方坯连铸结晶器电磁搅拌参数的优化

#•最大电磁力随结晶器尺寸、铜管厚度的增加而增大，但较平缓；•最佳频率的左侧，曲线较陡，而右侧较平缓，考虑实际因素的影响，通常使用频率选在最佳频率的右侧理论分析表明，钢水的电导率和流速对最大电磁力的量值有较大影响，而对最佳频率影响不大。4．结晶器尺寸和浇铸参数对搅拌速度的影响4．1结晶器尺寸和电导率对搅拌速度的影响图5表示在B/常数下，结晶器尺寸对搅拌速度的影响。由图可见:•搅拌速度随结晶器尺寸增大而下降；•角速度的下降速度要比切向速度快得多。图6表示结晶器电导率对搅拌速度的影响。由图可见：•低电导率下的搅拌速度比高电导率的高得多；•对同一结晶器尺寸，低电导率下的搅拌速度约比高电导率的增大23%。Y—83%1ACS-»-63%lACS频率/Hz图5搅拌速度与结晶器尺寸的关系4．2浇铸速度对搅拌速度的影响图7表示浇铸速度和电流强度对搅拌速度的影响，由图可见：0.7400A•对同一结晶器尺寸，低电导率下的搅拌速度约比高电导率的增大23%。Y—83%1ACS-»-63%lACS频率/Hz图5搅拌速度与结晶器尺寸的关系4．2浇铸速度对搅拌速度的影响图7表示浇铸速度和电流强度对搅拌速度的影响，由图可见：0.7400A0.6”‘200A02-0r-0.01.02.0浇铸速度m/min图7浇铸速度对搅拌速度的影响•搅拌速度随浇铸速度提高而降低，但变化趋势较平缓；•搅拌速度随电流强度减小而降低，其影响较大。由此可见，相对电流强度，浇铸速度对搅拌速度的影响要小得多。值得提出的是，浇铸速度和电流强度（磁感应强度）的影响可以用公式（3）计算。MoldSize:250mmsq.图8不同钢种的搅拌4．3钢种对搅拌速度的影响不同钢种的物性系数如电导率、粘性等有所不同，在相同的磁感应强度下，搅拌速度也不同。图8表示不同钢种的搅拌速度与磁感应强度的关系。由图可见：•搅拌强度与磁感应强度大体成比例增加；•对碳钢而言，随碳含量增加，搅拌速度略为减小；•不锈钢的搅拌速度约为碳钢的60%。5．搅拌速度的控制结晶器内搅拌速度的控制基于两个事实：•为了获得高碳钢和高合金钢良好的内部质量，结晶器内需要强的搅拌速度，这导致弯月面附近的过强搅拌，引起铸坯表面缺陷。•浇注方式不同，对弯月面附近搅拌速度的要求也有所不同，对定径水口的敞开浇注，要求高的搅拌速度，而对SEN的保护浇注要求低的搅拌速度。图9表示不同结晶器构形的搅拌器中心平面和弯月面处的搅拌速度与MEMS电流强度之间的关系。由图可见：•无论是圆或方结晶器，在搅拌器中心平面处的搅拌速度比弯月面处的要大得多；•圆结晶器由于无角部且长度较短，其弯月面处的搅拌速度比弯月面的更大；•随电流强度的增加，搅拌器中心平面的搅拌速度与弯月面处的差别更大；•对SEN保护浇注，方结晶器弯月面处的角速度在大多数情况下不超过5转/秒；而对定径水口敞开浇注则在8〜9转/秒。6．MEMS对中心偏析的影响早期的实验研究和工业实践已经证明：•中心偏析与等轴晶率特别是细等轴晶有相当强的关系；•搅拌速度是决定等轴晶区大小和晶粒细化的关键因素。近期的实验研究和工业实践更进一步证明：•达到最大等轴晶率只需要比较适中的搅拌强度（搅拌速度），见图1；•为使高碳钢中心偏析显著减小，搅拌强度必须超过获得最大等轴晶区所需的最小值。当搅拌强度（搅拌速度）超过某个最小值之后，晶粒尺寸随搅拌强度的增加而急剧减小，见图10。由冶金机理可知，大量的细等轴晶沉降而充满粥状区，阻断了柱状晶向中心生长，从而避免因凝固搭桥产生的中心缩孔和中心偏析；也阻碍了钢水在柱状晶间的渗透和偏析槽的形成，从而消除了V形偏析。中心偏析由下列几个参数作为表征：0.00.51.00.00.51.01.52.025搅拌速度m/s图10晶粒尺寸与搅拌速度的关系•平均碳偏析率K。av•平均碳偏析率的标准偏差St．Dev。•中心碳偏析率的展宽，即（K-K）/K。maxminav图2、图11和图12分别表示在MEMS作用下，平均碳偏析率和平均碳偏析率的标准偏差及中心碳偏析率的展宽与电流强度的关系。由图可见，当电流强度超过获得最大等轴晶率所需的搅拌强度的最小值之后，平均中心偏析率等都随电流强度的增加而有较明显的减小。综上所述，MEMS不仅能改善铸坯表面和皮下质量及获得大的等轴晶率，而且也能显著地改善中心偏析，关键是要调整好MEMS的参数，使之能获得足够大的搅拌强度进而搅拌速度。以往把获得大的等轴晶率作为MEMS参数调整的标