重庆401220
摘要：连铸技术和以往的浇筑技术进行比较，具有极好的经济优越性能。最近几年，在我国科学技术水平的快速提高下，在连铸工艺中有一些新的技术得到了十分广泛的应用，比如电磁技术等。本文将从几个方面来深入研究连铸工艺中电磁技术的应用。
关键词：连铸工艺；电磁技术；运用
一、电磁搅拌技术
1.电磁搅拌技术的原理
电磁搅拌技术，英文简称EMS，作用的原理是麦克斯维尔方程。它将凝固前沿的液体放置在处于不断移动状态的磁场当中，致使对流运动的出现。由于磁场的运动在旋转的状态下也是可以展开的，因此不论交变的还是线形的，最后都可以产生感应电流。在涡流以及磁场的相互作用下，电磁的驱动力就产生了。电磁驱动力一般都会作用在钢水的体积元上，致使钢水被迫进行运动。电磁搅拌力根据不同的标准可以分为不同的类型，在参考直线、直流和感应电动机的原理下，可以将其分为感应旋转磁场型、静止磁场液芯通电型和行波磁场电磁搅拌器的电磁力三种类型。
2.电磁搅拌技术的发展
把电磁搅拌技术应用到连铸工艺中，能够在整体上提高铸坯的总体质量。所以，在世界范围内连铸机安装电磁搅拌的国家将越来越多，不仅如此，也更加深入的研究了电磁搅拌的作用原理、前景、最佳工艺和设计等多个方面。二十世纪七十年代末期，根据已有技术，在此基础上对电磁搅拌技术研究的重点发生了变化，研究的主要方向是方坯结晶器内的电磁搅拌技术。排在科研前段的是英国的钢铁公司和法国的钢铁研究所，线性搅拌器在方坯连铸机上的应用是它们的研究成果的主要表现。在两者成功进行的方坯连铸机实验中，电磁搅拌技术的应用使钢坯表面及皮下的质量得到了明显提高，对低频电磁场的使用也大大提高了搅拌器搅拌的效率。以此为基础，圆坯搅拌技术继板坯连铸机结晶器内电磁搅拌技术也有了很广泛的应用和发展。特别是对于日本的许多钢铁公司，广泛的对电磁搅拌技术进行了应用，而且也取得了显著的应用成果。
3.电磁搅拌分类
按安装位置可分为：结晶器内电磁搅拌（M—EMS）、二次冷却区的电磁搅拌（S—EMS）、凝固末期的电磁搅拌（F—EMS）。按照电磁力使金属熔体流动的方向可分为旋转型搅拌和线性搅拌。旋转型搅拌用于方、圆、多边形断面铸坯和宽厚比接近于1的矩形坯，对于板坯及宽厚比大的矩形坯则采用线性电磁搅拌。另外，还有人开发出介于二者之间的搅拌形式，熔体运动方向与水平方向呈一定角度，以及旋转型搅拌和线性搅拌复合到一起的螺旋型搅拌等。
最初的电磁搅拌只单独应用于结晶器或二冷区。随着连铸的发展，单独使用M—EMS或S—EMS已无法满足高质量产品的要求，特别是特殊钢，由于合金元素多，凝固温度也宽，导致凝固过程中易出现偏析，夹杂物严重。目前大多采用结晶器、二冷区和凝固终点联合搅拌。但是研究也表明：不同的电磁搅拌工艺存在一个最优值，超过这个值，反而会削弱浇注的稳定性，降低产品质量，导致夹杂和表面缺陷。L．Bieitelman等人对此曾提出采用一种辅助的AC—SM感应装置，和M—EMS联合使用，在弯月面处产生反向旋转流达到平衡液面的目的。
4.电磁搅拌的冶金效果
M—EMS是三种搅拌形式中改善铸坯质量最显著的方法。其主要冶金效果为：电磁力冲刷凝固前沿，促使等轴晶形成，等轴晶区扩大，晶粒结构更细；增加弯月面的纯净度；M搅拌可降非金属夹杂物和浇注所产生的气泡有效地排除掉；在金属凝固前沿，由于电磁力的作用，温度梯度变小，在获得相同等轴晶率的条件下可以合理地提高过热度，提高范围为25-50℃，有利于连铸工艺的稳定操作，且等轴晶率变化不大。
S—SME是最先发明的一种搅拌形式，由于二次冷却区较长，故也常将其分成SI—EMS和s2一EMS。它的主要功能有：切断柱状晶，扩大铸坯的等轴晶，减轻铸坯的中心偏析；促使特定部位聚集的大型夹杂物的上浮分离。
F—EMS具有减少连铸坯的中心偏析、V偏析、促使枝晶骨架位置的调整、等轴晶的形成等功能。多采用大功率、低频率的旋转型搅拌器。将其安装在靠近液相凝固末期用以搅动小断面、高黏度、大固相分数的金属熔体。用于凝固末期电磁搅拌器安装位置十分关键，安装靠前，起不到改善中心偏析的作用，甚至于变成S—EMS；安装靠后液相断面减小，金属熔体黏度增大，搅拌器所需功率加大，有时甚至无法搅动。
二、电磁制动技术
在连铸工艺中的电磁技术中，常用的电磁技术除了电磁搅拌之外，电磁制动技术的应用范围也比较广泛。电磁制动技术最早出现在1982年，由Sten．Kollberg发表的由瑞典和日本2个公司联合开发的电磁制动的技术报告上首次提出。提出之后，该报告引进了极大的反响，电磁制动技术开始得到广泛的应用，其中在日本的川崎钢铁公司的水岛钢厂上成功地进行了实验并取得了很好的效果，钢厂产品的质量和工艺都有了很大的提高。
1.电磁制动技术的原理
跟电磁搅拌技术相比，电磁制动技术的原理稍微复杂一些。一般情况下，可以通过静态磁场达到控制连铸结晶器内钢水流动的目的。根据电磁方面的理论知识可以得知，在处于运动状态的液态钢水中，用来贯穿钢水的稳定磁场不仅可以有效抑制其湍流和涡流，而且还能保证磁场中钢水流动的平稳状态。在电磁制动技术中，这种性能得到了广泛的应用，钢水中的感应电流和磁场的相互作用下产生了某种制动力，这种制动力的方向与钢水的流动方向相反，然后在磁场的制动下钢水流股进行了重新的分布。在设计磁场结构和大小的过程中，要保证弯月面流速处于最佳范围内，而且磁场的液面波动也要适当较低，这样可以尽量减少结晶器内的保护渣卷入坯壳现象的发生，进而使其性能得到最佳的发挥。
2.电磁制动技术的发展
电磁制动技术有着悠久的发展历史。在20世纪50年代，首次结晶器内电磁制动的相关实验就出现了。20世纪80年代，日本的川崎钢铁公司就对电磁制动技术进行了实际应用。早期的电磁制动装置的内部结构比较小，铸坯又有一定厚度，因此，要控制好不同方向的铸坯对应的电磁极的间距，如果没有将间距掌握好，会使最终的制动效果受到直接的影响。20世纪90年代，电磁制动技术有了进一步的发展，双条形的电磁制动出现。有两个制动磁场，一个位于结晶器的底部，一个位于弯月面的附近，这两个制动磁场的方向相反。随着科学技术的发展，全幅三段电磁制动在近几年又出现，其与全幅两段制动相比，有着更加明显的制动效果。国内的电磁制动技术与国外的电磁制动技术相比，具有更加广泛的应用，但是，国内的电磁制动技术起步比较晚，发展的时间也比较短。因此和国外的技术相比差距也比较大，因此，要加强对电磁技术的研究使电磁技术的应用水平得到提高。
结语
综上所述，电磁技术是一门综合性较强的学科，它所涉及到的学科种类十分繁杂，并具有复杂的机理，因其可以让铸坯的质量得到明显的提高，所以最近几年在连铸工艺中对该技术有了极为广泛的应用。目前，在研究层次的进一步加深和计算机技术水平的快速提高下，电磁技术的发展迈向了一个新的台阶，并向数字化方向不断发展，同时具有多种维度，所以在当前时代下，我们一定要不断掌握并学习新的知识和技术，并不断对其进行新的研究，从而在一定程度上促进电磁技术在连铸工艺中得到更好更快的发展。
参考文献：
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