胡利軍 尹中宇 左連龍

（德龍鋼鐵有限公司煉鋼廠 河北邢臺(tái) 054001）

摘要：隨著連鑄電磁攪拌技術(shù)研究的不斷成熟，板坯二冷區(qū)電磁攪拌裝置因其在改善鑄坯中間裂紋、中心偏析、中心線裂紋等缺陷方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用。筆者通過(guò)對(duì)電磁攪拌技術(shù)原理的闡述及電磁攪拌系統(tǒng)裝置在煉鋼廠2#連鑄機(jī)上的應(yīng)用實(shí)例分析，驗(yàn)證了二冷區(qū)電磁攪拌技術(shù)能明顯提高鑄坯質(zhì)量的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：技術(shù)原理；二冷區(qū)電磁攪拌；明顯提升

0  引言

電磁攪拌技術(shù)以對(duì)鋼水較強(qiáng)的對(duì)流、傳熱和傳質(zhì)效果，能夠明顯提高鑄坯質(zhì)量等明顯優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)外鋼廠得到了廣泛應(yīng)用。但目前中國(guó)電磁攪拌技術(shù)在線應(yīng)用尚處于不平衡狀況,方坯連鑄應(yīng)用覆蓋率較高,尤以結(jié)晶器電磁攪拌器占主導(dǎo)地位;而板坯連鑄電磁攪拌的應(yīng)用尚不普及(約為37%) , 這其中又主要以二冷區(qū)電磁攪拌為主, 板坯結(jié)晶器電磁攪拌器還只是較大鋼廠引進(jìn)一些國(guó)外裝置。^[1]德龍鋼鐵有限公司煉鋼廠通過(guò)在2#連鑄機(jī)二冷段加裝湖南中科電磁攪拌裝置，鋼坯的低倍組織、中心線偏析級(jí)別等指標(biāo)較未安裝電磁攪拌裝置前均得到較大的改善，得出在連鑄二冷區(qū)加裝電磁攪拌裝置能很好的提高鑄坯質(zhì)量的結(jié)論，為今后德龍鋼鐵集團(tuán)內(nèi)兄弟單位或其他冶金鋼鐵企業(yè)的板坯連鑄機(jī)使用提供可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1  板坯電磁攪拌技術(shù)原理

1.1 電磁攪拌器的由來(lái)

板坯電磁攪拌為直線攪拌或行波攪拌, 基于感應(yīng)直線電動(dòng)機(jī)的原理。^[2]

其相當(dāng)于直線電動(dòng)機(jī)，即相當(dāng)于將定子鐵心在一側(cè)沿軸切開(kāi)并展平，再在定子鐵心上的繞組通交流電，使原來(lái)沿圓周旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)變成向同一個(gè)方向行進(jìn)的行波磁場(chǎng)，鑄坯代替原來(lái)的電機(jī)轉(zhuǎn)子。如圖1

圖1

1.2  對(duì)輥電磁攪拌器內(nèi)磁場(chǎng)形成

煉鋼廠2#連鑄機(jī)采用二冷區(qū)輥式對(duì)輥電磁攪拌器安裝方式，即在扇形段對(duì)輥前后加裝1對(duì)電磁攪拌器，電磁攪拌器激發(fā)一個(gè)同一方向的行波磁場(chǎng)B,流動(dòng)的鋼液相當(dāng)于由垂直于磁場(chǎng)方向的無(wú)數(shù)條導(dǎo)線組成，每條導(dǎo)線都在切割磁力線，進(jìn)而在磁場(chǎng)的作用下感生出感應(yīng)電流j，根據(jù)左手定則，感應(yīng)電流j與磁場(chǎng)B相互作用，在鑄坯的鋼水內(nèi)產(chǎn)生電磁力F，推動(dòng)鋼水沿著點(diǎn)此方向運(yùn)動(dòng)，達(dá)到攪拌的作用，如圖2。

圖2

1.3  電磁攪拌器對(duì)鋼液內(nèi)部成晶過(guò)程的影響

電磁攪拌產(chǎn)生的電磁力推動(dòng)鋼液強(qiáng)烈流動(dòng)可以打斷或彎曲枝晶臂。部分枝晶臂將作為金屬液凝固時(shí)的額外晶核；另一部分枝晶碎片將被帶到遠(yuǎn)離枝晶的液穴中重熔，更多形核基底的出現(xiàn)和枝晶碎片的重熔帶來(lái)的溫度均勻?qū)⒋龠M(jìn)更多等軸晶的行程，從而實(shí)現(xiàn)提高鑄坯等軸晶率、減少中心偏析、中心疏松和縮孔、改善鑄坯凝固組織的目的。見(jiàn)圖3

圖3

2  二冷區(qū)電磁攪拌技術(shù)在2#連鑄機(jī)的應(yīng)用

2.1  煉鋼廠2#連鑄機(jī)概況

連鑄機(jī)型：立彎式 1機(jī)2流

板坯尺寸：厚度：200mm；寬度：670-1150mm

連鑄機(jī)半徑：8m

彎曲段長(zhǎng)度：3000mm

拉坯速度：0.8-1.4m/min

2.2  煉鋼廠2#連鑄機(jī)電磁攪拌安裝方案

基于現(xiàn)代電磁攪拌冶金理論的“熱模型理論”及“機(jī)械模型理論”，電磁攪拌的最佳起始位置為鑄坯未凝固率50%～60%處(1段～2段位置)，在此進(jìn)行有效攪拌可以得到大范圍的等軸晶區(qū)，對(duì)消除內(nèi)部裂紋非常有效^[3]。結(jié)合1#機(jī)板坯二冷區(qū)電磁攪拌裝置使用的成功經(jīng)驗(yàn)，2#機(jī)改造采用2對(duì)高磁場(chǎng)電磁攪拌輥前后配置方式，即在扇形1段1組輥前后和扇形2段7組輥前后分別安裝兩對(duì)電磁攪拌輥。

2#機(jī)二冷段改造方案為將改造前的扇形1段1組和扇形2段7組的前后普通輥拆除，安裝湖南中科提供的電磁攪拌輥，電攪輥安裝實(shí)物見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 安裝電磁攪拌器扇形段

    圖5 未安裝電磁攪拌段扇形段

2.3  安裝電磁攪拌裝置后鑄坯質(zhì)量分析

為驗(yàn)證2#機(jī)二冷區(qū)加裝電磁攪拌裝置是否能提高鑄坯質(zhì)量，現(xiàn)對(duì)Q235B鋼種未電攪、單對(duì)輥電攪與雙對(duì)輥電攪低倍對(duì)比。

表1 未電攪、單對(duì)輥電攪、雙對(duì)輥電攪對(duì)鑄坯質(zhì)量影響

由圖6可見(jiàn)，雙對(duì)輥電攪效果最好，即可增加鑄坯等軸晶率、抑制中間裂紋，又可減輕鑄坯中心偏析，提升鑄坯質(zhì)量效果明顯。

圖7

3  結(jié)束語(yǔ)

有上述可知，二冷區(qū)電磁攪拌技術(shù)是利用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)高磁場(chǎng)電磁攪拌輥在扇形1段和扇形2段附近建立高強(qiáng)磁場(chǎng)，改變鋼液內(nèi)部流動(dòng)方向和物質(zhì)及熱量傳遞方式，從而改善鑄坯內(nèi)部凝固過(guò)程的技術(shù)。通過(guò)對(duì)2#連鑄機(jī)二冷區(qū)加裝電磁攪拌裝置前后鑄坯低倍分析和等軸晶寬度的對(duì)比，驗(yàn)證了二冷區(qū)電磁攪拌裝置對(duì)連鑄2#機(jī)質(zhì)量提高有明顯作用。

參考文獻(xiàn)

［1］肖紅，易兵，龍萌等.連鑄結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)的新發(fā)展［J］連鑄，2017（10），卷號(hào)（4）：119-123

Xiao Hong, Yi Bing, Long Meng et al. New Development of Electromagnetic Stirring Technology for Continuous Casting Mold. [J]. Continuous Casting, 2017 (10), Vol(4):119-123

［2］王寶峰，李建超.電磁攪拌技術(shù)在連鑄生產(chǎn)中的引用［J］鞍鋼技術(shù)，2009（01），卷號(hào)（1）：1-5

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He Yongli, Jiang Guoqing, Zhang Guosheng et al. Application Practice of Electromagnetic Stirring System in Continuous Casting Machine. [J]. Metallurgical Equipment, 2019 (5), Vol(5):93-96