如何正确选择方坯连铸机电磁搅拌器 -(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-03 原文发表:2007-07-03 人气:4

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理解此结果的要点是：搅拌器毕竟不是树枝晶破碎器，而且必须用温度模式的设计理念来代替传统的机械模式。

机械原理的主导思想是搅拌所产生的钢水运动提高了铸坯中心到坯壳的热传递，比起简单的热对流传热方式，它促使了钢水过热度（液态钢水的温度高于其凝固时的温度差）的消失。冶金工作者都知道金属的凝固都是以树枝晶的形式沿着温度梯度的方向开始。

一旦过热度消失，液态钢水的温度下降到凝固时的温度，微小的等轴晶粒就开始形成，并留在余下的液态钢水里，然后以快于冷却的速度生成，依靠其自身重力沉淀下来，填充在铸坯的液态溶池里，柱状晶结构不再朝着铸坯中心处生长，凝固搭桥、小钢锭和收缩缩孔现象不再存在，铸坯凝固的内部结构为微小的细晶粒等轴晶结构。

搅拌器（实际上是一种冷却工具）在连铸机上的位置是最重要的。在结晶器的上方液态钢水的冷却速度最快，因为在这里它与结晶器铜管壁有一个良好的热传递，而且在这里坯壳是最薄的。从结晶器上方到下方，钢水冷却速度会随之下降，在结晶器下方的铸流区冷却速度更小，因此如果将搅拌器放置于结晶器上方，钢水的冷却效果最佳。

因为在结晶器钢水弯月面处的搅拌对铸坯内部质量的改善优于将搅拌器放置于结晶器下方，同理它也将优于铸流搅拌器。

图3显示出大方坯的温度随浇注时间的变化，在无搅拌的情况下，钢水的温度下降到其由液态到固态变化时的温度需14min，而S-EMS需9min，当M-EMS放置于结晶器上方时，温度几乎立即下降下来。

F-EMS对高碳钢和高合金钢铸坯质量的改善

对于高碳钢和高合金钢铸坯来说，尽管在其中心处为等轴晶凝固结构，但偏析仍然是其主要的质量缺陷，甚至出现一种新的“V”型低倍偏析，铸坯样在纵向硫印试片上能很明显的看到一道黑线，即为这种偏析。

对这种现象的解释是：钢水碳含量或合金元素的含量愈高，其液相线温度与固相线温度的差值愈大，凝固时间就愈长，即沿着铸坯中心轴方向，从开始凝固到最终全部凝固的时间愈长。在这段时间里，先凝固的部分不断聚集直至铸坯全部凝固，而液态部分就富集了大量的碳元素和合金元素，而且金属的凝固收缩产生一种驱动力，使铸坯的液态部分与固态部分产生一个相对运动。偏析的液态部分朝着铸坯中心聚集，并在铸坯的糊状区结束处生成“V”型偏析痕迹。

要想解决这种偏析，最好的办法是在铸坯糊状区完全凝固前使用一种长的强有力的搅拌器（F-EMS）搅拌铸坯糊状区。在20世纪八十年代Rotelec公司和Kobe钢厂联合发展了这种工艺，并将其命名为Kosmostir-Magnetogyr工艺。为了达到最佳效果，使用F-EMS必须满足以下3个条件：

● 末端电磁搅拌器必须搅拌一个由细小晶粒组成的巨大等轴晶区。这就意味着它必须和一个强有效的结晶器电磁搅拌器结合起来使用，单独使用末端电磁搅拌器是无意义的。

● 末端电磁搅拌器必须依照铸坯的凝固曲线来确定其正确的安装位置。因此拉速必须在控制范围内，而且在浇注过程中保持稳定。

● 末端电磁搅拌器必须被设计成有足够的长度和功率，以便其能够搅拌小直径高黏度的铸坯模糊区。如果它的功率不够大，就必须将其上移到连铸机的更上方，这样它就变成了铸流搅拌器，而铸流搅拌器对“V”型偏析是没有效果的。

首先强调这三个条件是因为通过几种M F-EMS与S F-EMS的试验，如缺少其中之一，就得不出一个令人满意的结论。

图4通过M-EMS、M F-EMS、无搅拌对铸坯中心偏析的影响，作了对比，可以明显看出M F-EMS的优越性。

图5显示出在一个稳定的功率下F-EMS情况下，铸坯的碳偏析指数与M-EMS搅拌器的功率成反比。这正说明了高功率的M-EMS对联合式M F-EMS的重要性，同时也证明了选择M F-EMS要优于S F-EMS。

洪常海、周民译自《Advanced steel》，
(1998-1999):70～72页
庄亚昆校 (