电磁搅拌在钢水连铸中的应用

连铸电磁搅拌技术的应用分析作者：邱刚来源：《价值工程》2014年第07期摘要：连铸电磁搅拌技术在冶金行业已得到非常广泛的应用，推动了冶金行业的发展。

笔者详细分析了五种不同类型的电磁搅拌技术。

阐述当前学界在连铸电磁搅拌技术上取得的成果，并简要阐述冶金行业的未来发展方向。

关键词：电磁搅拌技术；冶金行业；钢铁；质量；电磁力中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）07-0043-040 引言早在19世纪六七十年代，亚瑟和达勒恩就提出了以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸概念。

亚瑟倡导采用底部敞开、垂直固定的厚壁铁结晶器与中间包相连，施行间歇式拉坯。

而达勒恩则提出采用固定式水冷薄壁铜结晶器施行连续拉坯、二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂直存放装置。

到20世纪二三十年代，连铸过程开始广泛运用于有色金属行业，尤其是铜和铝。

连铸技术迅速发展起来。

随着连铸技术的发展和广泛应用，连铸坯的质量和品质受到了人们的广泛关注，提高连铸坯的质量成为连铸生产中重点关注的问题之一。

而电磁搅拌技术运用于连铸生产可以有效控制钢液凝固过程中的流动、传热、传质等现象，可以有效改善连铸坯的内部组织结构和表面质量，提高连铸坯质量。

因此，连铸电磁搅拌技术成为国内外学者研究的热点。

我国独立进行连铸电磁搅拌技术研究始于20世纪70年代，以自主开发为主。

到了80年代中期，改革开放逐渐深入，开始引进特殊钢连铸机和板坯连铸机，引进各种类型的电磁搅拌装置。

经过三四十年的吸收和研究，我国的连铸电磁搅拌技术得到了长足发展，目前已经能完全自主承担搅拌器的设计、生产、应用，但是，电磁搅拌器的线圈却仍旧依赖进口，提高其使用寿命是当前连铸电磁搅拌技术发展的重要内容之一。

电磁搅拌器在运转过程中，线圈会发热，必须使用循环水降温，而线圈长期浸泡在循环水中或是经受循环水的冲刷，很容易导致线圈表面的防水膜和绝缘膜损坏、失效，进而导致漏电现象的发生。

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。

钢铁冶炼中的电磁技术研究随着工业化的不断发展，钢铁工业成为了国民经济的重要支柱之一，而电磁技术的应用使得钢铁冶炼过程更加智能化、高效化。

本文将介绍电磁技术在钢铁冶炼过程中的应用及其研究进展。

一、电磁技术在钢铁冶炼中的应用1. 电磁感应加热技术电磁感应加热技术是通过改变磁场强度和频率，在钢铁冶炼场景中加热金属材料，用来加速钢铁材料的熔化过程。

该技术具有加热速度快、能耗低、加热均匀等优点，被广泛应用于钢铁熔炼、热处理等领域。

2. 磁悬浮技术磁悬浮技术是指利用电磁力作用使物体悬浮在磁场中的技术。

在钢铁冶炼中，磁悬浮技术可用于提高钢铁液的纯度和透明度，加速冷却时间，提高钢铁质量和生产效率。

3. 电磁搅拌技术电磁搅拌技术是指利用电磁力作用在钢液中引入电流，强迫金属液体产生对流和搅拌的技术。

该技术可用于改善钢铁内部组织结构，提高钢铁品质，减少非金属夹杂物和气孔等缺陷。

4. 电磁铸造技术采用电磁技术进行钢铁铸造，在铸造过程中对铸造材料加热和搅拌，从而实现更快更高效的铸造过程。

该技术可用于提高铸造件的密度、结合度，在提升生产效率的同时，也能降低铸造件的缺陷率。

二、电磁技术在钢铁冶炼中的研究进展1. 磁悬浮技术在钢铁冶炼领域的应用目前，磁悬浮技术在钢铁冶炼工业领域的应用正变得越来越普遍。

Bechtel公司研制出一种基于磁悬浮技术的新型连铸机，该技术可大大减少钢铁生产过程中的不良因素和废品率，增加了生产效率。

2. 电磁隔渣技术的发展传统的钢铁冶炼过程中，会产生大量的隔渣。

电磁隔渣技术是一种旨在减少隔渣量、减少水污染以及降低成本的新型技术，该技术基于电磁感应、电磁场辅助和动态隔渣理论，可以在传统冶炼中取代高消耗的物理隔渣器，大幅提升钢铁质量，并能将含钢的渣料回收利用。

3. 磁流变技术的应用磁流变技术是一种利用磁场来改变流体的物理性质的技术，其特点是可以自动地控制流体的流量和流动方向，提高工作效率。

在钢铁冶炼过程中，磁流变技术可用于提高炉缸式发动机的热效率，从而降低温室气体排放量。

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。

电磁场在金属铸造中的应用随着近年来工业技术的发展电磁场在金属铸造业中得到了广泛的应用。

电磁铸造技术因具有高密性、可控性、响应性、清洁性及能量利用率高等特点使得它在金属铸造中有着广泛的前景。

本文主要对电磁场在金属铸造中的应用展开论述从而促使进一步发挥它在金属铸造业的的作用，最终达到能量的最大化利用。

标签：电磁场；电磁搅拌技术；金属铸造电磁场在金属铸造的得到应用的主要原因是金属是电的良好导体并且它能在金属在磁场和电流的综合作用下金属内部产生了电磁力。

在产生电磁力的情况下进行人为干预，利用电磁力对融化金属进行传输和非接触下搅拌及形状控制从而达到金属铸造的预期效果。

电磁技术在金属铸造中的应用将会对金属铸造业产生积极的促进作用1 电磁搅拌技术及其应用（1）电磁场的攪拌技术。

电磁搅拌技术的原理是：当金属在熔化炉中呈液体状态时，液体中产生感应电流，人们利用不同形式的磁场发生装置通过对电流和磁场的作用产生的电磁力进行控制。

通过电磁力对连铸过程中的钢水的流动性、传热和凝固过程的控制，使钢水的流动性、传热和凝固过程按照人们预想的状态进行，从而使钢的清洁度得到提高，铸造毛坯的等轴晶区偏析得到降低，中心疏松的症状得到较少，以及在铸造过程中容易造成的缺陷均得到了有效的解决，实现了铸造出的毛坯达到了优质、高等级的目地。

（2）电磁搅拌技术的应用及使用现况。

人们通过电磁对液态金属的水平、竖直向上、竖直向下的不同方向进行搅拌，对不同的电磁搅拌下的铸造毛坯的清洁程度检测试验。

试验通过三维有限元磁流体数值模拟对不同方向电磁搅拌后的铸造毛坯进行检测的方法，发现竖直向上的电磁搅拌方式可以减少钢液的深度有利于钢液中杂物的上浮，改善了铸造毛坯的质量。

通过试验发现，电磁搅拌对减少等轴晶区偏析，去除有害杂质，净化钢水等方面有着非常显著的优点。

但如果电磁搅拌器的安装位置不正确导致搅拌强度过大时就会时这些优点大打折扣。

经过多年的生产实践论证，弯月面波动是连铸毛坯缺陷的主要因素，而电磁搅拌器的安装位置不正确是造成弯月面的主要原因。

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。

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。

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。

电磁搅拌技术在合金钢连铸机中的研究与应用张秀荣(特殊钢厂)摘 要:介绍了电磁搅拌工艺技术的工艺流程和工艺原理,通过试验确定电磁搅拌应用优越性,使用后获得了良好冶金效果,铸坯质量显著提高。

关键词:合金钢连铸 电磁搅拌装置 组织 质量0 前言特殊钢厂第二连铸车间是2002年建成投产的合金钢连铸车间,主要生产优质结构钢、合金结构钢、齿轮钢、轴承钢、锚链用钢等特殊钢种,年生产能力为40万t 。

随着连铸生产技术的不断发展,对铸坯质量的要求也越来越高。

提高合金钢市场竞争力,尤其是轴承钢、齿轮钢、R4级海洋系泊链钢等特殊钢中的市场占有份额和知名度,已经成为合金钢连铸生产过程中的最重要问题之一。

电磁搅拌技术的开发研究应用势在必行,它是提高连铸坯质量的重要保证手段。

电磁搅拌技术是改善金属凝固组织,提高产品质量的有效手段。

自20世纪60年代以来,电磁搅拌(E M S)作为一项新技术在世界主要发达国家开始应用于连铸生产中,我国自20世纪70年代初开始研究此项技术,至今已取得较大突破。

因此合理采用E M S 技术能有效细化铸坯晶粒,减少中心偏析和中心疏松,大大提高等轴晶率,并最终提高合金钢连铸坯的质量和成材率。

1 技术研究1.1电磁搅拌安装工艺流程图图1 电磁搅拌安装工艺流程作者简介:张秀荣(1977-),女,2000年毕业于山东广播电视大学机械设计与制造专业。

现为特殊钢厂炼钢检修车间机械工程师,主要从事设备技术管理工作。

1.2 旋转磁场电磁搅拌线圈主要技术参数(表1)表1 旋转磁场电磁搅拌线圈主要技术参数结晶段型号:DJ M R-2630W 凝固末端型号:DJ FR -2630视在容量:436kVA 视在容量:400kVA 线电压:420V 线电压:420V 电流:600A 绝缘等级:F 级电流:550A 绝缘等级:F 级频率:2~4.5H z频率:8~16H z铜套中心磁感应强度幅值 500GS内圈中心磁感应强度幅值 600G S冷却水压力:0.3~0.7M Pa 冷却水压力:0.3~0.7M Pa 冷却水流量:24m 3/h 冷却水流量:24m 3/h 外型尺寸:外径 1120mm 、内径 740mm 、高530mm外型尺寸:外径 780mm 、内径 460mm 、高760mm1.3 工艺原理电磁搅拌技术是为了改善铸坯质量,其原理为:当连铸坯(导体)经过电磁搅拌器(运动着的磁场)时,在铸坯内产生感应电流,此感应电流与运动磁场相互作用,在铸坯内产生电磁力,此电磁力可以对铸坯内的液体搅拌。

连铸电磁搅拌是一种应用于连铸过程中的一种技术，它通过在铸模中加入电磁感应线圈，利用电磁场对流体金属进行搅拌和剪切，从而改善了铸坯的组织和性能。

连铸电磁搅拌的主要作用有以下几个方面：
1. 改善铸坯均匀性：在非均匀冷却和凝固条件下，熔体中的包含气泡、夹杂物和浮渣等杂质会聚集在坯内部的某些位置，导致铸坯不均匀。

电磁搅拌可以有效地打破熔体表面张力，促进熔体的混合和扩散，使得坯内的气泡、夹杂物和浮渣分布更均匀，从而改善铸坯的质量。

2. 促进晶粒细化：在铸造过程中，熔体的流动状态对晶粒的形成和生长具有重要影响。

电磁搅拌可以产生流体的强剪切力和涡流，使得熔体进行快速混合，从而促进晶粒的细化和均匀分布。

3. 改善铸坯中的偏析：熔体在凝固过程中往往存在着组分偏离的现象，这导致铸坯中某些部位组成不均匀。

电磁搅拌可以加快熔体的混合速度，减少组分的偏析，改善铸坯的组织和均匀性。

4. 提高产品质量：连铸电磁搅拌技术可以改善铸坯的组织和性能，使得产品的质量得到提高。

同时，它还可以降低生产成本，提高生产效率，是一种非常有价值的先进铸造技术。