凝固末端電磁攪拌器設(shè)計(jì)及應(yīng)用

501凝固末端電磁攪拌器設(shè)計(jì)及應(yīng)用岳陽(yáng)中科電氣李?lèi)?ài)武、蔣海波概述

天津鋼管集團(tuán)姚家華、劉強(qiáng)鑄、特別是品種鋼連鑄必不行少的一種工藝手段。傳熱和遷移過(guò)程，到達(dá)改善鑄坯質(zhì)量的目的。結(jié)晶器電磁攪拌可以明顯改善中碳鋼、中低合金鋼的內(nèi)部及皮下質(zhì)量，但對(duì)于高碳鋼和高合金鋼來(lái)說(shuō)，仍存在V”形槽即“V”形宏觀偏析。尤其對(duì)于象不銹鋼這樣的多合金高合金鋼，由于枝晶興旺中心裂紋及縮孔格外明顯。要解決這些問(wèn)題必需在凝固末端上電磁攪拌。高碳鋼、高合金鋼連鑄的凝固特征和可能消滅的缺陷長(zhǎng)度增加，粘稠區(qū)加寬。因此簡(jiǎn)潔形成中心偏析、中心裂紋和中心縮孔。這些缺陷對(duì)產(chǎn)品的機(jī)械性能和耐腐蝕性能會(huì)產(chǎn)生有害的影響。在不銹鋼冷軋板中消滅單相波浪。宏觀偏析是在凝固末端粘稠區(qū)內(nèi)的溶質(zhì)富集的鋼液由于凝固收縮引起流淌、沿粘稠區(qū)內(nèi)枝晶間通道傳輸、聚攏VVV釋。偏析的嚴(yán)峻程度與凝固時(shí)間有關(guān)，時(shí)間越長(zhǎng)越嚴(yán)峻。由于高含碳量、高合金含量的鋼凝固時(shí)間長(zhǎng)，因此偏析也就更嚴(yán)峻。影響凝固末端電磁攪拌的冶金效果的主要因素及措施1〕是否有結(jié)晶器電磁攪拌作用。2〕電磁攪拌器能否供給4〕電磁攪拌的作用區(qū)域是否足夠大。5〕攪拌的時(shí)機(jī)即、41、5因素則取決于電磁攪拌器與連鑄機(jī)性能參數(shù)及連鑄工藝的匹配是否合理。因此，一套電磁攪拌裝置要到達(dá)最正確的冶金效果，除了要求其本身性能優(yōu)良外，還要求設(shè)計(jì)者有較豐富的理論與實(shí)踐閱歷。凝固末端電磁攪拌的最正確攪拌條件依據(jù)宏觀偏析產(chǎn)生的機(jī)理，掌握其產(chǎn)生的主要途徑是：以掌握粘稠區(qū)的滲透性。提高凝固率，削減凝固時(shí)間間隔。在中心區(qū)分散偏析斑點(diǎn)，使粘稠區(qū)變窄。d)保持粘稠區(qū)的流淌性以及溫度和成分的均勻性。e)阻礙鋼液在枝晶間的滲透和偏析槽的形成。承受結(jié)晶器+凝固末端電磁攪拌能有效到達(dá)以上目的，單一承受凝固末端效果不明顯。結(jié)晶器電磁攪拌能大幅降低鋼液的過(guò)熱度，縮短凝固時(shí)間，從而產(chǎn)生寬且細(xì)的等軸晶區(qū)。而凝固末端電磁攪拌可進(jìn)一步細(xì)化等軸晶并能保持粘稠區(qū)的流淌以及溫度與成份的均勻。因此可以明顯減輕宏觀偏析。凝固末端攪拌的最正確條件是：a)凝固末端的凝固組織為致密的細(xì)等軸晶，因此必需要先經(jīng)結(jié)晶器電磁攪拌。b0.1攪拌強(qiáng)度要到達(dá)10-20cm/s承受交替攪拌安裝位置效果，甚至還有可能起反作用。0.112做到連續(xù)移動(dòng)是最抱負(fù)的。值得指出的是：凝固末端位置是受拉速影響的，因此，保持拉速的穩(wěn)定是格外重要的！有效攪拌范圍、攪拌方式及磁場(chǎng)性能較大的區(qū)分，主要表現(xiàn)在：〔白亮帶替攪拌的攪拌方式。30點(diǎn)，要求凝固末端電磁攪拌的有效攪拌范圍盡可能的長(zhǎng)。515112.5m/min458mm458mm?？紤]到電磁攪拌器的端部效應(yīng)，450mm為了獲得穩(wěn)定的冶金效果，有效攪拌區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)要求盡可能的均勻。凝固末端電磁攪拌器的類(lèi)型及選擇EE因此使用壽命也要長(zhǎng)很多。鐵芯型式、磁場(chǎng)的空間分布和磁路的有限元分析等三個(gè)方面對(duì)凝固末端電磁攪拌器的選型作一分析：鐵芯型式主要有E字鐵芯與環(huán)形鐵芯兩種，L1L2L1L23211E圖中：1—E2—線(xiàn)圈，3—外殼2環(huán)形鐵芯內(nèi)部構(gòu)造圖中：1—環(huán)形鐵芯，2—線(xiàn)圈，3—外殼磁場(chǎng)的空間分布磁感應(yīng)強(qiáng)度空間分布區(qū)分如下：Br(Gs)200018001600r=100r=230r=100r=23012001000800I=400A6004002000020406080100120140160180200220240260280300320340θ(°)3EBrr=100r=230r=100r=230I=250A80070060050040030020010000 20 40 60 80 1001201401601802002202402602803003203403604環(huán)形鐵芯電磁攪拌器磁感應(yīng)強(qiáng)度Br磁路的有限元分析其磁場(chǎng)有限元分析區(qū)分如下：5E

θ(°)9環(huán)形鐵芯磁場(chǎng)有限元分析圖點(diǎn)是：由于有齒槽，齒的地方磁場(chǎng)高，槽的地方磁場(chǎng)小，因而內(nèi)部磁場(chǎng)不均勻〔3，不適合作凝固末端電磁攪拌用；存在齒槽漏磁，內(nèi)部漏磁大〔5；線(xiàn)圈端伸長(zhǎng)，因而在肯定安裝空間內(nèi)，鐵芯高度矮，有效攪拌范圍短〔1，也不適合作凝固末端電磁攪拌用。環(huán)形鐵芯的優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)齒槽構(gòu)造，內(nèi)部磁場(chǎng)均勻，攪拌效率高〔4；內(nèi)部無(wú)齒槽，不存在齒槽漏磁，內(nèi)部漏磁小，磁場(chǎng)強(qiáng)度高〔612〔比E30%左右，有效攪拌范圍長(zhǎng)，攪拌效果好〔2。能硅膠灌封處理，因而本錢(qián)較高。綜上分析，凝固末端電磁攪拌期的4種不同類(lèi)型的組合中。以環(huán)形鐵芯銅管繞組為最正確組合。具有運(yùn)行安全漏電流小，使用壽命長(zhǎng)；磁場(chǎng)均勻，磁密大，有效攪拌范圍長(zhǎng)，冶金效果突出；工作電流小，冷卻水量小，運(yùn)行格外經(jīng)濟(jì)；后期修理本錢(qián)低等突出優(yōu)點(diǎn)。格外適合作凝固末端電磁攪拌使用，是其它任何一種組合所無(wú)法比較的。凝固末端電磁攪拌器在天管公司二煉鋼不銹鋼連鑄上的應(yīng)用連鑄機(jī)的技術(shù)性能及工藝參數(shù)序號(hào)工程單位性能與設(shè)備參數(shù)1型式四點(diǎn)矯直弧形方-圓坯連鑄機(jī)2臺(tái)數(shù)臺(tái)13流數(shù)流64弧形半徑m10.55鑄坯規(guī)格mmφ210，φ2706各流中心距mm12507鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度m~338澆注時(shí)間分/爐35~45結(jié)晶器電磁攪拌的狀況φ210電磁參數(shù)如下：形 式：結(jié)晶器內(nèi)置三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方式，獨(dú)立閉循環(huán)水冷/結(jié)晶器外置三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方式，獨(dú)立閉循環(huán)水冷適應(yīng)的鑄坯截面：φ270/φ210視在功率：220KVA/280KVA有功功率：48KW/63KW額定電流：450A/500A250V使用頻率：2-9Hz〔5Hz〕/2-6Hz〔3Hz〕中心磁感應(yīng)強(qiáng)度：≥900GS/860GS500GSm)冷卻水規(guī)格：閉循環(huán)冷卻水正常值報(bào)警跳閘冷卻水流量m3/h8/156.5/12冷卻水壓力MPa0.5/0.3允許溫度℃＜6375進(jìn)水溫度℃＜4350電導(dǎo)率μs/cm＜5060100結(jié)晶器電磁攪拌參數(shù)的設(shè)定斷面〔mm斷面〔mm〕攪拌器形式頻率(Hz)〔A〕φ210外置2.0-2.5持續(xù)200-250φ270內(nèi)置4.0-4.5持續(xù)150-200裝備凝固末端電磁攪拌的綜合效果凝固末端電磁攪拌的主要技術(shù)性能運(yùn)行方式：連續(xù)、交替、間歇冷卻方式：攪拌器線(xiàn)圈承受銅管內(nèi)純潔水冷卻，冷卻水為閉路循環(huán)的運(yùn)行方式。單獨(dú)的冷卻水系統(tǒng),進(jìn)水壓力：0.5Mpa-0.8MPa。f)210、270技術(shù)參數(shù)：電壓： 最大400V電流： 450Ac)頻率： 6-20Hz(11Hz)視在功率： 200kVA/臺(tái)功率： 臺(tái)f〕線(xiàn)圈絕緣等級(jí)：H級(jí)g〕整體設(shè)備防護(hù)等級(jí)：IP68h〕R10.5凝固末端電磁攪拌的參數(shù)設(shè)定：13Cr、HP13Cr、SUP13Cr、9Cr1Mo。Ni：5%，Cr：9.5-14.5%，Mo：1-2%。斷面斷面210mm270mm電流頻率正轉(zhuǎn)停反轉(zhuǎn)電流頻率正轉(zhuǎn)停反轉(zhuǎn)鋼種AHzSSSAHzSSS13Cr400815215380815215HP13Cr400915215400815215SUP13Cr4009152154008152159Cr1Mo400815215