冶金行业板坯连铸结晶器电磁控流技术

板坯连铸结晶器电磁控流技术随着连铸技术的开展和连铸比的提高，高质量铸坯和高消费率已成为当今板坯连铸技术追求的目的。尤其是汽车、家用电器、造船、管线、建筑等用钢量较大的用户，都要求加工性能好的高质量板材的稳定供应。为满足这一要求，近年来连铸技术的开展要求获得各种稳定浇注消费率的高质量板坯的技术，特别努力于减少外表和内部缺陷来消费高质量的最终产品。从1980年代起，以实现高消费率的技术为背景，已认识到结晶器内钢水流动控制技术，对实现连铸机的高质量板坯和高消费率具有艰苦影响。为此从1980年开场，各国都强化努力开展各种板坯连铸结晶器电磁控流技术。目前处于适用的结晶器电磁控流技术大致可以分成两类：一类是利用行波磁场〔AC型〕强化钢水流动的“搅拌效应〞如MEMS和EMLA/EMLS；另一类是利用恒定磁场〔DC型〕制动流股使其减速的“制动效应〞如EMBr、LMF、FCMold。前者着眼于控制板坯的外表和皮下质量。后者着眼控制板坯内部质量。2024/1/521、前言用心铸造世界22024/1/53用心铸造世界2024/1/532、板坯连铸结晶器钢水流动控制的重要性用心铸造世界图1板坯结晶器内钢水流动景象2.1当今板坯连铸结晶器内钢水流动的主要问题：图1表示板坯结晶器内钢水流动景象。由图可见①从SEN侧孔吐出的流股带着气泡和夹杂物高速冲击窄面，使坯壳重熔，甚至呵斥漏钢、外表和皮下裂纹。②沿窄面的凝固面前沿向上反转流股使窄面附近的弯月面拱起，引起弯月面动摇加剧，导致维护渣卷吸而被初生坯壳的凝固钩捕获，构成外表和皮下夹杂；动摇的传播导致维护渣铺展不匀，易产生，外表和皮下裂纹。③向下流股侵入液相穴深处，由于注速高，流股速度超越流股下方液相穴中气泡和夹杂物的上浮速度，这些夹杂物和气泡的上浮被高速流股所阻断，使气泡和夹杂物不能上浮，而在板坯内弧的1/4夹杂带偏聚。图2表示结晶器内流动控制的根本景象及其控制概念。2024/1/542、板坯连铸结晶器钢水流动控制的重要性用心铸造世界基本现象影响因素控制概念保护渣型夹杂物的产生弯月面下的流速和弯月面的稳定性等。限制流速的最大值夹杂物和Ar气泡的卷吸弯月面下的流速等行波磁场的水平电磁搅拌夹杂物和Ar气泡的侵入向下流速和偏流恒定磁场的电磁制动图2结晶器内流动控制的根本景象和控制概念板坯结晶器内钢水流动控制的主要目的是：①控制弯月面下的程度流速和添加凝固前沿的钢水流速，减少外表和皮下的夹杂物和气泡。最正确弯月面下的流速为0.12-0.2m/s，而最正确凝固前沿的流速为0.20～0.40m/s。②借助结晶器内的流动控制，提高弯月面附近的温度并使结晶器内温度分布均匀化，使初始凝固和弯月面处凝固起始点降低，缩短凝固钩长度，使坯壳生长均匀，减少外表裂纹和稳定操作。③结晶器内的流动控制，减轻了结晶器振动引起的初生坯壳端部附近流动的变化，这些流动的微小变化易使气泡和夹杂物被凝固钩捕获；④在结晶器SEN内，在浇铸过程的多数场所需求吹入Ar气，防止SEN被氧化铝阻塞，因此，夹杂物、卷入的熔融维护渣和Ar气泡受弯月面下流速和SEN吐出的流速所左右，成为种种内部和外表缺陷的重要缘由；⑤由于结晶器宽度尺寸的变化而产生的流动的变动也是发生大的缺陷的主要缘由。例如由于向SEN内吹Ar气，使SEN两侧的流速有大的振荡即偏流；由于SEN底部外形使从SEN中的吐出流在时间上也有大的振荡，因此不仅要求平均流速而且其随时间的变动都要适当。2024/1/552.2结晶器内钢水流动控制的目的用心铸造世界简单地说，从SEN吐出的流股以较高的速度冲向结晶器窄面，碰到窄面的坯壳后，产生向上反转流动和窄面附近弯月面的拱起，前者呵斥弯月面下钢水的较高流速，后者产生弯月面的驻波，从结晶器边缘向中心传播，这些都引起弯月面处的动摇和液面位置的变化，当拉速添加时，弯月面处的流动加剧，弯月面动摇也随之加大。借助水模实验和流动的动量平衡，导出SEN吐出的流股速度、弯月面下流速和弯月面波高与F值的关系，见图3。2024/1/562.3结晶器内弯月面动摇控制的准数用心铸造世界图3板坯结晶器内钢水流动判据〔F值〕由图3可见，测定流般的冲击角度及其冲击深度，可以根据下式定义的弯月面动摇指数F=〔1〕由图4可见，当F值太大时，弯月面下流速和弯月面动摇也大，容易发生卷渣，当F值太小时，悬浮在结晶器内钢水中的非金属夹杂物如维护渣和脱氧产物，很容易被凝固面前沿捕获，这就是F值位于优化区域外会添加铸坯的夹杂物缺陷的缘由。2024/1/57用心铸造世界图4冷轧板卷外表缺陷频率和F值的关系3.1主要方式从1980年代初起，对利用电磁力的非接触控制技术进展了广泛深化的研讨开发并适用化，其中有代表性的是：①1981年新日铁〔NSC〕的基于双边行波磁场的结晶器电磁搅拌技术，见图5。至1999年，新日铁几乎一切板坯连铸机配备了MEMS。我国宝钢、神户钢厂和台湾中钢公司等也都引进了新日铁的MEMS。2024/1/583、结晶器内钢水流动控制技术的主要方式用心铸造世界图5板坯结晶器电磁搅拌技术②1982年由川崎制钢〔KSC〕和ASEA〔ABB〕基于直流磁场的结晶器电磁制动技术。该技术先后开发了三种类型：部分区域磁场〔EMBr〕、全幅一段磁场〔LMF〕、全幅二段磁场〔FCmold—Flowcontrolmold〕，见图6。2024/1/59用心铸造世界图6板坯结晶器电磁mjjhuuhjhjhj制动构形表示图③1991年由日本钢管〔NKK〕基于四个行波磁场的流动控制技术，即可以加速的电磁程度加速器〔EMLA〕，或减速的电磁程度稳定器〔EMLS〕。21世纪初，由NKK和Rotelec在上述根底上开发的多方式电磁搅拌技术MM—EMS(MultModeEMS)即EMLS、EMLA和EMRS等，见图7。2024/1/510用心铸造世界图7板坯结晶器多方式电磁控流技术三种电磁流动控制技术的主要特点见表1。表1各种流动控制技术的重要特点第四级2024/1/5113.2三种电磁流动控制技术的主要特点用心铸造世界MEMSEMBrMM-EMS搅拌器配置方式沿板坯宽面配置两台搅拌器沿板坯宽面配置两台制动器沿板坯宽面配置四台搅拌器安装位置介于弯月面和水口侧孔之间水口侧孔吐出的流股主流处结晶器半高处磁场形态行波磁场恒定直流磁场行波磁场电源低频、三相直流低频、两相流动形态加速钢水使其水平旋转制动从侧孔吐出的流股，使其减速可使钢水加速或减速或水平旋转控制特征能动控制被动控制能动控制对结晶器要求低电导率的薄铜板常规铜板低电导率薄铜板主要应用范围中厚板、低拉速薄板坯、高拉速中厚板坯、高拉速4.1MEMS的流场和电磁力和流动特征4.1.1电磁力的产生当电磁搅拌器馈给多相〔两相或三相〕交流电时，就在其中激发向一个方向行进的行波磁场，该磁场不仅有一定的运动速度和强度，而且还有方向的交替变化。当它浸透到钢水中就会在其中产生感应电流，该感应电流与当地磁场相互作用，就在钢水中产生电磁力：〔2〕电磁力是体积力，作用在钢水的每个体积元上，从而推进钢水运动。其电磁力的特征是：①电磁力的方向一直与行波磁场方向相一致；也与钢水运动方向相一致；②即使钢水的流速，依然有电磁力作用在钢水中，依然可以借助电磁搅拌控制钢水的流动，因此，MEMS具有自动控制的特征。2024/1/5124、板坯连铸结晶器电磁搅拌〔MEMS〕技术用心铸造世界4.1.2程度旋转搅拌的电磁力旋涡和流动特征①在两个宽面即F〔固定〕面和L〔可动〕面上配置一对行波磁场搅拌器，其行波磁场方向相反，因此流动方向也相反，使钢水构成一个大环流，故称程度旋转搅拌，见图8，在不同的板宽和拉速下，其流动的形貌是类似的，无论在高拉速或低拉速下，沿宽面的流动是均匀的。2024/1/513用心铸造世界图8程度旋转搅拌的流动形貌②由于F和L面的行波磁场方向相反，两者作用的结果，在钢水内部的磁场分布在部分地方场强为零，其数目与搅拌器线圈的极数一样。由于部分地方场强为零，电磁力也为零，从而导致钢水内电磁力旋涡的出现，见图9。这是程度旋转搅拌的一个特征。③虽然电磁力呈现旋涡分布，但钢水外表的流速分布几乎接近程度旋转而没有出现旋涡，这是由于流体的延续性和惯性效应掩盖了电磁力旋涡的结果。2024/1/514用心铸造世界图9程度旋转搅拌的电磁力旋涡4.1.3在结晶器内钢水搅拌流动的洗净效果①清洗非金属夹杂物图10显示结晶器内钢水搅拌流动的洗净作用而使铸坯净化的过程：●由行波磁场驱动的钢水的搅拌流动洗涤被枝晶间捕获的非金属夹杂物并防止它们被初始凝固钩捕获。●被清洗出的非金属夹杂物向中心集中，彼此碰撞而聚集并向弯月面上浮。●上浮到弯月面的非金属夹杂物被融熔维护渣捕获，从而从板坯中去除。②结晶器中钢水温度均匀化和坯壳均匀化由于钢水流动也可使结晶器内温度分布均匀，减少初期凝固壳厚度的偏向，从而使初生坯壳的变形因部分凝固迟后而减轻，起到防止铸坯纵向裂纹的作用。2024/1/515用心铸造世界4.2.1MEMS的冶金机理图11阐明了弯月面处电磁搅拌的冶金机理，及其对板坯质量的影响和本钱优势之间的关系。4.2MEMS的冶金机理和效果4.2.2MEMS对铸坯质量的影响

4.2.2.1提高外表和皮下清洁度

(1)MEMS对不同浇铸期铸坯外表干净度的影响

图12是有和无MEMS时不同浇铸期的铸坯外表干净度。

(2)凝固前沿平均流速对铸坯皮下干净度的影响

图13凝固前沿钢水流速对皮下干净度的影响MEMS的目的之一是借助添加凝固前沿附近的流速来控制皮下干净度，为使这种控制最正确化，需求了解必要的流速和外表干净度之间的关系。由图13可见，凝固前沿的钢水流速添加被捕获的夹杂物数量减少，即使钢水内含有外来夹杂物或卷吸的维护渣。图12MEMS对不同浇铸期铸坯外表干净度的影响图14表示有和无MEMS的板坯内部夹杂物数量的直方图。由图可见，采用MEMS后，氧化铝簇数量减少不多，而球形夹杂物有明显减少，这是由于钢水流动引起球形夹杂物的结团和聚合比氧化铝簇更容易些。由于球形夹杂物是夹杂物的本质部分，因此夹杂物数量总体上明显减少。图14MEMS对Si沸腾中碳钢夹杂物数量的影响〔3〕MEMS对铸坯内部干净度的影响图15表示两个不同拉速下，MEMS铸坯外表层中针孔缺陷的影响。由图可见，运用MEMS后针孔缺陷的数量大大减少，沿铸坯宽度方向上针孔缺陷分布均匀且稳定在一个较低程度。2024/1/519〔4〕MEMS对铸坯气泡减少的效果用心铸造世界图15在不同拉速下，MEMS对针孔分布的影响近几年来，连铸技术的研讨阐明，初期凝固在很大程度上影响铸坯质量特别是外表质量，因此，控制初期凝固和凝固起始点的位置是采用MEMS的另一目的。图16是Si沸腾钢的板宽2200mm、浇铸速度1.0m/min的有和无MEMS的坯壳剖面的形貌。图17表示准沸腾钢，板坯尺寸：250mm×1120～2500mm，拉速：0.7m/min，在有和无MEMS的坯壳厚度随离弯月面间隔的变化。2024/1/5204.2.2.2借助MEMS控制初期凝固

用心铸造世界图16MEMS对坯壳生长的影响图17MEMS控制初期凝固钢种：准沸腾钢：板坯尺寸：250mm×1120～2100mm：0.7m/min由于弯月面周围的钢水流动容易停滞，容易导致因铸坯宽度方向钢水温度不均而引起坯壳厚度不均匀所产生的纵裂。特别是中碳钢〔C=0.1-0.15%〕，易发生因不均匀冷却而导致的纵裂。运用MEMS，凝固滞后减少，坯壳厚度变得均匀，就可减少铸坯纵裂的发生，如图18所示。2024/1/521用心铸造世界图18MEMS对铸坯纵裂的影响4.2.2.3减少铸坯外表纵裂4.2.3MEMS对废质量量的影响4.2.3.1MEMS对汽车外壳用超低碳钢废质量量的影响图19显示目前在减少汽车外壳板分层的效果。由于采用MEMS，减少铸坯皮下和内部的条状裂纹，从而在轧制过程中减少了分层的危险。图20表示采用MEMS后，在汽车外壳用冷轧板卷上外表缺陷出现率减少了70%。2024/1/522用心铸造世界4.2.3.2MEMS对消费厚板和管线的高级钢的影响消费厚板和管线的高级钢，由于采用MEMS，控制了初期凝固，使在铸坯外表纵向裂纹大大地减少，从而使其废品报废指数大大降低，见图21。5、板坯连铸电磁制动技术5.1电磁制动的电磁力特征在板坯结晶器两个宽面上，外加一对恒定磁场，其方向从一个宽面垂直穿过钢水到达另一个宽面。从SEN吐出的流股，以相当大的速度垂直切割外加的恒定磁场，就在钢水中感生感应电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力：〔3〕它们相互关系见图22。由图可见，电磁力与流股方向相反，从而制动了流股，使其减速，这就是制动效应。5.2电磁制动安装的构造特征

电磁制安装的根本特征综合如表2。

表2三类电磁制动安装的根本特征装置类型EMBrEMBR-Ruler或LMFFC-Mold磁场特征局部区域（水平U形电磁铁）全幅一段（水平电磁铁）全幅二段（垂直U形电磁铁）安装位置位于水口两侧孔吐出的流股的主流区位于水口吐出口下方位于水口吐出口的上、下方电源直流直流直流对板坯的适用性中厚板坯薄板坯厚板坯2024/1/526用心铸造世界图23EMBr的流场形貌图24LMF的流动形貌图25FCMold的流场特征2024/1/527用心铸造世界LMF受安装位置的影响较大，假设磁场位置与SEN的间隔较远或SEN吐出角度稍不适宜，就会影响制动效果。在LMF运用中，有个最正确磁场强度，其优化程度可以用公式〔4〕的磁相互作用参数N表示：N=〔4〕当N在3～7之间时，铸坯中非金属夹杂物最少，如图26所示。5.4运用LMF时的优化条件图26运用LMF时，磁相互作用参数和夹杂物数量之间的关系2024/1/5285.5电磁制动的冶金机理和冶金效果用心铸造世界5.5.1EMBR的冶金机理EMBR的冶金机理和冶金效果综述于表3表3EMBR的冶金机理和冶金效果冶金机理冶金效果经济效益·制动从浸入式水口侧孔吐出的流股使其减速·降低流股侵入液相穴深度·控制弯月面附近流速，减少弯月面的脉动·提高弯月面的温度·减少流股对窄面的冲击和重熔·实质性的减少皮下和内部的非金属夹杂物·有效地消除保护渣卷吸，减少保护渣性夹杂物·实质性的减少横向和纵向裂纹·减少漏钢危险·有可能提高拉速·实质性改进产品质量·减少降级和废品·提高生产率2024/1/529用心铸造世界5.5.2EMBR的冶金效果5.5.2.1促进坯壳均匀生长过热的钢水流股对窄面的冲击消逝，消除了窄面的初生坯壳的重熔，使坯壳生长均匀，因此漏钢和角裂的危险大大减少。EMBr对窄面坯壳生长的影响见图27。2024/1/530用心铸造世界向上反转流动的减速，弯月面下的程度流速和湍流大大降低。实际阐明，无论哪种类型电磁制动都可使弯月面下的程度流速降低一半，从而也稳定了弯月面，见图28。因此，弯月面下程度流速的降低和弯月面的稳定是电磁制动的主要效果之一。图29表示EMBr对不同钢种的弯月面程度动摇的影响。由图可见，EMBr稳定弯月效果，对包晶钢比IF钢更显著些。图29在LMF作用下弯月面程度动摇图案5.5.5.2降低弯月面下的程度流速和稳定弯月面2024/1/5315.5.2.3减小流股的向下速度和侵入深度用心铸造世界图30表示在EMBr下沿窄面向下流动的速度分布，由图可见，在EMBr作用下向下流动速度大大降低，使流股侵入深度由4m减小到2mm见图31；FCMold使侵入深度由6m减小到3.5m；LMF使浸入深度由6~8m减小到4~6m。图30在EMBr作用下沿窄面的向下流速分布图31EMBr对流股侵入深度的影响板坯尺寸：220mm×850～1550mm：拉速1.0～2.02024/1/532用心铸造世界5.5.2.4对弯月面下钢水温度的影响(1)图32表示EMBr对板宽方向的弯月面下钢水温度的影响。据报导，EMBr使弯月面下钢水温度提高8～10℃，LMF约提高5～15℃；FCMold约提高5～10℃。(2)图33表示FCMold的不同磁感应强度对钢水外表温度的影响，钢水温度是在1/4板宽、弯月面下约30mm处丈量的。由图可见，钢水外表温度随磁感应强度几乎成线性添加，约上升5℃。图32LMF对板宽方向弯月面下钢水温度的影响板坯宽度：1540mm：拉速：1m/min，SEN:-200；孔口：38cm2LMF:全幅一段图33FCMold对钢水外表温度的影响板坯宽度：1250mm；浇铸量：4.5t/min2024/1/533用心铸造世界5.5.2.5对程度流速的影响图34表示不同拉速下EMBr对弯月面下的程度流速的影响。图35表示FCMold对弯月面下程度流速和稳定弯月面的影响。图34EMBr对弯月面下程度流速的影响图35FCMold对弯月面下程度流速的影响板坯尺寸：260mm×800～1900mm，浇铸量：3.5～5.0t/min2024/1/534用心铸造世界值到指出的是，弯月面下的流速要坚持某一程度，流速太慢导致向弯月面传热减少，因此添加了初期凝固的凝固钩长度，产生外表缺陷，见图36和图37。流速太快导致结晶器维护渣的卷吸。由此可见，在弯月面下坚持适当流速，使铸坯外表和内部质量坚持最好。如下图，弯月面下的最正确流速为10～20cm/s。图36弯月面流速与铸坯质量的关系图37非金属夹杂物指数与弯月面下流速的关系板宽：970～1570mm；拉速：1.0～2.2m/min;浇注量：2.2～3.8t/min；SEN：7.5～35o2024/1/535用心铸造世界5.5.2.6减少板坯外表缺陷由于EMBr的作用，降低了从SEN吐出的流股的速度，促进了Ar气泡的上浮，从而减少了板坯外表的气泡，见图38。2024/1/536用心铸造世界5.5.2.7减少铸坯内部夹杂物图39表示有、无EMBr时铸坯内部的夹杂物分布。由图可见，EMBr能较大幅度的减少内部夹杂物而且使其分布均匀，显示EMBr提高铸坯内部清洁度的良好效果，这也是电磁制动的重要效果之一。2024/1/537用心铸造世界5.6提高废品的质量5.6.1对废品外表质量的影响图40表示在有和无FCMold时汽车用超低碳钢卷板的外表缺陷指数与拉速的关系。由图可见，当拉速＜1.7m/min时，两者外表缺陷指数只相差一半左右；而当拉速＞1.7m/min时，无FCMold的外表缺陷发生率急剧上升，与运用FCMold相比，外表缺陷指数上升5倍以上。这个结果阐明，由于FCMold的上段磁场的作用，降低了弯月面下的流速和湍流，减小弯月面的动摇，使维护渣卷吸明显减少。2024/1/538用心铸造世界5.6.2对废品内部质量的影响

图41表示FCMold对制罐用马口铁薄板内部缺陷的影响。由图可见，当运用FCMold时，其内部缺陷明显减少。这个结果阐明，由于FCMold的作用，使钢水向下侵入深度变浅，非金属夹杂物易于上浮，铸坯内部夹杂物大大减少，提高了铸坯的清洁度，从而使废质量量明显提高。据报导，对于宽板坯和高通钢量，在EMBR的最正确运转条件下，冷轧产品的不合格率减少33%；对板宽大于1400mm，不合格率那么更低。2024/1/539用心铸造世界6、板坯连铸结晶器多方式电磁搅拌技术〔MM-EMS：MultMode-EMS〕结晶器多方式电磁搅拌技术是在同一台连铸机上运用同一套电磁搅拌器组成不同的运转方式，即EMLA、EMLS、EMRS，统称MM-EMS。6.1开发背景①众所周知，当今连铸机已不是消费单一钢种和单一断面的设备，已成为包括各类钢种、不同断面和拉速的复合产品的混合体。②连铸实际阐明，在连铸过程中的根本要求是提供高干净的钢水，从而防止来自夹杂物呵斥的板坯外表和内部缺陷。③连铸实际还阐明，控制弯月面附近钢水流动或是弯月面的波高是改良铸坯外表和内部质量的重要要素。392024/1/540用心铸造世界图42表示冷轧钢卷外表缺陷与窄面附近弯月面波高〔△X〕的关系。由图可见△X过大或过小，外表缺陷指数都变大。由上所述，要使铸坯进而产质量量缺陷尽能够少，必需根据浇铸参数的变化将结晶器内的钢水流动，特别是弯月面附近的流动控制在一个恰当范围内，实际阐明，弯月面附近的流速控制在0.12-0.2m/s，或窄面附近弯月面波高控制在5-9mm内，铸坯和产质量量最好。为此开发了结晶器多方式电磁搅拌技术。图42板坯外表缺陷与弯月面波高的关系2024/1/541用心铸造世界6.2任务原理和技术特点6.2.1任务原理其安装的构成是：在板坯两个宽面上分别布置两对行波磁场搅拌器，其宽度与结晶器宽度一样，见图7。图7板坯结晶器多方式电磁控流技术412024/1/542用心铸造世界6.2.2技术特征结晶器多方式电磁搅拌技术的特征是，根据不同的浇铸条件，经过选择和调理加于从SEN吐出的流股上的程度电磁力的方向和大小，控制结晶器内特别是弯月面附近的流动。●在高浇铸速度时，目的是制动流股，降低弯月面附近的流动速度，以防止弯月面的不稳定或动摇；●在低浇铸速度时，目的是加速流股，提高弯月面附近的流动速度，使过热钢水将热量传给弯月面；同时也提高对凝固前沿的清洗作用。●在浇铸开场和终了及大包交换期等不正常浇铸期的浇铸速度变化时，适时调理钢水的流动。由此可见，在不同浇铸条件下，可以借助结晶器多方式电磁搅拌安装，使结晶器内的流动特别是弯月面附近的流动控制在一个最正确范围内，从而使铸坯外表和皮下夹杂物含量大大减少。2024/1/543用心铸造世界6.2.3与EMBR和常规的MEMS的主要区别：由上述结晶器电磁控流技术的任务原理和技术特征可以看出，与EMBR和常规的MEMS的主要区别是：●基于恒定磁场的结晶器电磁制动技术〔EMBR〕只能对从SEN吐出的流股产生制动作用，制动力的大小大体上与流股的速度成正比，对速度为零的钢水不起作用；更不能使钢水加速。●基于行波磁场的常规的结晶器电磁搅拌技术〔MEMS〕，在结晶器的两个宽面上激发方向相反的行波磁场，产生方向相反的电磁力，从而使钢水产生程度旋转搅拌，普通说来，它只起了使钢水加速的作用，而不能制动钢水。●对于结晶器多方式电磁搅拌技术〔MM-EMS〕，不仅可以产生制动力，使从SEN两侧孔吐出的流股同时减速；也可以产生加速力，使从SEN两侧孔吐出的流股同时加速。这样可以按照不同的断面、浇铸速度等浇铸条件和钢种来选择最适宜的搅拌和制动方式，这就使系统操作极其灵敏。432024/1/544用心铸造世界6.3MM-EMS的冶金机理与冶金效果6.3.1MM-EMS的冶金机理和冶金效果6.3.1.1表4综述了MM-EMS的冶金机理和效果表4MM-EMS的冶金机理和效果模式主要应用范围冶金机理冶金效果EMLS高拉速、高通钢量·降低过大的窄面波高。·降低过高的弯月面流速·降低过大的弯月面波高·防止在窄面附近的保护渣减薄·防止保护渣膜的剪切·减少保护渣性缺陷（条状和铅笔状裂纹）·提高窄面润滑·减少漏钢事故和报警EMLA低拉速、低通钢量（特别是开浇、大包和中包交换期、终浇）·改进向弯月面的传热·改进保护渣的熔融·提高弯月面的流速·减少氧化铝基缺陷·减少弯月面的冷冻·减少渣斑·减少宽面中部纵裂·减少气泡、夹杂物在内弧侧1/4坯厚处的偏聚EMRS常规拉速的一些特殊钢种：超低碳、中碳、铝镇静钢等高氧含量的钢种如准沸腾钢、彩涂钢、镀锡板钢和饮料罐钢等等·从表面和皮下机械去除气孔和针孔·沿结晶器周边的温度均匀化·沿结晶器周边的钢水流速均匀化·坯壳生长均匀化·提高向结晶器表面的传热·减少氧化铝基夹杂物·减少镇静钢中氩基针孔·减少准沸腾钢中CO基气孔·减少包晶钢中纵向裂纹2024/1/545用心铸造世界6.3.1.2各种钢水流动的冶金问题和MM-EMS的对策表5综述了各种钢水流动产生的冶金问题和MM-EMS的对策。表5各种钢水流动产生的冶金问题和MM-EMS的对策相关冶金问题诱发的钢缺陷的例子对策过大的窄面波高过强的弯月面流速过强的结晶器液面波动在窄面附近的保护渣减薄结晶器保护渣剪切结晶器保护渣基缺陷（条状和管状裂纹）润滑损失漏钢事故漏钢报警EMLS减少向弯月面的传热减少保护渣熔融率减慢弯月面的流速氧化铝基缺陷冷的/冻结的弯月面渣斑粘结报警EMLA钢水反转流动急剧/局部弯月面流速增加熔融渣卷吸熔融渣旋涡板坯浇铸异常板坯降级各种未明了的缺陷在SEN附近的保护渣减薄钢水无反向全动量向窄面流动向板坯边缘无反向驱动Ar气泡和夹杂物宽面中部的纵向裂纹氧化铝基夹杂物Ar气泡和夹杂物沿板坯边缘30cm带聚集452024/1/546用心铸造世界不对称/不平衡流动结晶器液面波动不均匀熔融保护渣层气泡和夹杂物在一侧聚集EMRS沿结晶器周边不均匀钢水流速和温度梯度不均匀凝固壳厚度向结晶器表面的弱的热对流皮下氧化铝和钙氧化铝夹杂物在镇静钢中Ar基气孔在准沸腾钢中CO基针孔表5各种钢水流动产生的冶金问题和MM-EMS的对策〔续)2024/1/547用心铸造世界6.3.2MM-EMS的冶金功能6.3..2.1EMLS/EMLA在钢水外表流速的影响

图43表示EMLS/EMLA对钢水流速的影响。由图可见，在高拉速条件下，钢水外表流速随EMLS的电流强度的添加而减小，而在低拉速条件下，钢水外表流速随EMLA的电流强度添加而添加。这些结果阐明，正确地控制EMLS/EMLA就有能够对不同浇铸工艺建立同一的钢水外表速度。472024/1/548用心铸造世界6.3.2.2MM-EMS对弯月面动摇的影响

图44表示在MM-EMS方式下的弯月面形貌即在结晶器中钢水流动形貌和钢水流速。由图可见，由于在MM-EMS方式下，弯月面脉动约减小50%，使得弯月面形貌变得更平稳。2024/1/549用心铸造世界6.3.2.3EMLA对弯月面温度的影响图45表示在EMLA方式下所测得的弯月面温度随时间的变化。在EMLA方式下，由于从SEN吐出的流股被加速，导致沿窄面上升的反转流动增大，过热钢水不断向弯月面传热，从而使弯月面附近的温度升高。2024/1/550用心铸造世界6.4MM-EMS在板坯质量上的影响6.4.1EMLA/EMLS对板坯外表质量的影响图46表示EMLA/EMLS对板坯外表质量的影响。由图可见，在低速连铸时，运用EMLA方式，而在高速连铸时运用MELS方式，使板坯外表渣斑密度明显减少。2024/1/551用心铸造世界6.4.2EMLS对板坯内部质量的影响图47表示在EMLS方式下，板坯内部夹杂物分布的影响。由图可见，采用EMLS后，大型夹杂物明显减少，对＞25的大型夹杂物数量减少40%；EMLS的电流强度有个最正确值，超越最正确值〔此处为400A