連鑄機(jī)結(jié)晶器電磁攪拌的使用效果分析

連鑄機(jī)結(jié)晶器電磁攪拌的使用效果分析

馬鋼第三級(jí)輥2#連鑄機(jī)是采用奧鋼聯(lián)設(shè)技術(shù)的6臺(tái)式壓縮機(jī)。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(jī)品種不斷開發(fā),對(duì)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(chǎng)有一定的運(yùn)動(dòng)速度,而且有方向的交替變化,當(dāng)它們切割鋼水時(shí),就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流J。磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)強(qiáng)度H有如下關(guān)系:B=μ0H感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力f,電磁力促使鋼水沿一定軌跡運(yùn)動(dòng),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(shí),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(qiáng)度的測(cè)定EMS是借助鋼水中感應(yīng)生成的電磁力推動(dòng)鋼水運(yùn)動(dòng)。用檢測(cè)電磁力的大小來評(píng)定EMS的性能是科學(xué)的方法,但是在實(shí)踐生產(chǎn)過程中很難實(shí)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(qiáng)度的平方成正比,所以檢測(cè)冷態(tài)空載工況下的磁感應(yīng)強(qiáng)度就可得到實(shí)際生產(chǎn)過程中作用在鋼水上的電磁力。測(cè)定結(jié)晶器內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),以結(jié)晶器銅管上口中心為起點(diǎn),往下每隔50mm測(cè)量1次,每個(gè)測(cè)定點(diǎn)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(chǎng)強(qiáng)度的比較電磁攪拌參數(shù)為3Hz,510A,結(jié)晶器空載狀態(tài)時(shí),測(cè)定的各流結(jié)晶器中心軸線上磁場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度相差較大,因此現(xiàn)場(chǎng)必須經(jīng)常測(cè)定結(jié)晶器內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。結(jié)晶器內(nèi)電磁攪拌強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度與其它5流差別較大。2.2電磁攪拌頻率對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響不同頻率、電流條件下6流結(jié)晶器磁場(chǎng)強(qiáng)度見圖2。從圖2可見,相同電流強(qiáng)度下,頻率越小,磁場(chǎng)強(qiáng)度越大;相同頻率時(shí),電流強(qiáng)度越大,磁場(chǎng)強(qiáng)度越大。因此,當(dāng)電磁攪拌的頻率相同時(shí),增加攪拌電流,結(jié)晶器內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度增大。而隨著攪拌頻率的減小,結(jié)晶器內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度增大。因此,降低電磁攪拌的頻率,增加電流強(qiáng)度有利于結(jié)晶器內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度增大。因?yàn)轭l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(shí),結(jié)晶器磁場(chǎng)強(qiáng)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(duì)比使用和不使用MEMS時(shí)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(dá);使用MEMS后,連鑄坯等軸晶區(qū)明顯擴(kuò)大;對(duì)中碳鋼尤為明顯。表1是不同頻率下,鑄坯等軸晶率對(duì)比,對(duì)方坯斷面的低倍照片等軸晶區(qū)域進(jìn)行測(cè)量,計(jì)算出所占整個(gè)斷面的面積比率,可以得出頻率為3Hz時(shí),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(duì)比。由表2可以看出,電流為510A時(shí),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(duì)低碳鋼組織改善效果不明顯,對(duì)中碳鋼組織改善效果顯著。另外,合金元素對(duì)MEMS的使用效果有較大的影響,合金元素促進(jìn)柱狀晶生長(zhǎng),為獲得更大的等軸晶,合金鋼需要更強(qiáng)的攪拌強(qiáng)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(duì)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(qiáng)度越大,有利于提高中心等軸晶率。試驗(yàn)得到不同的鋼種在3Hz,510A時(shí)鑄坯的等軸晶率均最大。(3)MEMS對(duì)不同的鋼種有不同的攪拌效果,對(duì)改善低碳鋼凝固組織的能