连铸机结晶器电磁搅拌的使用效果分析

连铸机结晶器电磁搅拌的使用效果分析

马钢第三级辊2#连铸机是采用奥钢联设技术的6台式压缩机。它由140mm组成，140mm。于2002年3月完成。采用结晶装置电磁干燥技术（ss）。主要生产低碳、中碳和低合金冷铬钢。随着2#连铸机品种不断开发,对连铸坯质量及电磁搅拌(EMS)的效果要求也不断提高。为此,研究结晶器电磁搅拌,优化参数,以提高EMS的应用效果及连铸坯质量。1马钢mems特性参数的确定电磁搅拌器激发产生的磁场有一定的运动速度,而且有方向的交替变化,当它们切割钢水时,就会产生感应电流J。磁场感应强度B和磁场强度H有如下关系:B=μ0H感应电流与磁场相互作用产生电磁力f,电磁力促使钢水沿一定轨迹运动,起到搅拌钢水的作用。马钢MEMS特性参数:类型为外置式,频率为2～5Hz,最大电流为570A,电压为380V。MEMS正常使用时,电流510A,频率采用3Hz,不变化。2冷态载荷作用下磁感应强度的测定EMS是借助钢水中感应生成的电磁力推动钢水运动。用检测电磁力的大小来评定EMS的性能是科学的方法,但是在实践生产过程中很难实现。作用在钢水中的电磁力理论上与其中的外加磁感应强度的平方成正比,所以检测冷态空载工况下的磁感应强度就可得到实际生产过程中作用在钢水上的电磁力。测定结晶器内的磁感应强度时,以结晶器铜管上口中心为起点,往下每隔50mm测量1次,每个测定点的频率和电流分别为3Hz,510A;3Hz,460A;3Hz,400A;5Hz,510A;5Hz,460A;5Hz,400A。2.1流结晶器内磁场强度的比较电磁搅拌参数为3Hz,510A,结晶器空载状态时,测定的各流结晶器中心轴线上磁场强度变化见图1。从图1可见,相同的电磁搅拌参数,各流结晶器内磁场强度相差较大,因此现场必须经常测定结晶器内的磁场强度。结晶器内电磁搅拌强度不同,结晶器内的电磁搅拌力也不相同,从图1还可以看到,结晶器内的磁场强度在离结晶器上口500～550mm处最大。由于电磁搅拌设备存在问题,所以2流的磁场强度与其它5流差别较大。2.2电磁搅拌频率对磁场强度的影响不同频率、电流条件下6流结晶器磁场强度见图2。从图2可见,相同电流强度下,频率越小,磁场强度越大;相同频率时,电流强度越大,磁场强度越大。因此,当电磁搅拌的频率相同时,增加搅拌电流,结晶器内的磁场强度增大。而随着搅拌频率的减小,结晶器内的磁场强度增大。因此,降低电磁搅拌的频率,增加电流强度有利于结晶器内磁场强度增大。因为频率越大,电磁波的衍射能力越小,穿过结晶器绕过障碍物的能力就越小,相应电磁搅拌效果就越弱,从图2可知5Hz,460A和5Hz,400A时,结晶器磁场强度较弱。3影响连铸件质量的因素3.1铸坯等轴晶率的对比使用和不使用MEMS时炉次连铸坯的凝固组织见图3,4。由图3,4可以看出:没有使用MEMS的连铸坯柱状晶粗大、发达;使用MEMS后,连铸坯等轴晶区明显扩大;对中碳钢尤为明显。表1是不同频率下,铸坯等轴晶率对比,对方坯断面的低倍照片等轴晶区域进行测量,计算出所占整个断面的面积比率,可以得出频率为3Hz时,铸坯等轴晶率最大。表2是不同电流下(频率为5Hz),铸坯等轴晶率对比。由表2可以看出,电流为510A时,铸坯等轴晶率最大。从表1,2可以看出,MEMS的作用效果与钢种有关,MEMS对低碳钢组织改善效果不明显,对中碳钢组织改善效果显著。另外,合金元素对MEMS的使用效果有较大的影响,合金元素促进柱状晶生长,为获得更大的等轴晶,合金钢需要更强的搅拌强度。由表2还可以看出,中碳低合金钢铸坯等轴晶率比中碳普碳钢小。4提高中心等轴晶率的方法(1)电流和频率、浇注的钢种对MEMS的使用效果有较大的影响,在生产过程中必须考虑这些因素,以使MEMS获得最佳效果。(2)电流越大,频率越小,电磁搅拌器中心磁感应强度越大,有利于提高中心等轴晶率。试验得到不同的钢种在3Hz,510A时铸坯的等轴晶率均最大。(3)MEMS对不同的钢种有不同的搅拌效果,对改善低碳钢凝固组织的能