连铸电磁搅拌研究

1 连铸与电磁搅拌理论随着用户对钢材质量提出越来越高的要求，使得提高铸坯质量成为连铸生产中的首要问题。

铸坯内部质量在很大程度上取决于铸坯内部是否呈现均匀而致密的等轴晶凝固组织。

但是在连铸坯实际凝固过程中，由于钢水冷却速度很快，造成铸坯凝固时柱状晶的发展，往往产生“搭桥”现象，带来缩孔偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷。

由于电磁场的作用具有非接触的特点，特别适合于高温钢水这种特殊场合，连铸机的电磁搅拌(electromagnetic stirring:ems)技术随之应运而生，它可以显著改善铸坯质量，因此在国内外受到高度重视并得到快速发展与广泛应用。

目前，炼钢厂连铸机电磁搅拌装置已经成为冶炼高性能品种钢水必不可少的设备。

电磁搅拌的工作原理基于电磁感应定律，载流导体处于磁场中就要受到电磁力的作用而发生运动。

就此而言，电磁搅拌的工作原理和异步电机相同, 搅拌器相当于电机的定子，钢水相当于电机的转子。

由电磁搅拌器的线圈绕组产生旋转磁场，在导电的钢水中产生感应电流,感应电流与磁场作用产生电磁力,对钢水起到了搅拌作用。

连铸电磁搅拌的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力来强化钢水的运动。

带有电磁搅拌器的结晶器结构形式如图1所示。

2 电磁搅拌对电源的特殊要求电磁搅拌系统由两大部分组成:电磁搅拌器和变频电源。

钢水之所以能被搅拌，是由于搅拌器线圈激发的交变磁场穿透到铸坯的钢水内，在其中产生感应电流，感应电流与磁场相互作用产生电磁力，电磁力作用在钢水体积元上，从而推动钢水运动。

其中感生电磁力与电流强度的平方成正比。

电流越大，中心磁感应强度越高。

一般情况下，结晶区电磁搅拌器要求中心磁感应强度幅值＞500gs;为保证达到磁感应强度要求，必须要有足够大的电流。

这就要求变频电源必须能够长时间提供大电流，通常要在达到400a以上。

电磁搅拌器作用在钢水中的电磁力和钢水搅拌的速度不仅与电流强度有关，而且受电源频率的影响很大。

频率的选择主要和结晶器铜管的导磁率、厚度、断面等因素密切相关，它们不仅影响最大电磁力的量值，选择不当还会弱化搅拌功率。

连铸电磁搅拌1.引言连铸技术是金属冶炼和加工过程中的重要环节，其目的是将高温熔融的金属连续不断地浇注成所需形状的固体金属件。

在连铸过程中，为了提高铸坯的质量和产量，人们引入了多种冶金技术和工艺，其中连铸电磁搅拌是近年来发展起来的一项重要技术。

2.电磁搅拌技术原理电磁搅拌技术是一种利用磁场力对金属熔体进行非接触式、低能耗的强化搅拌技术。

在连铸过程中，通过在钢水注入结晶器的过程中施加一个适当的磁场，使钢水在磁场的作用下产生旋转或流动，从而实现钢水的均匀混合和传热。

这种技术的应用可以显著提高铸坯的内部质量和表面质量，减少铸坯的缺陷和裂纹，从而提高了产品的成品率和力学性能。

3.连铸电磁搅拌的应用连铸电磁搅拌技术在多种金属材料的连铸过程中得到了广泛应用，如钢铁、铜、铝等。

在钢铁行业，连铸电磁搅拌技术主要用于提高方坯、板坯和圆坯的质量和产量。

通过对方坯进行电磁搅拌，可以显著减少中心疏松和偏析，提高其力学性能；对板坯进行电磁搅拌，可以提高其表面质量和尺寸精度；对圆坯进行电磁搅拌，可以提高其内部质量和生产效率。

在铜、铝行业，连铸电磁搅拌技术也得到了广泛应用。

例如，对铜合金进行电磁搅拌可以显著提高其成分均匀性和力学性能；对铝合金进行电磁搅拌可以改善其组织结构和力学性能，从而提高其抗拉强度和延伸率。

4.经济效益与社会效益连铸电磁搅拌技术的应用可以带来显著的经济效益和社会效益。

首先，通过提高铸坯的质量和产量，可以减少产品的废品率和生产成本，提高企业的经济效益。

其次，连铸电磁搅拌技术的应用可以显著降低能耗和减少环境污染，从而提高了企业的环保水平和社会形象。

此外，连铸电磁搅拌技术的应用还可以提高生产效率和生产能力，从而为企业创造更多的商业机会和竞争优势。

5.结论连铸电磁搅拌技术是一种重要的冶金技术，其在提高铸坯质量和产量、降低能耗和环境污染等方面具有显著的优势。

随着技术的不断发展和完善，连铸电磁搅拌技术的应用范围和效果将不断扩大和提高。

电磁搅拌技术在炼钢连铸机中的应用技术随着社会经济与科学技术不断的发展与完善，对连铸坯的质量提出了更高要求。

最近几年，建筑行业得到迅猛发展，人们越来越重视连铸坯的质量。

电磁搅拌技术在建筑领域中的应用进一步提高了连铸坯的质量，并且对于降低杂物质量和促进成分融合具有至关重要的作用。

磁场相互作用产生电磁力，对钢水起到搅拌作用。

是通过恒定磁场与运动的导电钢水相互作用，在钢水中产生感应电流，感应电流与磁场相互作用产生电磁力，此电磁力的方向恰好与钢水的运动方向相反，对钢水起制动作用，因此这种搅拌被称为电磁制动。

文章从多个角度就电磁搅拌技术在炼钢连铸机中的应用进行探究。

标签：电磁搅拌技术；连铸机；应用技术随着钢管连铸生产需求不断增加，我国对电磁搅拌连铸工艺的理论研究与实践研究不断加大，并且在各个领域中得到广泛应用。

超纯净钢的开发与应用对铸坯的质量与凝固组织提出了更严格的要求，电磁搅拌技术以其独特被广泛应用，对社会生产生活以及社会经济发展具有积极的促进作用。

1、电磁搅拌技术原理电磁搅拌的工作原理主要是依靠磁场，也就是说当电流变化时，线性感应电机的磁极和另一个极点会产生相同的电磁力，然后开始以恒定角速度切断熔金属，熔体内就会产生相应的感应电流。

当前我国对电磁搅拌技术的理论研究与实践研究还不够成熟，由于多方面因素限制在生产过程中还存在一些问题，并没有发挥出应有的效能。

从本质上来说，电磁搅拌技术就是使用电磁力迫使熔融金属产生平稳移动，减少外界因素对电磁场的影响。

同时使凝固过程熔熔金属的温度与浓度保持均匀，如果在凝固过程中受到其他因素影响或者操作失误等原因导致熔融金属浓度与温度都不符合相应要求，则就降低凝固过程的形核功和临界核半径。

只有保持熔融金属浓度与温度均匀化，才可以增加等轴晶的数量，最终实现晶粒细化的目的。

根据磁场的工作形式，电磁搅拌可以分为直线型与旋转型，结合生产实际情况与生产需求，使用不同的电磁搅拌形式，从根本上保证铸坯内外部分的质量，一般情况下，直线型电磁搅拌磁场方向与坯材表面的宽度保持水平，也就是说在铁芯的定子绕组上连接交流电，通过金属液产生感应电流与电磁转矩，进而提高铸坯质量。

连铸电磁搅拌器原理连铸电磁搅拌器是一种应用于连铸过程中的设备，通过电磁力的作用实现对铸坯温度和组织的控制。

它的原理是利用电磁感应和电磁力的相互作用，通过在连铸坯内部产生交变磁场，从而搅拌坯内的金属液，使其温度和组织均匀。

连铸电磁搅拌器主要由电磁线圈、电源和控制系统组成。

电磁线圈是通过电流产生磁场的装置，通常由多层螺线管组成。

电源主要用于提供电流，控制系统则用于控制电磁搅拌器的工作状态。

在连铸过程中，电磁线圈通过电流产生的磁场作用于铸坯内的金属液，从而达到搅拌的效果。

具体来说，连铸电磁搅拌器的工作原理如下：1. 电磁感应：当电流通过电磁线圈时，会在铸坯内产生交变磁场。

根据法拉第电磁感应定律，交变磁场会在金属液中产生涡流。

2. 涡流作用：涡流会在金属液中形成环流，这种环流会导致金属液受到电磁力的作用。

涡流的强度和方向与金属液的电导率、磁场强度和频率等因素有关。

3. 电磁力作用：涡流受到电磁力的作用，使金属液发生搅拌。

电磁力的大小和方向由涡流和磁场的相互作用决定。

通过调节电流和频率等参数，可以控制电磁力的大小和方向，从而实现对金属液的搅拌。

连铸电磁搅拌器的原理基于电磁感应和电磁力的相互作用，可以实现对连铸坯的温度和组织的控制。

通过搅拌坯内的金属液，连铸电磁搅拌器可以使铸坯的温度和组织更加均匀，提高产品的质量和性能。

此外，连铸电磁搅拌器还可以减少铸坯内部的气孔和夹杂物，提高产品的表面质量。

连铸电磁搅拌器是一种通过电磁力实现对连铸坯温度和组织控制的设备。

它的工作原理是利用电磁感应和电磁力的相互作用，通过在连铸坯内部产生交变磁场，对金属液进行搅拌。

连铸电磁搅拌器可以提高产品的质量和性能，使铸坯的温度和组织更加均匀。

它在连铸过程中具有重要的应用价值。

重钢方坯连铸结晶器电磁搅拌数值模拟及应用研究的开题报告一、选题背景及研究意义随着钢铁制造工艺的不断更新与发展，连铸技术已经成为制造优质钢铁的重要手段之一。

在连铸过程中，结晶器起着至关重要的作用，它直接关系到钢坯的质量及产品性能。

因此，如何优化连铸结晶器的工艺参数，提高结晶器温度场的均匀性和结晶器内流场的稳定性，是当今钢铁行业需要解决的重要问题。

电磁搅拌技术是一种通过施加电磁力对流体进行搅拌的方法，可以显著改善熔体流动状态，使其温度分布均匀，同时消除流动中产生的气泡、夹杂物等缺陷，提高钢坯的质量。

因此，在连铸结晶器中应用电磁搅拌技术，可以有效改进结晶器内流场的稳定性与均匀性。

本研究拟采用数值模拟方法，研究重钢方坯连铸结晶器电磁搅拌技术在结晶器内流场变化中的作用，分析电磁搅拌参数对结晶器温度分布的影响，探讨电磁搅拌技术在提高钢坯质量、优化结晶器工艺参数方面的应用前景。

二、研究内容1.建立重钢方坯连铸结晶器电磁搅拌数值模型2.对比分析结晶器内流场变化及温度分布的差异3.优化结晶器电磁搅拌工艺参数4.探究电磁搅拌技术在提高连铸钢坯质量中的应用三、研究方法和技术路线本研究采用数值模拟方法，建立重钢方坯连铸结晶器电磁搅拌数值模型；利用Fluent软件对结晶器内流场变化和温度分布进行数值模拟，并对不同电磁搅拌参数下的结晶器内流场和温度场进行对比分析；通过优化结晶器电磁搅拌工艺参数，提高连铸钢坯的质量，增加产量。

同时，通过理论分析，探究电磁搅拌技术在钢铁制造过程中的应用前景。

四、预期成果1.建立重钢方坯连铸结晶器电磁搅拌数值模型2.分析电磁搅拌参数对结晶器内温度分布和流场的影响3.探讨电磁搅拌技术在提高连铸钢坯质量的应用前景4.撰写1篇学术论文，撰写1份实验报告五、研究进度安排第1-2周：文献调研及相关技术知识学习第3-4周：建立数值模型、进行参数选择与网格划分第5-6周：对结晶器内流场和温度场进行数值模拟，并进行数据分析第7-8周：对比分析不同电磁搅拌参数下的结晶器内温度分布和流场的差异第9-10周：优化电磁搅拌工艺参数，并进行实验验证第11-12周：分析实验结果并进行讨论第13周：完成实验报告第14-15周：撰写学术论文六、预计存在的问题及解决方法可能存在的问题：数值模拟的结果与实验结果存在差异。

电磁搅拌技术在连铸中的应用近年来，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国内外电磁搅拌技术的发展概况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。

连铸钢液电磁搅拌技术已经历几十年的试验研究和发展的过程。

早在上世纪50年代，就由在德国Schorndorf和Huckingen半工业连铸机上。

进行了首例连续铸钢电磁搅拌的试验。

60年代，在奥地利Kapfenberg厂的Boehler连铸机上用于浇铸合金钢。

60年代末一些工作者还进行了结晶器电磁搅拌和二冷区电磁搅拌的实验。

1973年法国的一家工厂率先在其连铸机上安装了电磁搅拌器并投入工业应用，从而奠定了连铸电磁搅拌技术工业应用的基础。

1977年，法国的Rotelec公司开发了小方坯和大方坯结晶器电磁搅拌器并以Magnetogyr-Process 注册商标，将其商品化。

1979年，法国钢研院又在德国Dunkirk厂板坯连铸机上采用了线性搅拌技术，取得良好效果。

进入80年代后，电磁搅拌技术发展更快，特别是日本，发展更为迅速。

方坯连铸结晶器电磁搅拌的研究与应用王琪张兴利梁新维赵彻栗金刚（河北钢铁集团承德分公司技术中心）摘要：通过在承钢八流方坯连铸机上进行工业试验，系统的研究了结晶器电磁搅拌对连铸坯缩孔、中心偏析和纯净度的影响。

通过试验的逐步摸索，对电磁搅拌工艺参数逐步优化，明显改善了连铸坯质量。

关键词：结晶器电磁搅拌、连铸、铸坯质量1前言连铸坯的中心缩孔、中心偏析以及夹杂物等问题一直是影响铸坯内部质量的严重缺陷。

电磁搅拌作为控制凝固过程的有效手段在生产中得到了广泛的应用。

根据电磁搅拌的位置可分为结晶器电磁搅拌(M一EMS)、二冷电磁搅拌(S一EMS) 和凝固末端电磁搅拌(F一EMS)。

承钢炼钢厂于2006年引进结晶器电磁搅拌技术，通过在八流方坯连铸机上的使用，研究了结晶器电磁搅拌对连铸坯中心缩孔、中心偏析以及纯净度的影响，并对电磁搅拌参数进行了优化，使得连铸坯质量得到改善，满足了生产高质量品种钢的要求。

2试验方案及方法表1 连铸机主要技术参数2.1试验方案生产工艺流程:100t提钒转炉→100t炼钢转炉→110t LF精炼炉→八机八流方坯连铸机。

试验钢种为45钢，采用电磁搅拌和不采用电磁搅拌进行对比试验，研究铸坯缩孔、中心偏析及组织的变化。

通过改变电磁搅拌参数，对比不同参数下对铸坯质量的影响。

2.2试验方法（1）在连铸机电磁搅拌结晶器各流上分别采用不同参数的电磁搅拌和不采用电磁搅拌，在不同的温度、拉速下截取铸坯试样。

（2）对截取的铸坯试样进行切割、车铣、磨光、酸洗，做低倍检验，研究电磁搅拌对缩孔、偏析等铸坯质量的影响。

（3）对铸坯试样做化学成分分析。

（4）对铸坯试样做夹杂物分析。

3 试验结果和分析试验钢种为45，试验炉次中间包过热度15℃~40℃，拉速1.7m/min~2.0m/min，结晶器进出水温差4.8℃~6.9℃，电磁搅拌工艺参数见表2表2 承钢5＃连铸机生产试验钢的结晶器电磁搅拌器生产技术工艺参数3.1铸坯低倍检验分析结果见表3表3 有电磁搅拌铸坯的低倍检验评级结果后面的数字代表有无电磁搅拌，1代表有电磁搅拌，2代表无电磁搅拌。

电磁搅拌器在连铸上的优势与展望目前，电磁技术在钢铁生产流程中得到了广泛的应用，特别是在连续铸钢领域，突出表现为成熟技术的推广应用与新技术的开发和工业化。

连铸领域的电磁技术主要有：电磁搅拌、电磁制动、电磁铸造与软接触等。

电磁搅拌技术1952年，首先在连铸机结晶器下方安装了试验性的电磁搅拌装置。

二十世纪70年代以来，随着连铸技术的不断发展，连铸钢种的不断扩大，电磁搅拌技术已越来越受到人们的重视。

连铸过程采用电磁搅拌的主要作用是提高连铸坯的质量，例如去除夹杂物、消除皮下气泡、减轻中心偏析、提高连铸坯的等轴晶率。

因此，在浇铸断面较大的铸坯如大方坯、大板坯以及浇铸质量要求较高或易出现质量问题的钢种时，电磁搅拌技术便成为首选。

按照搅拌的位置不同，连铸电磁搅拌可分为结晶器电磁搅拌(M-EMS)、二冷区电磁搅拌(s-EMS)、凝固末端电磁搅拌(F—EMS)。

目前，方坯连铸应用较多的是结晶器电磁搅拌，有时为进一步提高质量，增加凝固末端电磁搅拌，即结晶器与凝固末端联合搅拌。

板坯连铸应用较多的是二冷区电磁搅拌。

近年来，板坯结晶器电磁搅拌技术的应用逐渐为各国钢铁企业所重视，特别是日本在这方面的开发与应用十分活跃。

我国连铸电磁搅拌技术的研究始于上世纪70年代，当时以自主开发为主。

从80年代中期开始，我国在引进特殊钢连铸机和板坯连铸机的同时，先后引进了不同位置和不同类型的电磁搅拌装置。

经过20多年的研究、开发与消化吸收，我国在电磁搅拌技术领域取得了长足的进步，目前已经完全能够承担搅拌器的设计、制造与工业应用，只是线圈导线外层缠绕的防水绝缘膜仍需从国外进口。

国内电磁搅拌器的生产厂家现在也处于激烈竞争的状态中，并与国外厂商争夺国内的搅拌器市场。

总体来说，电磁搅拌在电磁连铸技术领域中发展最为成熟，应用也最为广泛。

目前存在的主要问题是如何进一步提高电磁搅拌器线圈的使用寿命。

搅拌器在运行时线圈发热，需要循环水来冷却，由于循环水长时间的浸泡与冲刷，线圈表面的防水膜与绝缘膜会逐渐老化而失效，造成线圈的绝缘性能下降而产生漏电。

电磁搅拌技术在连铸优钢生产中的应用及分析摘要:为了提高特钢生产的品质,文章主要针对八钢70t电炉连铸,以及连铸电磁搅拌系统。

从技术特点、针对性的选型、功能介绍及效果对比等方面进行了全面的分析。

关键词:电磁搅拌;漏磁;钢液粘度1前言2006年初,八钢第二炼钢厂70t电炉根据公司下达的生产任务,通过内部挖潜针对优钢生产进行了新一轮的实验,取得了良好的效益,优钢生产产品质量较以前有了较大的进步。

但目前铸坯内部质量仍然存在一些问题。

2电磁搅拌器技术特点连铸电磁搅拌器具有以下特点:①采用低电压、大电流的设计方案,有效地防止高压峰值对绝缘的破坏。

②对L/D比值进行优化,适当加长搅拌器的长度。

③适当放宽电源频率范围。

④适当降低搅拌器安装位置,使弯月面附近的磁场尽可能小。

⑤采用纯净水直冷式电磁搅拌器,漏磁少,中心磁感应强度高,搅拌效果好。

3电磁搅拌结构的分类及性能比较从电磁搅拌器所处安装于连铸机位置分:结晶器电磁搅拌器;二冷区电磁搅拌器;凝固末端电磁搅拌器。

从电磁搅拌器所使用的冷却方式分:油―水冷却电磁搅拌器;水直接浸泡冷却式电磁搅拌器;空芯铜管纯水内冷式电磁搅拌器。

从电磁搅拌器所产生磁场形态分:旋转磁场电磁搅拌器;行波磁场电磁搅拌器;螺旋磁场电磁搅拌器。

现在方坯电磁搅拌普遍使用了结晶器电磁搅拌器,结晶器电磁搅拌器从结构上来讲又分为两类:结晶器内置式电磁搅拌器;结晶器外置式电磁搅拌器。

针对以上电磁搅拌各种不同方式,综合70t电炉连铸的现状,采用的是M-EMS,从结晶器电磁搅拌器的结构上采用了结晶器内置式电磁搅拌器。

4电磁搅拌的原理及分析连铸电磁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中的流动。

影响连铸电磁搅拌的冶金效果的主要因素在于①电磁搅拌器能否提供足够大的电磁推力。

②不同钢种的末凝固钢液需要多大的电磁推力。

③电磁搅拌的作用区域是否足够大。

④电磁搅拌的安装位置是否得当。

方坯连铸电磁搅拌的实验室模拟研究的开题报告1.研究背景方坯连铸过程中，由于金属流动受到多种因素的影响，容易出现铸坯表面凸起、凹陷等质量问题。

为了改善铸坯表面质量，提高连铸过程的稳定性和生产效率，研究人员提出了许多改进措施。

目前，应用电磁搅拌技术已成为改善铸坯表面质量的有效手段之一。

2.研究目的本研究旨在探究方坯连铸电磁搅拌技术对铸坯表面质量的影响，并通过实验模拟研究来探究不同搅拌参数（如搅拌电流强度和频率等）对铸坯表面形貌的影响，为方坯连铸电磁搅拌技术的应用提供理论依据。

3.研究内容本研究将通过实验室模拟研究的方式探究以下内容：（1）方坯连铸电磁搅拌技术的原理和应用情况；（2）方坯连铸电磁搅拌的实验室模拟装置的设计和制作；（3）在实验室模拟装置中，通过控制不同的搅拌参数，如搅拌电流强度和频率，来研究它们对铸坯表面形貌以及浸润性等指标的影响；（4）通过分析实验数据和图像，总结不同搅拌参数对铸坯表面形貌和浸润性的影响规律，并提出相应的结论和改进措施。

4.研究方法本研究将采用以下研究方法：（1）文献综述：搜索和阅读相关文献，了解方坯连铸电磁搅拌技术的原理、应用情况和研究进展等。

（2）设计并制作方坯连铸电磁搅拌实验室模拟装置，在模拟装置中进行不同搅拌参数下的模拟实验。

（3）记录模拟实验时铸坯表面形貌和浸润性的数据和图像。

（4）通过数据分析和图像处理，总结不同搅拌参数对铸坯表面形貌和浸润性的影响规律，并提出相应的结论和改进措施。

5.预期成果本研究预期能够探究出方坯连铸电磁搅拌技术对铸坯表面质量的影响规律，研究出不同搅拌参数对铸坯表面形貌和浸润性的影响，并提出相应的结论和改进措施。

该研究成果可为方坯连铸电磁搅拌技术的应用提供理论依据，具有重要的理论和应用意义。