板坯连铸高磁力电磁搅拌辊

高磁场板坯二冷区电磁搅拌辊在碳素结构钢连铸上的应用研究【关键词】碳素结构钢；连铸；二冷区；电磁搅拌辊0 前言普碳钢已逐步趋向低合金的优质碳素结构钢钢发展，由于多种原因，现在碳素钢的连铸板坯中不同程度地存在着一些质量问题，如果能将二冷区电磁搅拌技术成功地运用于碳素钢连铸，将很大程度推动连铸电磁搅拌技术的进步。

1 高磁场板坯二冷区电磁搅拌辊应用连铸条件及主要技术1.1 连铸机主要技术参数1.2 电磁搅拌的选择为满足大断面连铸坯的使用，电磁搅拌辊采用湖南中科电气的两项专利技术：（1）高磁场板坯二冷区电磁搅拌辊电磁搅拌辊的结构由一个固定的激发磁场感应器、起调节作用辊套、接线盒及冷却水路构成。

感应器主要由铁芯及线圈组成，采用纯净水直接冷却，对线圈绝缘性能要求较高，辊套由非磁高强度耐热合金钢制成。

在辊套与感应器之间加装有带缺口的防漏磁屏蔽环，磁屏蔽环的缺口面为工作面，从而极大增强电磁搅拌辊运行时产生的中心电磁推力，其推力比国外同类产品约大1.7-2.5倍。

（2）二冷区电磁搅拌辊支撑装置辊面长度超过2000mm的电磁搅拌辊的机械强度明显不够，极易使辊套变形甚至断裂等。

采用图2支撑结构后，明显改善了其承受的最大弯曲应力，强度的增强使辊套很大程度得到减薄同时是磁场加强，使电磁搅拌辊能够应用于各种断面的连铸机。

3 连铸工艺条件和电磁搅拌参数对碳素结构钢连铸冶金效果的影响3.1 试验钢种及参数3.2 高磁场板坯二冷区电磁搅拌辊对碳素结构钢连铸坯的影响3.2.1 形成等轴晶区二冷区的电磁搅拌辊可以扩大铸坯内部等轴晶区的面积，给定连铸工艺制度条件下，搅拌位置决定了柱状晶和等轴晶厚度之比。

图4为低倍上有明显的方框形白亮带（负偏析带），这是使用sems 搅拌后钢液运动对凝固前沿冲刷后出现的，白亮带以外代表电磁搅拌辊搅拌之前已凝固坯壳的厚度，白亮带以内为磁搅拌器搅拌之后未凝固钢液的厚度。

电磁搅拌辊的安装位置决定了铸坯内部的最大等轴晶区面积，安装位置处凝固率越低，sems所能形成的最大等轴晶区域就越大，反之则越小。

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。

板坯连铸电磁搅拌技术岳阳中科电气有限公司2007年7月23日目录一、电磁搅拌工作原理 (03)二、电磁搅拌冶金机理 (04)三、电磁搅拌参数设计 (05)四、板坯电磁搅拌型式及其特点 (08)主要型式及特点 (08)三种类型主要特点 (09)对连铸机结构要求 (09)五、板坯电磁搅拌流场 (11)钢液流动形式 (11)钢液流动影响区域 (12)六、电磁搅拌安装位置 (12)七、冶金效果 (14)冶金机理 (14)不锈钢冶金效果 (14)八、搅拌器的主要作用 (18)板坯连铸电磁搅拌技术一电磁搅拌工作原理由于板坯连铸机的结构特点，目前处于实用的板坯连铸二冷区电磁搅拌器大都采用行波磁场搅拌器。

行波磁场搅拌器由平面感应器和非磁不锈钢壳体构成。

平面感应器和直线电机一样，都由普通旋转电机的定子演变而来。

设想将旋转电机定子在一侧顺轴向剖开并展平，即形成平面感应器或直线电机，见图1。

使原来沿圆周旋转的旋转磁场变成向一个方向行进的行波磁场，铸坯则替代电机的转子，从而构成单边行波磁场搅拌器（Single side Travelling field stirrer: STS）。

如果在STS上面再加一个感应器，即构成双边行波磁场搅拌器（Double side Travelling field stirrer: DTS）。

1—电机；2定子；3转子；4铸坯；5搅拌器感应器图1 旋转电机演变成行波磁场搅拌器图2 板坯S-EMS工作原理二冷区电磁搅拌器的工作原理如图2所示。

简单地说，在板坯二冷区布置一对行波磁场搅拌器，激发向一个方向行进的行波磁场。

该行波磁场在铸坯内感生感应电流，感应电流与外加磁场相互作用，在铸坯的钢水内产生电磁力，即=⨯电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，推动钢水向一个方向运动。

值得注意的是钢水流动方向始终和行波磁场方向相一致，如行波磁场方向倒向，钢水也随之改变流动方向。

二电磁搅拌冶金机理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几点：a）改变凝固过程的动力学条件（即机械模型理论）；b）改变凝固过程中热力学条件（即热模型理论）；c）改善凝固过程的物质迁移条件。

1.什么叫电磁搅拌(简称EMS)?大家知道，一个载流的导体处于磁场中，就受到电磁力的作用而发生运动。

同样。

载流钢水处于磁场中就会产生一个电磁力推动钢水运动，这就是电磁搅拌的原理。

电磁搅拌是改善金属凝固组织，提高产品质量的有效手段。

应用于连续铸钢，已显示改善铸坯质量的良好效果。

早在1922年就提出了电磁搅拌的专利。

论述了流动对金属结构、致密性、偏析和夹杂物等方面的影响。

1952年开始在钢厂连铸机二次冷却区装置电磁搅拌的试验。

随着连铸技术的发展，为改善连铸坯质量，人们对电磁搅拌结构、类型、搅拌方式和冶金效果进行广泛深入研究，使电磁搅拌技术日益成熟，得到了广泛的应用。

2.电磁搅拌器有哪几种类型?电磁搅拌器型式和结构是多种多样的。

根据铸机类型、铸坯断面和搅拌器安装位置的不同，目前处于实用阶段的有以下几种类型。

(1)按使用电源来分，有直流传导式和交流感应式。

(2)按激发的磁场形态来分，有：恒定磁场型，即磁场在空间恒定，不随时间变化；旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定速度向一个方向作直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴作螺旋运动。

目前，正在开发多功能组合式电磁搅拌器．即一台搅拌器具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。

(3)按使用电源相数来分，有两相电磁搅拌器，三相电磁搅拌器。

(4)按搅拌器在连铸机安装位置来分，有结晶器电磁搅拌器、二次冷却区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。

3.电磁搅拌技术有何特点?与其他搅拌钢水方法(如振动、吹气)相比，电磁搅拌技术有以下特点：(1)通过电磁感应实现能量无接触转换，不和钢水接触就可将电磁能转换成钢水的动能。

也有部分转变为热能。

(2)电磁搅拌器的磁场可以人为控制，因而电磁力也可人为控制，也就是钢水流动方向和形态也可以控制。

钢水可以是旋转运动、直线运动或螺旋运动。

可根据连铸钢钢种质量的要求，调节参数获得不同的搅拌效果。

(3)电磁搅拌是改善连铸坯质量、扩大连铸品种的一种有效手段。

l连铸电磁搅拌器标准-回复什么是连铸电磁搅拌器?连铸电磁搅拌器是一种应用电磁原理的金属连铸设备，用于提高连铸坯的质量和均匀度。

它通过在液态金属中施加电磁力来搅拌金属流动，使得熔融金属的组织更加均匀，非金属夹杂物被搅至铸坯表面，从而提高产品的质量。

连铸电磁搅拌器的原理是什么？连铸电磁搅拌器通过在导体线圈中通电产生的磁场来实现搅拌作用。

当电流通过导体线圈时，产生的磁场作用于熔融金属中的电流，从而产生电磁力。

电磁力可以搅动液态金属的流动，并改变其流动方式和速度，使熔融金属更均匀地分布在整个连铸结晶过程中。

连铸电磁搅拌器有哪些优势？1. 提高产品质量：连铸电磁搅拌器能够将熔融金属中的夹杂物、气泡和其他不均匀物质搅至铸坯表面，从而减少铸坯中的缺陷和气孔，提高产品的质量。

2. 增加连铸速度：连铸电磁搅拌器可以提高铸机的冷却功能，减少结晶过程中的温度梯度，从而使连铸速度得到提升。

3. 降低能耗：相比传统的机械搅拌方法，连铸电磁搅拌器可以在搅拌效果相当的情况下节约能源，减少设备的运行成本。

4. 减少工艺调整时间：连铸电磁搅拌器能够在连铸过程中实时调节搅拌强度和位置，从而减少停机调整的时间，提高生产效率。

5. 便于自动化控制：连铸电磁搅拌器可以与自动化控制系统配合使用，实现连铸过程的智能化和自动化，提高生产线的管理和控制水平。

连铸电磁搅拌器的使用注意事项：1. 导体线圈的选择和布置应根据具体连铸设备的特点和要求来确定，确保搅拌力的均匀分布和合适大小。

2. 连铸电磁搅拌器应视具体生产情况进行调整，在不同的连铸条件下，合理选择搅拌强度、频率和时间，以达到最佳的搅拌效果。

3. 在连铸电磁搅拌器工作过程中，应定期检查设备的工作状态、散热情况和线圈的磨损程度，及时进行维护和更换。

4. 连铸电磁搅拌器的使用应严格按照操作规程进行，操作人员需要经过专业培训，熟悉设备的操作方法和安全注意事项。

总结：连铸电磁搅拌器是一种先进的连铸设备，采用电磁搅拌原理，可以提高产品的质量和均匀度，同时增加连铸速度，降低能耗，减少工艺调整时间，并便于自动化控制。

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。

电磁搅拌技术在连铸机上的应用及其对铸坯质量的影响摘要：连铸电磁搅拌装置能有效地改善铸坯的内部组织结构，提升表面的质量，减少中心偏析和中心疏松，基本消除中心缩孔和裂纹，大大增加等轴晶率，是生产高碳钢的必要设备，因而广泛应用于各种方坯连铸机上。

电磁搅拌能够实现无接触能量的转换，即不予钢水接触就可以将电磁能转换为钢水的动能和部门热能，并且可人为调节电磁流的方向及钢水搅拌方向，从而生产出符合不同钢种需求的板坯，对改善板坯质量有重要的作用。

鉴于此，本文对电磁搅拌技术在连铸机上的应用及其对铸坯质量的影响进行分析与探讨。

关键词：电磁搅拌技术；连铸机；二冷配水；铸坯质量1.电磁搅拌技术原理和分类电磁搅拌器相较于三相异步电动机工作原理相同，三相电源提供电力支持，在磁极中形成旋转磁场。

通过搅拌装置的钢液，磁场会产生电磁力矩作用在钢液上，围绕着注流断面轴心旋转运动。

电磁力方向是由磁场磁极变化方向所决定，任意两相电源界限交换，即可改变电磁力方向，结合搅拌工艺要求，灵活调整电磁搅拌方向。

通过控制钢液对流、传热和传质过程，促使钢液过热度均匀，打破树枝晶，促进钢液中的气泡和杂质上浮，加剧等轴晶形成。

通过此种方式，可以改善中心疏松、缩孔和中心偏析问题，切实提升铸坯内在质量和表面质量。

就电磁搅拌器类型来看，依据不同安装位置划分为三种：①二冷区电磁搅拌器，在连铸机的二冷段位置安装，有足辊下搅拌器。

②结晶器电磁搅拌器，在连铸机结晶器的位置上安装，跨于足辊和结晶器的搅拌器也属于此类范畴。

③凝固末端电磁搅拌器，在接近连铸机凝固末端区域安装。

④中间包加热用电磁搅拌器，此类电磁搅拌器在连铸机中应用，促使钢液温度始终保持在中间包液相温度的10~25℃范围内，在应用范围较广，无论是投资还是成本都远远小于等离子加热方式，二次冶金效果较为可观。

1.电磁搅拌工艺对于连铸工艺的影响电磁搅拌装置的应用，铸坯可以获得中心较宽的等轴晶带，对于改善中心偏析和中心疏松等问题效果显著。

连铸生产中的电磁搅拌技术随着连铸技术的应用和发展，连铸坯的质量越来越受到重视。

近年来，超纯净钢的开发和应用对铸坯的质量、凝固组织和成分均匀化提出了更高的要求。

电磁搅拌技术对提高铸坯的等轴晶率、细化凝固组织、降低夹杂物含量并促进成分均匀化、改善铸坯内部、表面和次表面质量具有重要作用。

1.电磁搅拌的工作原理电磁搅拌的工作原理十分简单，如同由两相或三相电流驱动的、能产生交变磁场的线性感应马达。

电流发生相变时，磁场从一极到达另一极，并同时产生电磁推力，将液态钢水向磁场运动的方向推动。

这样，可以通过电流相位变化来选择方向，也可以通过电流密度和频率来调整推力大小。

2.电磁搅拌装置2.1电磁搅拌装置的分类电磁搅拌装置可分为水平旋转搅拌器和线性搅拌器两大类。

而线性搅拌器又可细分为垂直、水平线性搅拌器。

水平旋转搅拌器围绕铸流设置，其运转象一个异步旋转电机的定子，驱动钢液水平旋转，多用于园坯、方坯和小矩形坯。

垂直线性搅拌器靠近铸流侧，其运转象一个线性异步电机的定子，钢水沿垂直方向旋转运动，适合于大断面的矩形坯；水平线性搅拌器安装在铸坯侧，其运转象一个平直定子，在板坯内弧侧熔池内产生水平方向的磁场，推动钢水运动。

2.2电磁搅拌装置的布置电磁搅拌装置的布置位置有四种∶中间包加热用电磁搅拌(H—EMS)、结晶器电磁搅拌(M—EMS)、冷却段电磁搅拌(S—EMS)和凝固段电磁搅拌(F—EMS)。

?H—EMS∶使连铸过程中钢水的过热度保持在30~40摄氏度，其突出特点是利用非金属夹杂物与金属液之间导电性的差异，实现两者的分离。

1996年日本川崎制铁水岛厂在浇铸不锈钢时采用了此技术，生产的铸坯总氧含量低于0.001%，比采用传统中间包生产的铸坯减小2倍，夹杂物减少一半，不锈钢热轧和冷轧板卷缺陷减少了60%；?M--EMS∶一般安装在结晶器下部，用于减少表面缺陷、皮下夹杂物、针孔和气孔，改善凝固组织，降低表面粗糙度，增加热送率，扩大钢种。

板坯连铸机结晶器内电磁搅拌技术摘要：连铸电磁搅拌技术在冶金工业中的应用可以提高钢坯的质量，降低成本消耗，提高连铸钢的等级，降低了芯部收缩，避免了芯部偏聚，改善了铸锭内等轴晶粒。

因此，将电磁搅拌技术引入到炼钢生产中，将大大提升炼钢产品的品质，为炼钢工业带来新的生机。

今后，工业计算机控制技术将与连铸电磁搅拌技术、冶金技术、信息技术等相融合，开拓冶金产业发展新方向，逐渐实现了电磁搅拌的可视化和自动化。

同时，要充分利用新设备和新技术，大力研发新设备和新技术，以增加产品的技术含量和产品的使用效率；节能减排，节能增效，高质量钢铁产品的产量不断增加，为中国钢铁行业与国际接轨做出了重要贡献。

关键词：板坯连铸机；结晶器；电磁搅拌技术引言连铸坯的中心偏析、夹杂物和中心收缩是连铸坯的关键问题，严重影响连铸坯的内部质量。

电磁搅拌是最常用的连铸技术，它可以通过电磁力优化和消除模具中钢水的过热。

电磁搅拌后，坯料的等轴晶粒率显著提高，使坯料固化良好，提高了产品性能。

本发明可以有效地解决连铸坯的中心收缩和清洁度问题。

1结晶器电磁搅拌及连铸坯概述连铸坯是由钢水通过连铸机制成的坯段。

连铸技术可以简化从钢水到钢坯的整个生产过程，而无需连铸。

因此，连铸坯具有生产成本低、金属获取率高、劳动条件好等一系列优点。

目前，连铸坯已成为轧制生产的重要原料。

但是连铸坯也存在一些缺陷。

例如，一般孔隙率、中心孔隙率、一般点偏析、皮下气泡、铸锭偏析、边缘偏析、内部气泡、残余收缩、剥落、白点、轴向晶体裂纹、非金属夹杂物和芯部裂纹。

在低倍率检查中，可能会出现中心气孔、收缩、中心偏析、表面角裂纹和表面边缘裂纹等缺陷。

电磁搅拌是通过在铸坯液空腔中产生的电磁力来强化钢液在空腔中的移动，进而强化了钢液的传热、对流和传质，进而实现对铸坯的凝结进程的控制，这对改善铸坯的品质具有重要的意义。

目前，模具电磁搅拌是最常见的设备，适用于各种连铸机。

它可以改善钢坯的表面质量，细化晶粒尺寸，减少钢坯的夹杂物和中心孔隙率。

1号板坯连铸机二冷区电磁搅拌技术在连铸设备正常运行和连铸工艺稳定的前提下，采用二冷区电磁搅拌，借助电磁力强化铸坯中液相穴内未凝固钢液的运动，从而改变钢水凝固过程中的对流、传热和传质过程，使钢液的凝固与铸坯冶金凝固机理相吻合，从而提高铸坯等轴晶率，减轻中心偏析、中心缩孔、中心疏松，改善铸坯内部质量。

板坯连铸机二冷区电磁搅拌要获得良好的冶金效果，搅拌位置、搅拌区有效作用长度和搅拌参数的选择至关重要。

而最佳搅拌位置和搅拌区有效作用长度的确定需综合考虑生产钢种、铸坯断面、过热度、拉坯速度、冷却制度、冶金长度和铸机结构等。

11号板坯连铸机二冷区电磁搅拌型式板坯连铸机二冷区电磁搅拌的型式主要有三种，单边行波磁场型、双边行波磁场型和辊式行波磁场型。

单边行波磁场型在内弧侧的支撑辊后面沿拉坯方向布置一台行波磁搅拌器，激发垂直向下或向上的行波磁场，内弧侧钢液由凝固前沿向下或向上流动，外弧侧钢液向上或向下流动，形成单一的环流，环流中心偏向内弧。

双边行波磁场型是在内外弧的宽面上沿板宽方向水平布置一对搅拌器，激发方向相同水平行进的磁场，导致钢液沿板宽向一个方向流动，冲击窄面坯壳后分裂成上下两股流动，在有效搅拌区上下各形成一个环流。

但上环流区相对下环流区钢液温度高，粘性小，因而上环流区比下环流区要大。

辊式行波磁场型，又称电磁搅拌辊型，使用4个搅拌辊在内外弧组成两对，若上下两对搅拌辊的有效搅拌区的流动方向一致，则形成两个蝶形流动；若上下两对搅拌辊的流动方向相反，则在两对辊之间形成一个大的环流，而在上一对辊的上方和下一对辊的下方又各形成一个小环流，3个环流中心的流速为零。

板坯连铸机二冷区电磁搅拌三种型式优缺点比较如表1所示。

由表1可看出，电磁搅拌辊型安装灵活，不需改变辊列结构，不需改变扇形段设计，是其他两种类型电磁搅拌不可比拟的。

根据1号板坯连铸机扇形段的辊子布置状况和二冷区电磁搅拌型式的生产应用反馈，确定1号板坯连铸机二冷区电磁搅拌采用电磁搅拌辊型式。