連鑄機結(jié)晶器電磁攪拌的使用效果分析

馬鋼第三級輥2#連鑄機是采用奧鋼聯(lián)設(shè)技術(shù)的6臺式壓縮機。它由140mm組成，140mm。于2002年3月完成。采用結(jié)晶裝置電磁干燥技術(shù)（ss）。主要生產(chǎn)低碳、中碳和低合金冷鉻鋼。隨著2#連鑄機品種不斷開發(fā),對連鑄坯質(zhì)量及電磁攪拌(EMS)的效果要求也不斷提高。為此,研究結(jié)晶器電磁攪拌,優(yōu)化參數(shù),以提高EMS的應(yīng)用效果及連鑄坯質(zhì)量。1馬鋼mems特性參數(shù)的確定電磁攪拌器激發(fā)產(chǎn)生的磁場有一定的運動速度,而且有方向的交替變化,當它們切割鋼水時,就會產(chǎn)生感應(yīng)電流J。磁場感應(yīng)強度B和磁場強度H有如下關(guān)系:B=μ0H感應(yīng)電流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力f,電磁力促使鋼水沿一定軌跡運動,起到攪拌鋼水的作用。馬鋼MEMS特性參數(shù):類型為外置式,頻率為2～5Hz,最大電流為570A,電壓為380V。MEMS正常使用時,電流510A,頻率采用3Hz,不變化。2冷態(tài)載荷作用下磁感應(yīng)強度的測定EMS是借助鋼水中感應(yīng)生成的電磁力推動鋼水運動。用檢測電磁力的大小來評定EMS的性能是科學(xué)的方法,但是在實踐生產(chǎn)過程中很難實現(xiàn)。作用在鋼水中的電磁力理論上與其中的外加磁感應(yīng)強度的平方成正比,所以檢測冷態(tài)空載工況下的磁感應(yīng)強度就可得到實際生產(chǎn)過程中作用在鋼水上的電磁力。測定結(jié)晶器內(nèi)的磁感應(yīng)強度時,以結(jié)晶器銅管上口中心為起點,往下每隔50mm測量1次,每個測定點的頻率和電流分別為3Hz,510A;3Hz,460A;3Hz,400A;5Hz,510A;5Hz,460A;5Hz,400A。2.1流結(jié)晶器內(nèi)磁場強度的比較電磁攪拌參數(shù)為3Hz,510A,結(jié)晶器空載狀態(tài)時,測定的各流結(jié)晶器中心軸線上磁場強度變化見圖1。從圖1可見,相同的電磁攪拌參數(shù),各流結(jié)晶器內(nèi)磁場強度相差較大,因此現(xiàn)場必須經(jīng)常測定結(jié)晶器內(nèi)的磁場強度。結(jié)晶器內(nèi)電磁攪拌強度不同,結(jié)晶器內(nèi)的電磁攪拌力也不相同,從圖1還可以看到,結(jié)晶器內(nèi)的磁場強度在離結(jié)晶器上口500～550mm處最大。由于電磁攪拌設(shè)備存在問題,所以2流的磁場強度與其它5流差別較大。2.2電磁攪拌頻率對磁場強度的影響不同頻率、電流條件下6流結(jié)晶器磁場強度見圖2。從圖2可見,相同電流強度下,頻率越小,磁場強度越大;相同頻率時,電流強度越大,磁場強度越大。因此,當電磁攪拌的頻率相同時,增加攪拌電流,結(jié)晶器內(nèi)的磁場強度增大。而隨著攪拌頻率的減小,結(jié)晶器內(nèi)的磁場強度增大。因此,降低電磁攪拌的頻率,增加電流強度有利于結(jié)晶器內(nèi)磁場強度增大。因為頻率越大,電磁波的衍射能力越小,穿過結(jié)晶器繞過障礙物的能力就越小,相應(yīng)電磁攪拌效果就越弱,從圖2可知5Hz,460A和5Hz,400A時,結(jié)晶器磁場強度較弱。3影響連鑄件質(zhì)量的因素3.1鑄坯等軸晶率的對比使用和不使用MEMS時爐次連鑄坯的凝固組織見圖3,4。由圖3,4可以看出:沒有使用MEMS的連鑄坯柱狀晶粗大、發(fā)達;使用MEMS后,連鑄坯等軸晶區(qū)明顯擴大;對中碳鋼尤為明顯。表1是不同頻率下,鑄坯等軸晶率對比,對方坯斷面的低倍照片等軸晶區(qū)域進行測量,計算出所占整個斷面的面積比率,可以得出頻率為3Hz時,鑄坯等軸晶率最大。表2是不同電流下(頻率為5Hz),鑄坯等軸晶率對比。由表2可以看出,電流為510A時,鑄坯等軸晶率最大。從表1,2可以看出,MEMS的作用效果與鋼種有關(guān),MEMS對低碳鋼組織改善效果不明顯,對中碳鋼組織改善效果顯著。另外,合金元素對MEMS的使用效果有較大的影響,合金元素促進柱狀晶生長,為獲得更大的等軸晶,合金鋼需要更強的攪拌強度。由表2還可以看出,中碳低合金鋼鑄坯等軸晶率比中碳普碳鋼小。4提高中心等軸晶率的方法(1)電流和頻率、澆注的鋼種對MEMS的使用效果有較大的影響,在生產(chǎn)過程中必須考慮這些因素,以使MEMS獲得最佳效果。(2)電流越大,頻率越小,電磁攪拌器中心磁感應(yīng)強度越大,有利于提高中心等軸晶率。試驗得到不同的鋼種在3Hz,510A時鑄坯的等軸晶率均最大。(3)MEMS對不同的鋼種有不同的攪拌效果,對改善低碳鋼凝固組織的能