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摘 要：本文簡要介紹了濟(jì)鋼一煉鋼4#板坯連鑄電磁攪拌技術(shù)的開發(fā)思路和方法，目的在于增加板坯中心的等軸晶區(qū)，避免出現(xiàn)大的中心偏析和縮孔，從而改善板坯質(zhì)量，生產(chǎn)出高端產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：擴(kuò)大等軸晶區(qū)；輥后式雙面行波；空心銅管內(nèi)冷；精確閉環(huán)PID控制
中圖分類號：TF341.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
電磁攪拌（EMS）的實(shí)質(zhì)就是借助在鑄坯液相穴內(nèi)感生的電磁力，強(qiáng)化鋼水的對流、傳熱和傳質(zhì)過程，從而控制鑄坯的凝固過程。EMS對于克服連鑄工藝特有的組織對稱、柱狀晶發(fā)達(dá)、中心疏松及偏析有顯著作用。能夠細(xì)化晶粒、擴(kuò)大等軸晶區(qū)，有利于開發(fā)80kg級以上的高端產(chǎn)品。
EMS技術(shù)在國外已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)高端產(chǎn)品的連鑄機(jī)，在國內(nèi)方坯連鑄上的應(yīng)用比較廣泛，而板坯連鑄上的應(yīng)用除武鋼、寶鋼、鞍鋼等企業(yè)從國外引進(jìn)外，大都沒有采用。經(jīng)過幾十年的經(jīng)驗(yàn)積累，國內(nèi)生產(chǎn)電磁攪拌器的能力有很大的提高，中科院物理所等科研單位也持續(xù)進(jìn)行了理論研究，現(xiàn)在使這一技術(shù)應(yīng)用于板坯連鑄機(jī)上已具備了條件。濟(jì)鋼擬在“十一五”時期，開發(fā)板坯連鑄機(jī)的電磁攪拌技術(shù)，增強(qiáng)自己的產(chǎn)品競爭力。
一、一煉鋼4#板坯電磁攪拌器的研究
1．電磁攪拌器的形式
二冷區(qū)安裝電磁攪拌器有三種形式：輥后式、插入式以及輥式電磁攪拌器。從實(shí)際條件出發(fā)考慮，濟(jì)鋼4#板坯連鑄采用雙面輥后式電磁攪拌比較合理。即在連鑄機(jī)的內(nèi)弧側(cè)和外弧側(cè)的非磁性支撐輥后各安裝一臺行波磁場電磁攪拌器。這樣二冷區(qū)扇形段的改造只需將原輥?zhàn)痈臑槟透邷胤菍?dǎo)磁不銹鋼輥；原軸承座改為耐高溫?zé)o磁軸承座；原方式、大小和位置不變，冷卻方法及強(qiáng)度等也都不變。采用雙面輥后式行波電磁攪拌，產(chǎn)生組合行波磁場，其攪拌區(qū)域大，使鋼水充分混合，增加等軸晶區(qū)。
2．安裝位置
攪拌位置和攪拌時機(jī)的選擇是二冷電磁攪拌獲得良好冶金效果的一個先決條件。一臺二冷電磁攪拌器使用于多種鋼種時，在不同的連鑄工藝條件下，液芯的凝固位置也不盡相同。然而攪拌器是安裝在一個固定的位置，不能隨斷面和鋼種的改變而改變。一般情況下要考慮主要斷面和鋼種的情況，尋找一個最佳的安裝位置。按照EMS傳統(tǒng)的柱狀晶切斷機(jī)械模型理論，認(rèn)為二冷區(qū)EMS的最佳安裝位置在未凝固率40％左右的位置。EMS改善鑄坯組織的機(jī)理主要基于以下幾點(diǎn)：(1)改變凝固過程的動力學(xué)條件（機(jī)械模型理論）；(2)改變凝固過程的熱力學(xué)條件（熱模型理論）；(3)改善凝固過程的物質(zhì)遷移條件。根據(jù)熱模型理論，EMS加速了鋼液的流動，從而改善了熱傳導(dǎo)條件，使得鋼液過熱度很快消除，因此可以得到較細(xì)的枝晶結(jié)構(gòu)，獲得較大的等軸晶區(qū)。
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