度减 少过热度。 • 结晶器电磁搅拌除了能产生等轴晶外，还能使夹 杂物、气泡上浮从而改善铸坯的表面质量；而二 冷区电磁搅拌除了能产生等轴晶外，还能使铸坯 中心的溶质成份均匀，从而改善铸坯的中心偏析。
• 从理论上讲，电磁搅拌可以安装在整个冶金长度 的任何位置。但实际上不同的坯形，不同的冶金 效果需求决定了电磁搅拌的安装位置不可能任意 设定。 • 在方圆坯中一般采用结晶器电磁搅拌解决等轴晶 及表面质量问题，采用二冷末端电磁搅拌解决中 心偏析问题。 • 在板坯中则采用二冷区电磁搅拌解决等轴晶及中 心偏析问题，表面质量问题则采用结晶器铸流控 制技术解决。
可根据不同钢种灵活调整安装位置
缺点
电磁力小； 安装位置不可调
使用寿命不长； 维护较麻烦
4、高磁力电磁搅拌辊技术
• 从目前使用的三种类型板坯二冷区电磁搅拌来看， 电磁搅拌辊有着安装灵活，不改变辊列结构，不 改变扇形段设计，无需改变即可很方便安装在现 有板坯连铸机上的优点。是其他两种类型电磁搅 拌不可比拟的！但常规设计的电磁搅拌辊存在电 磁力不够的缺点。为了能达到必要的电磁推力， 往往需要多对并列组合使用，这样给使用维护带 来了很大的麻烦！ • 本文介绍一种专利设计的高磁力电磁搅拌辊，其 外形与常规设计完全相同，但电磁力却是常规设 计的2倍以上！