电磁搅拌

板坯电磁搅拌的现状

摘要:介绍了电磁搅拌技术的原理、电磁搅拌器的分类、电磁搅拌装置的应用条件

关键词:电磁搅拌技术; 板坯; 连铸; 应用

Electromagnetic Stirring of Slabs

Abstract: It is introduced the principle of electromagnetic stirring technique as well as types and application condition of stirrer．

Key words: electromagnetic stirring; continuous casting of slab; multi-mode EMS

1前言

在连续铸钢发展初期, 钢铁制造者们已认识到钢液的凝固及铸坯质量受液相穴钢液的运动和诸如对流、传热、收缩等基本物理现象的影响。毫无疑问, 电磁搅拌的研究是以优化上述运动和现象以提高钢的质量和消除不利因素等为目标的[1]。

电磁搅拌装置(Electro – Magnetic Stirring)英语缩写为EMS。目前采用电磁搅拌装置已经成为板坯连铸设备为提高铸坯产品质量的重要途径,其作用就是在铸线扇形段上安装多段电磁搅拌用的电磁线圈, 在各段辊内的电磁线圈上施加低压、低频、大电流的交流电源, 电磁力线贯穿铸坯的凝固相(即坯壳部分),在将要冷却凝固的钢水内部产生强磁场,通过钢水内流动的感应电流相互作用, 使液向部分能定向移动及旋转运动,从而对铸坯内的液相钢水进行搅拌,使铸坯内部结晶组织均匀, 提高了板坯的质量[2]。

2 电磁搅拌技术原理及作用

2.1 电磁搅拌技术原理

与已普及的长材产品生产中采用的转式电磁搅拌有所不同, 针对大断面的矩形, 板坯连铸生产采用独特的线形电磁搅拌。其原理十分简单, 如同由两相或三相电流驱动的, 能产生交变磁场的线性感应马达。电流发生相变时磁场从一极到达另一极, 并同时产生电磁推力, 将液态钢水向磁场运动的方向推动。通过电流相位变化选择方向, 通过电流密度和频率调整推力大小[3]。

搅拌器本体的线圈通入三相交流电后产生一个线性。当液态金属置于移动磁场内时，液态金属的每一截面都被移动磁场的磁力线切割，因而液态金属就像任何导体切割磁力线一样，将产生感应电动势。正是由于液态金属在切线方向上受到一个体积电磁力，这样液态金属在距离中心不同的位置上就受到一个力偶的作用，再由于液态金属内部的粘性、使液态金属进行旋转运动，从而有效地减轻过热度对凝固组织的影响，打碎柱状晶，形成更多的等轴晶。这就是液态金属在线性磁场的作用下，产生电磁力和旋转运动的基本原理。[4]

在两对搅拌器相距稍远时, 采用三环模式有利于形成稳定流场, 而且因为力量叠加的作用, 能

够在中环形成更强的流场; 而采用双蝶模式时不能构成强有力的中部环流, 4 个环流强度相对平均, 中心部位流场较弱, 很容易生成二次柱状晶。此时三环模式优于双蝶模式。

在两对搅拌器相距较近时, 因为中部空间受挤压, 搅拌器影响区重合, 采用三环模式不利于形

成中部环流, 在距离太近时, 根本不能产生中部环流, 外端环流也因受另一对搅拌器影响而强度减弱; 采用双蝶模式则两对搅拌器推力重合, 能够形成强有力的单蝶流场。此时双蝶模式优于三环模式[5]。

2.2 结晶器电磁搅拌的作用

合适的搅拌能够降低结晶器内钢液的过热度，改善凝固条件，促使夹杂物和气泡的聚集上浮，折断正在成长的柱状晶末端枝晶，这些都有利于提高连铸坯的内外质量[6]。

3 电磁搅拌器的分类

根据搅拌器安装位置不同，可分为三种类型:

(1)结晶器电磁搅拌器(M－EMS):安装在连铸机的结晶器区，搅拌器跨于结晶器和足辊的也可以归入此类。

(2)二冷区电磁搅拌器(S－EMS):安装在连铸机的二冷段，包括足辊下搅拌器(IEMS) 。

(3)凝固末端电磁搅拌器(F－EMS):安装在靠近连铸机凝固末端处[7]。

实践证明，在连铸机上选择合理的位置安装电磁搅拌装置，可以有效地改善铸坯的内部组织结构，提高铸坯表面质量。

4 电磁搅拌装置

4.1电磁搅拌器的结构

电磁搅拌器要具有以下性质在不影响连铸机功能情况下快速装卸, 能产生必要的推力, 能耐受铸坯的高温及多粉尘、水雾的恶劣环境, 电流与控制装置能与铸机联动,搅拌

方式及运转状态能方便地进行设定与监视。电磁搅拌器由线圈、铁芯、外壳、接插件等构成。

壳体主要是为了防止外界的高温及水雾的侵入, 但又要能让线圈产生的磁场透过,故采用奥氏体不锈钢制成。在夹层中通入软化水来进行冷却, 考虑到热胀冷缩会引起搅拌器内气体产生呼吸, 所以在壳体内应充以干燥的氮气, 使内部呈正压, 阻止外部水汽进入。线圈用铜管绕制, 管内通入不导电的离子纯水冷却[8]。

4.２安装位置

搅拌器安装位置的确定是搅拌技术的关键, 即搅拌位置和搅拌时机的选择是二冷电磁搅拌获得良好冶金效果的一个先决条件,否则无法得到期望值。一台二冷电磁搅拌器用于多种钢种,在不同的连铸工艺条件下,液芯的凝固位置亦不尽相同。然而,通常搅拌器安装于一个固定位置,即搅拌器不可能随断面和钢种的改变而相应地改变安装位置,一般情况下,要根据主要断面和钢种的情况,寻找一个最佳的安装位置。按照EMS传统的柱状晶切断机械模型理论,认为二冷区EMS的最佳安装位置在未凝固率40%左右的位(视具体钢种和断面尺寸而定)。这样可以避免安装位置过高、搅拌作用过早终止而再次生成柱状晶;同时也可避免安装位置过低、搅拌作用无法切断已形成搭桥的柱状晶的状况[9]。

( 1) 箱式扇形段搅拌最初由ABB 提出, 置于辊后。这是一个不错的解决方案, 因为连铸机顶部区域的辊子辊径小,搅拌器与板坯的距离短,通常小于250 mm。超过这一距离需要非常高的电能,这意味着高昂的运行费用。

( 2) 新日铁式安装于辊间。这需要对扇形段进行特殊设计,采用小的辅助辊,每侧铸流2 个搅拌器以使板坯内部的搅拌力最大。该技术可改善弧型连铸机特有的聚集在板坯内弧侧的缺陷,减少产品的不合格率[10]。

( 3) 辊内内置式由法国冶金研究院和法国电器开发,搅拌器安装在辊内。由于接近铸坯, 效率高。

( 4) 如果辊内内置式搅拌器并排成对使用,其功效等同于箱式电磁搅拌装置,适用于辊径较大的连铸机。如果在铸流每侧成对使用,其效果等同于新日铁式电磁搅拌。

( 5) 扇形段电磁搅拌通过增加铸坯内的等轴晶结构、减少了中心疏松和中心偏板, 从而改进了铸坯的内部质量。

4.3 EMS装置电气控制系统

在线控制系统主要是以PLC 为核心进行中央数据处理、输出启动、停止及其EMS运行参数等各种EMS 控制装置的运行指令, 并且以高速巡回检测EMS 控制系统内的各种

故障, 经PLC 内的故障处理程序处理后, 再通过故障报警显示盘( SP) 和操作室内设置的CRT 画面进行各种故障显示, CRT除了进行各种故障显示外, 还实时地显示EMS 装置的运行状况及其实际运行的控制用数据。另外EMS 装置自动或半自动运行方式时的各种控制数据设定也是通过CRT键盘输入到PLC 可编程序控制器的内存后参与控制的。浇铸PLC 从工艺设备流程上来看是作为EMS 装置的上流设备的电气控制

4.4 技术参数

工作电压:400 V(两辊串联)

工作电流:550 A(两辊串联)

工作频率:2 ～8 Hz

视在功率:190 kVA(单辊)

功率: 67 kW (单辊)

磁场形态: 波磁场

绝缘等级: F级或以上

中心推力: ≥85 mm Fe

质量: 约780 kg

4．5 使用条件

对EMS线圈所用导线的防水性能及EMS 绝缘处理要求十分苛刻，运行中必须保证冷却水的水质、流量、出水温度满足技术要求。

(1)冷却水要求

正常水流量: ≥15 m3 /h

进水温度: ≤40 ℃

进水水压: 0． 3 ～0．45 MPa

出水温度: ≤50 ℃

(2)水质要求

pH: 6． 5 ～8． 5

导电率: ≤500 μs /cm

悬浮物固体含量: ≤20 ppm

固体颗粒最大尺寸: ≤20 μm

铁磁颗粒含量: ≤0．5 ppm

铁磁颗粒最大尺寸: ≤5 μm

冷却水的硬度: ≤10 ppm

供给EMS 的水温最高40 ℃，不允许结冰。

EMS 的所有水管都用不锈钢管。

暴露在水中时，EMS 所有水管产生的铁(钢)锈必须限制在0～125μm/年锈蚀率内。

5 结论

电磁搅拌技术在板坯连铸上应用的冶金效果是显而易见的, 随着国内外钢铁行业竞争的加剧, 生产高质量的高端产品必然是一种趋势。电磁搅拌技术在板坯连铸工艺上的研究与推广应用, 对其它连铸机以及国内其他钢铁厂的电磁搅拌技术将起到促进作用。

6参考文献

[1]刘海强,王三忠,等.2000年前后电磁搅拌在板坯连铸机结晶器上的发展[J],河北冶金,2004(01): 29-32

[2]刘杰,李晓明,板坯连铸机电磁搅拌控制系统的应用[J],鞍钢技术,2012(05):48-51

[3] S. Kunstreich ，Electromagnetic Stirring of Slabs [J]，Iron and Steel,2005(09):81-83

[4]刘春,金百刚，板坯电磁搅拌参数的优化研究[J],冶金丛刊，2012(01):11-14

[5]陈国威, 李具中, 等.板坯连铸机辊式电磁搅拌的应用实践[J],武钢技术，2008(03):33-37

[6]陈建国，江国利，等.结晶器电磁搅拌在小方坯连铸上的应用[J]，北京科技大学学报，2007（01）:142-145

[7]赵少飞,杨海西,电磁搅拌技术在板坯连铸中的应用[J],宝钢技术，1994(03):37-39

[8]郭汉声，板坯连铸机用电磁搅拌装置[J]，宝钢技术，1989(03):43-47

[9]高岩军,宋松,等.板坯连铸电磁搅拌器的研究与探讨[J]，有色设备，2007(01):30-32

[10]贺秀芳，板坯连铸机结晶器内电磁搅拌技术[J]，钢铁研究学报，1992(04):42

电磁搅拌

板坯电磁搅拌的现状 摘要:介绍了电磁搅拌技术的原理、电磁搅拌器的分类、电磁搅拌装置的应用条件 关键词:电磁搅拌技术; 板坯; 连铸; 应用 Electromagnetic Stirring of Slabs Abstract: It is introduced the principle of electromagnetic stirring technique as well as types and application condition of stirrer． Key words: electromagnetic stirring; continuous casting of slab; multi-mode EMS 1前言 在连续铸钢发展初期, 钢铁制造者们已认识到钢液的凝固及铸坯质量受液相穴钢液的运动和诸如对流、传热、收缩等基本物理现象的影响。毫无疑问, 电磁搅拌的研究是以优化上述运动和现象以提高钢的质量和消除不利因素等为目标的[1]。 电磁搅拌装置(Electro – Magnetic Stirring)英语缩写为EMS。目前采用电磁搅拌装置已经成为板坯连铸设备为提高铸坯产品质量的重要途径,其作用就是在铸线扇形段上安装多段电磁搅拌用的电磁线圈, 在各段辊内的电磁线圈上施加低压、低频、大电流的交流电源, 电磁力线贯穿铸坯的凝固相(即坯壳部分),在将要冷却凝固的钢水内部产生强磁场,通过钢水内流动的感应电流相互作用, 使液向部分能定向移动及旋转运动,从而对铸坯内的液相钢水进行搅拌,使铸坯内部结晶组织均匀, 提高了板坯的质量[2]。 2 电磁搅拌技术原理及作用 2.1 电磁搅拌技术原理 与已普及的长材产品生产中采用的转式电磁搅拌有所不同, 针对大断面的矩形, 板坯连铸生产采用独特的线形电磁搅拌。其原理十分简单, 如同由两相或三相电流驱动的, 能产生交变磁场的线性感应马达。电流发生相变时磁场从一极到达另一极, 并同时产生电磁推力, 将液态钢水向磁场运动的方向推动。通过电流相位变化选择方向, 通过电流密度和频率调整推力大小[3]。

连铸电磁搅拌器设计

目录 目录 (1) 一、前言 (1) 二、电磁搅拌的基本知识 (2) （一）、电磁搅拌技术的概述 (2) （二）、电磁搅拌器的组成与主要分类 (2) （三）、电磁搅拌器的工作原理 (3) （四）、电磁搅拌力的计算 (4) （五）、电磁场在铸坯中透入深度 (6) 三、连铸电磁搅拌器设计过程 (7) （一）、电磁搅拌器电源的选择 (7) （二）、电磁搅拌器本体设计 (7) 1、铁芯的设计 (7) 2、线圈的设计 (11) （三）、电磁搅拌器控制系统的设计 (13) 四、课程设计体会 (15) 五、参考文献 (17)

一、前言 （一）、电磁冶金原理与工艺课程设计的目的： 电磁冶金原理与工艺课程设计是高等工业学校材料专业方向学生第一次较全面的对电磁冶金的了解和对电磁搅拌器设计的训练，是电磁冶金原理与工艺课程的一个重要实践环节。其主要目的在于： （1）进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关本课程实际问题的能力。 （2）通过课程设计，使学生将所学理论与生产实际相结合，将知识转化为分析和解决生产实际问题的能力。 （3）通过电磁冶金原理与工艺课程设计的训练，使学生对电磁连铸和电磁搅拌有一较完整的概念和全面的认识。并初步掌握电磁搅拌器结构设计和工艺设计的方法，树立正确的工程设计观点。 （4）进一步提高学生运算、绘图、表达、运用计算机和查阅技术资料的能力。 （5）通过创新意识的教育，初步培养学生的革新、创造能力。（二）、电磁冶金原理与工艺课程设计的任务： 电磁冶金原理与工艺课程设计任务是对连铸电磁搅拌器的主组成（电源、电磁搅拌器本体、控制系统等）和电磁搅拌工艺进行分析和设计，并给出相关计算的过程、绘制部分结构的草图，画出连铸电磁搅拌器的总装图，最后编写说明书一份。

电磁搅拌器的分类与应用

电磁搅拌器的分类与应用 （一）电磁搅拌器装置 电磁搅拌装置在许多的大型钢铁企业中的到使用，极大的改善了钢铁企业的产品质量。 近年来，随着连铸技术的发展，对连铸坯内部质量提出了更高的要求，而铸坯内部质量在很大程度上取决于铸坯内部是否呈现均匀而致密的等轴晶凝固组织。但是在连铸坯实际凝固过程中，由于冷却速度很快，造成铸坯凝固时柱状晶的发展，往往产生“搭桥”现象，导致铸坯内缩孔偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷产生。 一个载流的导体处于磁场中就要受到电磁力的作用而发生运动。同样，钢水流过磁场，流动的钢水会产生感生电流，感生电流产生的磁场与设定磁场之间的相互作用，会推动钢液运动，这就是电磁搅拌的原理。采用电磁搅拌装置，有利于改善连铸坯的凝固组织，也是改善以及提高铸坯表面的有效措施。 （二）电磁搅拌装置的形式 电磁搅拌装置的形式是多种多样的。根据铸机的类型，铸坯断面和电磁搅拌器安装的位置不同，连铸机常用的有如下几种类型： 1、按感应形式分：有直流传导式、交流感应式和近年来发展起来的永磁式。 2、按激发的磁场形态分：有恒定磁场型，即菜场在空间恒定，不随时间变化；有旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定的速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定的速度向一个方向做直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴做螺旋运动。 目前正在开发多功能组合式电磁搅拌器，即一台搅拌器同时具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。 3、按使用电源相数分：有两相电源电磁搅拌器，有三相电源电磁搅拌器。 4、按搅拌器在连铸机安装位置分：有结晶器电磁搅拌装置，有二次冷却电磁搅

拌器，有凝固末端电磁搅拌器。 一般公认的就是用第4种分法来说明用什么形式的电磁搅拌装置设备。 （三）电磁搅拌装置的性能，对钢质的影响 1、结晶器电磁搅拌（简称M-EMS或M搅拌） 钢水在结晶器内，电磁搅拌器安装于结晶器外围。电磁搅拌器的铁芯所激发的磁场通过结晶器的钢质水套，和铜套侵入钢水中，借助于电磁感应产生的电磁力，使钢水产生旋转左右或上下垂直运动。 结晶器的电磁搅拌主要改善钢坯的表面质量和皮下质量。图1-2表示结晶器电磁搅拌器引起的冷隔变化。从图中可以看出，在不考虑拉坯频率的情况下，磁通密度较高的地方（在结晶器内壁表面上磁通密度最大），冷隔趋于变浅。这是因为，结晶器内电磁搅拌使得结晶器冷却均匀。事实证明，凝固界面被通过搅拌形成的钢流冲刷和早期形成的凝固坯壳重新熔化，与新进入的钢水混合后再凝固。在进行搅拌的地方，冷隔的深度就变得很浅。因此M搅拌器可以增强结晶器内钢液均匀凝壳的生成，从而导致表面纵裂的消除。 实践证明电源频率取6HZ比较合适。频率没有取下限1HZ的原因是因为频率小于1HZ时搅拌不充分；如果频率超过15HZ，在钢水中衰减严重，结果只能进行表面搅拌，因此不能完全发挥仰制冷隔的作用。 一般有以下几种搅拌方法： 一、单台旋转磁场 电磁搅拌器置于结晶器外围，通以两相低频电流，激发一旋转磁场，使结晶器内钢液产生旋转运动。绕组采用直接水冷，结构简单，冷却效果好。与结晶器水

电磁搅拌器的分类与应用

电磁搅拌器的分类与应用 电磁搅拌器的分类与应用 （一）电磁搅拌装置 电磁搅拌装置在许多的大型钢铁企业中的到使用，极大的改善了钢铁企业的产品质量。 近年来，随着连铸技术的发展，对连铸坯内部质量提出了更高的要求，而铸坯内部质量在很大程度上取决于铸坯内部是否呈现均匀而致密的等轴晶凝固组织。但是在连铸坯实际凝固过程中，由于冷却速度很快，造成铸坯凝固时柱状晶的发展，往往产生“搭桥”现象，导致铸坯内缩孔偏析、疏松、夹杂物聚集等缺陷产生。 一个载流的导体处于磁场中就要受到电磁力的作用而发生运动。同样，钢水流过磁场，流动的钢水会产生感生电流，感生电流产生的磁场与设定磁场之间的相互作用，会推动钢液运动，这就是电磁搅拌的原理。采用电磁搅拌装置，有利于改善连铸坯的凝固组织，也是改善以及提高铸坯表面的有效措施。 （二）电磁搅拌装置的形式 电磁搅拌装置的形式是多种多样的。根据铸机的类型，铸坯断面和电磁搅拌器安装的位置不同，连铸机常用的有如下几种类型： 1、按感应形式分：有直流传导式、交流感应式和近年来发展起来的永磁式。 2、按激发的磁场形态分：有恒定磁场型，即菜场在空间恒定，不随时间变化；有旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定的速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定的速度向一个方向做直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴做螺旋运动。 目前正在开发多功能组合式电磁搅拌器，即一台搅拌器同时具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。 3、按使用电源相数分：有两相电源电磁搅拌器，有三相电源电磁搅拌器。 4、按搅拌器在连铸机安装位置分：有结晶器电磁搅拌装置，有二次冷却电磁搅拌器，有凝固末端电磁搅拌器。 一般公认的就是用第4种分法来说明用什么形式的电磁搅拌装置设备。 （三）电磁搅拌装置的性能，对钢质的影响 1、结晶器电磁搅拌（简称M-EMS或M搅拌） 钢水在结晶器内，电磁搅拌器安装于结晶器外围。电磁搅拌器的铁芯所激发的磁场通过结晶器的钢质水套，和铜套侵入钢水中，借助于电磁感应产生的电磁力，使钢水产生旋转左右或上下垂直运动。 结晶器的电磁搅拌主要改善钢坯的表面质量和皮下质量。图1-2表示结晶器电磁搅拌器引起的冷隔变化。从图中可以看出，在不考虑拉坯频率的情况下，磁通密度较高的地方（在结晶器内壁表面上磁通密度最大），冷隔趋于变浅。这是因为，结晶器内电磁搅拌使得结晶器冷却均匀。事实证明，凝固界面被通过搅拌形成的钢流冲刷和早期形成的凝固坯壳重新熔化，与新进入的钢水混合后再凝固。在进行搅拌的地方，冷隔的深度就变得很浅。因此M搅拌

ABB电磁搅拌系统在钢厂的应用和改进

?现场经验? ABB电磁搅拌系统在钢厂的应用和改进 李奕1①　艾军林2　李守林2 (1:武汉钢铁集团公司第一炼钢厂　武汉430083;2:宣化钢铁集团公司机动处　张家口075100) 摘要　阐述了武钢钢铁公司第一炼钢厂所引进的ABB电磁搅拌装置的原理,以及在实际运用中电搅线圈和逆变柜常见故障的解决方法和相关管理经验。 关键词　电磁搅拌器　变频器　IG BT(大功率晶体管)　逆变　线圈　改进 Applica tion and M od if ica tion of Electro M agnetic Stirrer from ABB L i Yi1　A i Jun lin2　L i Shoulin2 (1:The No.1M aking Steel Plant of W ISGCO　430083;2:Xuanhua Iron and Steel Group Co.) ABSTRACT　The article states the p rincip le of electro magnetic stirrer from ABB operated in the NO.1steel making p lant of W ISGCO and p rovides the failure solving methods and relative management experience on stirrer coil and inverter cabinet. KEYWO RD S　Electro magnetic stirrer　Inverter　IG BT　Inversing　Coil　Modification 1　前言 连铸用电磁搅拌能有效地改善铸坯的内部组织结构,提高表面质量,减少中心偏析和中心疏松。基本消除中心缩孔和裂纹,大大增加等轴晶率,为生产高碳钢的必要设备。因而已广泛应用于各种方坯连铸机上。炼钢厂五机五流大方坯连铸机采用了瑞典ABB公司制造的结晶器电磁搅拌装置。该装置采用了空心铜管纯水内冷式技术,整机结构紧凑、搅拌功率大,为国际20世纪90年代末的先进技术。 ABB电磁搅拌系统主要由3个部分组成:供电系统、电搅线圈水冷系统、ACS600多传动系统。 2　系统介绍 2.1　水冷系统 在电磁搅拌线圈工作时,将产生很大的电流,会引起线圈发热,若没有保护措施,必然将线圈烧坏。一般都是给线圈通水冷却。通水冷却的方式根据各厂家的情况有不同的方法,可以将线圈浸漆绝缘后,浸入循环冷却水中,但这种方式线圈的使用寿命短,一般最多使用两年。本系统采用ABB专利技术,线圈采用中空铜管绕制而成,中间通循环冷却水冷却,但这种方式对冷却水的水质要求较高,必须采用水处理技术保证在线圈中循环流动的水不至于结垢。 为了达到控制水质并与线圈进行热交换的目的,本系统有两套冷却水装置,一套是用于冷却线圈的纯水系统,另一套是用于冷却纯水的冷却系统。线圈所产生的热量首先通过循环的纯水带出,然后通过对水质要求不高的工业水经过板式换热器给纯水冷却。 由图1可以看出,纯水系统通过两台泵提供水循环动力,图中所用离子交换器中注入了离子交换树脂,用于吸附纯水系统中的钠离子,保证纯水的电导率不高于系统所规定的范围。 2.2　电搅运行原理 控制原理如下: 1)10kV高压电通过变电所送至电搅变压器一次侧由变压器变成交流525V。合上主电源开关,整流部分工作,整流成700V的直流电通过母排送到1～5流逆变器。 2)水站水泵(一用一备)启动,给线圈的铜管进行冷却,同时线圈的温度和水量的信号返回到水站的远程I/O。水系统的控制全部由扩展I/O完成,同时通过通讯,将水系统的信号传递给AOS操作面板和主控制系统APC。它不仅在操作面板上能够看到线圈进出水温度、流量、运行情况及水的电导率等,而且主控制系统APC通过光纤和每流的脉冲触发控制器AMC通讯,能够根据水系统的具体情况为每一流的变频器提供启动允许信号。对 — 5 6 — Total No1150 Ap ril2005 冶　金　设　备 M ET ALLURGI CAL EQU IP M ENT 总第150期 2005年4月第2期 ①作者简介:李奕,男,1972年出生,毕业于武汉钢铁公司职工大学电器专业,武钢第一炼钢厂,电气助理工程师

电磁搅拌水系统维护

板坯电磁搅拌系统现场维护人员培训资料 水系统部分 使用前注意 3．1 注入纯水，检查纯水箱水位是否达到要求（100cm），满水位160cm。液位低于80cm停电磁搅拌。 3．2 打开热交换器上“工业进水”、“工业回水”所属管路上所有阀门，并注意水温不超过40℃，压力不得超过热交换器规定的使用压力1.1MPa，大于0.3MPa。 3．3 水质管理 3．3．1 为了保证流入EMS的纯水质量，必须经常对纯水进行电导率的管理。 电导率计可以分别检测到纯水泵出口侧和纯水制造装置出口侧的电导率。纯水泵出 口侧的电导率大于50μs/cm，电磁搅拌系统停机，高于45us/cm声光报警，对应 值闪烁。 运行注意事项 1）、确认进出水支管阀门位置，哪个应该打开、哪个应该关闭。 2）、开启纯水泵，注意泵压力在0.5Mpa-0.8Mpa之间，通过旁通阀调节，一般第一次调节后不需要再调节。，低于0.3Mpa自动切换水泵，并停电磁搅拌，低于0.4Mpa 声光报警，对应值闪烁。 3）、对各流量计的流量密切关注，线圈流量低于1.7m3/h,外壳流量低于1.9m3/h电磁搅拌停机。 4）、当纯水回水温度>65℃时，停电磁搅拌，大于55℃声光报警，对应值闪烁。此时应密切注意冷媒水水温是否符合要求＜40℃，流量是否正常，冷却效果怎么样。 5）、当流量异常时，系统闪烁报警，请及时检查，找出问题，主要是过滤网的清洗。 6）、停浇后，末端电磁搅拌停止供电后，纯水系统应继续工作1小时以上，以至线圈温度接近常温方可停泵（注：开浇后，未卸下末端电磁搅拌即使不使用电搅电源， 也应启动纯水系统）。 7）、每班交接时各巡检设备一次，确认设备无故障隐患。 湖南中科电气股份有限公司 技术部2009-9-17

电磁搅拌技术的发展_吴存有

世　界　钢　铁2010年第2期 电磁搅拌技术的发展 吴存有,周月明,侯晓光 (宝山钢铁股份有限公司,上海201900) 摘要:主要介绍了电磁搅拌技术的发展历史、在国内的应用现状,探讨了该技术未来的发展方向,特别以辊式搅拌器为例着重介绍了电磁搅拌技术在宝钢的研究进展。根据电磁搅拌的技术特点,探讨了电磁搅拌技术应用过程中设备与工艺之间的相互关系,以及影响电磁搅拌最终使用效果的关键因素。 关键词:电磁搅拌;辊式搅拌器;连铸 A p p l i c a t i o na n dd e v e l o p m e n t o f E MS t e c h n o l o g y W UC u n y o u ,Z H O UY u e m i n g ,H O UX i a o G u a n g (B a o s h a n I r o n ＆S t e e l C o .,L t d .,S h a n g h a i 201900,C h i n a ) A b s t r a c t :T h e d e v e l o p m e n t o f e l e c t r o m a g n e t i c s t i r r i n g t e c h n o l o g y a n d i t s a p p l i c a t i o ni n C h i n a a r e i n t r o d u c e d ,a n d t h e f u t u r e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n o f t h e t e c h n o l o g y i s d i s c u s s e d .T h e E M S r o l l e r s i n B a o s t e e l a s w e l l a s s i m i l a r E M St e c h n o l o g i e s a n dt h e i r a p p l i c a t i o na r e s t u d i e d .A c c o r d i n g t ot h e c h a r a c t e r i s t i c s o f E M S t e c h n o l o g y ,t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n E M S e q u i p m e n t a n d p r o c e s s ,a s w e l l a s t h e k e y f a c t o r s t h a t i n f l u e n c e t h e f i n a l e f f e c t s o f E M S t e c h n o l o g y a r e d i s c u s s e d .K e y w o r d s :e l e c t r o m a g n e t i c s t i r r i n g ;E M S r o l l e r ;c o n t i n u o u s c a s t i n g 0　前言 高质量、高附加值钢铁产品的生产离不开特殊冶金装备的使用,连铸电磁搅拌装置就是其中之一。电磁搅拌技术的研究历史可以追溯到20世纪20或30年代,经过多年的发展,电磁搅拌技术日趋成熟,但时至今日国外大型钢铁公司对这一技术仍然在开展持续研究,例如日本J F E 就有将近15人左右的研发团队专门从事电磁搅拌等电磁冶金学科相关的研究工作。同时,电磁搅拌技术也还是国际及国内E P M (E l e c t r o m a g n e t i c P r o -c e s s i n go f M a t e r i a l s )学术研究的重要内容之一 [1-3] 。近年来,通过企业与高校及科研机构的 合作研究,国内在这一技术领域也取得了长足发展,特别是装备制造能力方面逐渐缩短了与国际先进水平的差距。目前已经具备了如方圆坯结晶器、凝固末端电磁搅拌器及板坯二冷区电磁搅拌辊的设计制造能力。但是,如板坯结晶器电磁搅拌器/电磁制动、板坯电磁加速/减速器等较为大型和复杂的设备,相关技术实力相对还比较薄弱,特别是当今世界最为先进的多模式电磁搅拌,国 内钢厂还没有使用的先例。其次,在使用参数的优化方面,即电磁搅拌工艺方面的研究还略显不足 [4-8] 。随着钢铁行业竞争日益激烈,国外钢厂 开始加紧了对我国实行技术封锁。因此,针对电磁搅拌相关的设备、工艺等相关技术开展深入的系统研究已变得日益迫切。本文着重介绍了电磁搅拌技术的发展历史、在国内以及宝钢的应用现状和研究成果,并探讨了该技术的特点、关键问题和未来的发展方向。1　电磁搅拌的发展 1.1　电磁搅拌的特点与发展历史 [9-14] 电磁搅拌的本质是根据工艺要求改变铸坯凝固过程中钢液的流场,从而最终改善产品的质量。电磁搅拌的重要优点在于非接触和无污染,前一优点也造就了电磁搅拌设备在使用过程中比起一般的冶金设备更具有复杂性和专业性。实际生产过程中,电磁搅拌的冶金效果受多种因素的影响,包括钢水过热度、拉速、搅拌位置、搅拌强度和钢种等等,是一个和设备及工艺都密切相关的系统问题。 ·36·

电磁搅拌

电磁搅拌 电磁搅拌技术和应用效果目前已经比较成熟。对于大方坯和小方坯(＞150mm,≤150mm)连铸，为了生产高质量铸坯和轧材，电磁搅拌是必须采取的措施，而且必须采取提高铸坯表面质量的结晶器电磁搅拌(M-EMS)和改善中心偏析的二冷电磁搅拌(S-EMS)的组合式搅拌。由于方圆坯断面积比板坯小，所以表面的清理损耗和工作量要比板坯大得多，因此提高方圆坯的表面质量的经济效益也比板坯大得多。M-EMS搅拌对提高铸坯表面质量有重要作用。其机理是：（1）液芯的运动均匀了内部钢水的温度，并使保护渣均匀熔化，因此形成振痕稳定和厚度均匀的坯壳并与结晶器壁接触良好；（2）液芯的流动冲洗使凝固壳内表层的夹杂和气泡上浮到液面中心，人工捞出可提高铸坯的表面质量和钢的纯净度。S-EMS搅拌的作用是大幅度减小铸坯表层细等轴晶内侧的柱状晶厚度，使其变成等轴晶，从而可以明显降低中心偏析和疏松。这对最终成品圆钢和线材的质量判定和二次加工性带有决定性。为了消除轧材的柱状晶，不使用S-EMS的铸坯压缩比约在10左右，而采取S-EMS的压缩比为5时就可以达到。因此采用S-EMS也可以使用较小尺寸的铸坯生产较大规格的成品，或在同等条件下进一步提高轧材的强度、塑性和冲击性。中心偏析产生的原因是铸坯在凝固过程中碳、硫、磷、锰等溶质（含非金属夹杂物及气相等轻质相）元素的浓度逐渐增高的结果，因此S-EMS的作用机理是铸坯出结晶器后，利用电磁的作用使液芯钢水在转动的过程中凝固，这样，一方面使溶质元素分布均匀，改善中心偏析度；另一方面，由于钢水的转动冲刷凝固的前沿，使已成固态的微粒变成新的结晶核，因此扩大了等轴晶比率，相对减少了柱状晶量。M-EMS与S-EMS组合式电磁搅拌可以适应优质钢和不锈钢的质量需要，但是对于碳含量＞0.50%的高碳钢和弹簧钢等钢种，为了解决芯部碳的偏析，应在铸坯凝固末期对糊状钢液进行电磁搅拌，即F-EMS。 电磁搅拌的原理，以电磁感应原理为基础，闭合电路的一部分导体在磁场中运动会产生电流，带电的导体在磁场中运动会产生阻碍其运动的电磁力。在结晶器内安装电磁搅拌，使钢水形成与之运动相反方向的力。 电磁搅拌分为螺旋搅拌、直线搅拌、旋转搅拌。直线搅拌使钢水产生上下的运动；旋转搅拌使之产生水平方向的运动；螺旋搅拌即能产生水平方向也能产生竖直方向的运动。目前中小方坯使用旋转搅拌，板坯使用直线旋转和螺旋旋转。 连铸机上电磁搅拌安装的位置一般有三处：1、结晶器电磁搅拌（M-EMS或E-MBR)2、二冷区电磁搅拌（S-EMS)3、凝固末端电磁搅拌（F-EMS)。 结晶器电磁搅拌的安装，线圈位置安装偏下，防止旋转钢液将表面保护渣卷入钢中。有些结晶器还在搅拌线圈上安装一个能使钢液向相反方向运动的制动线圈（线圈通电方向与搅拌线圈方向相反）。为保证有足够的电磁力能穿透结晶器壁，使用低频电流，采用不锈钢或铝等非铁磁性物质作结晶器水套（铜）。结晶器电磁搅拌能够均匀钢水温度，减少钢水过热，促进气体和夹杂物的上浮，增加等轴晶晶核。 二冷区电磁搅拌安装在二冷区铸坯柱状晶“搭桥”之前，即坯壳厚度是铸坯的1/4处；其搅拌效果最好，也有利于减少中心疏松和中心偏析。一般情况下小方坯搅拌器安装在结晶器下口1.3-4m 处，采用旋转搅拌方式较多；大方坯和厚板坯可安装在离结晶器下口9-10m处，采用直线搅拌或旋转搅拌方式。当采用旋转搅拌时，为了防止在钢中产生负偏析白亮带，可采用正转-停止-反转（小方坯、大方坯、板坯、均采用此方法？）的间歇式搅拌技术。二冷区电磁搅拌主要用来获得中心宽大的等轴晶带，使晶粒细化，减少中心疏松和中心偏析，使夹杂物在横断面上分布均匀，从而使铸坯内部质量得到改善。 凝固末端电磁搅拌安装在连铸坯凝固末端，可根据液心长度计算出具体的安装位置。凝固末端电磁搅拌可使铸坯得到中心宽大的等轴晶带，消除或减少中心疏松和中心偏析。对于高碳钢效果尤其明显。 结晶器电磁制动：在板坯连铸中，结晶器内向下的流股将夹杂物带入铸坯液相穴深处难于上浮；同时热中心下移造成坯壳重熔和发生角裂，水口外壁附近钢液容易凝结，保护渣不能均匀流动等。为此在结晶器宽面加两个恒定磁场，产生于注流方向相反的电磁力，对流股起到制动作用，

电磁搅拌器

电磁搅拌器 详细介绍： 1、总述 连铸电磁搅拌器是一种工作在高温高湿度及高尘渣等恶劣环境下的电气设备。为了达到必要的电磁推力，同时又要尽量减小电磁搅拌器的体积，往往设计成工作在大电流、低电压、低频率状态下。因此，无论对电磁搅拌器本体还是对其配套逆变电源系统，都提出了比较苛刻的要求。电磁搅拌器的有效可靠冷却，逆变电源的性能及可靠性，各种保护功能的灵敏度及可靠性等等，都变得至关重要。这些首先得从参数及结构设计上进行精细及科学的设计计算。其次，比设计更重要的是怎样从制造工艺上保证设计的可行性及先进性。 2、参数设计 连铸电磁搅拌的实质在于借助电磁力的作用来强化铸坯中末凝固钢液的运动，从而改变钢水凝固过程中的流动，传热和迁移过程，达到改善铸坯质量的目的。影响连铸电磁搅拌的冶金效果的主要因素在于：a.电磁搅拌器能否提供足够大的电磁推力。b.不同钢种的末凝固钢液需要多大的电磁推力。c.电磁搅拌的作用区域是否足够大。d.电磁搅拌的安装位置是否得当。第1、第3个因素取决于电磁搅拌器的参数及结构设计水平，而第2、第4个因素则取决于电磁搅拌器的运行工艺。因此，一套电磁搅拌装置要达到最佳的冶金效果，除了要求其本身性能优良外，还要求使用操作者有一定的实践经验，这些要在以后的使用操作过程中不断的积累和丰富。

对电磁搅拌器本身而言其设计性能的高低就体现在对电磁推力的合理设计上，从理论模型加以适当简化可得电磁推力的表达式为： fe≈1/2σVsBo2KsKe ……① 式中：σ—钢液的电导率 Vs—电磁搅拌器磁场的运行速度（Vs =2τf ，f频率，τ极距） Bo—电磁搅拌器表面磁场强度 1/Ks—磁场的衰减系数（变量） Ke—磁场的漏磁系数 由此可见，电磁推力与很多因素有关，是一个很复杂的变量。但也不难发现，影

电磁搅拌工艺

上海大学2012-2013学年秋季学期研究生课程考试 小论文 课程名称：材料结构性能及应用课程编号： 10SAU7003 论文题目:电磁搅拌工艺制Mg-Al-Mn-Ce镁合金组织及性能研究 研究生姓名: 王晓旭学号: 12721572 论文评语: 成绩: 任课教师: 评阅日期:

电磁搅拌工艺制备Mg-Al-Mn-Ce镁合金的组 织及性能研究 摘要：高性能镁合金的开发是当前材料研究的热点之一，为制备出具有良好综合性能这类镁合金，本文研究了不同含量Ce对Mg-Al-Mn-Ce镁合金的拉伸力学性能的影响。电磁搅拌工艺处理后，通过改变Ce 的含量得到不同的抗拉强度σb，屈服强度σ0.2。 加入少量的Ce(0.5%—2%，质量分数)可明显细化。α-Mg基体，随Ce量增加，合金中的β-Mg17Al12相数量减少，且由连续网状形态变为非连续分布。同时，Ce与合金中的Al结合形成针状或杆状的A12Ce 化合物。能谱分析和液淬显微组织观察表明，组织细化机制主要归结为Ce加入引起结晶界面前沿的成分过冷，增加均质形核的数量，显微组织的改善导致了合金的力学性能和腐蚀性能明显提高。 研究结果显示：稀土元素的添加可以明显改善合金的拉伸性能。Mg-Al-Mn-Ce镁合金显微组织显示，铸态组织主要由α-Mg﹑β-Mg17Al12和Al2Ce强化相构成，添加稀土后晶粒明显细化，生成稀土镁化合物Al2Ce。所以晶界处强化相的数量与形态对合金力学性能起较大作用。由于弥散分布的高熔点热稳定的颗粒相Al2Ce存在，对晶粒起到钉扎作用，从而与未加稀土合金相比，添加稀土后合金具有更好的力学性能。关键词：电磁搅拌工艺；稀土镁合金；力学性能 Microstructure and Properties of Mg-Al-Mn-Ce Magnesium Alloy Prepared by Electromagnetic Stirring Process Abstract：The development of high performance magnesium alloy materials is a currently hotspot, for getting good preparation of the comprehensive performance such magnesium alloy. This paper researches on the different contents of Ce on the tensile mechanical properties of Mg-Al-Mn-Ce magnesium alloy. After electromagnetic stirring treatment, through changing the content of the Ce, it can get different state of the σb, and σ0. 2. Adding 0.5%-2%Ce(mass fraction)in AZ91 magnesium alloy can decrease obviously the α-Mg grain size. The morphology of β-Mg17Al12Phase in the alloy changed from continuous network to discontinuous one，and their amount decreased with increasing Ce content. Meanwhile，thread-like or needle-like A12Ce Phases mainly distributed at grain boundaries have been observed. EDXS and the observation of water-quenched microstructure showed that the grain refinement mechanism is attributed to the addition of Ce induced the constitution under cooling at solidification interface front，which increased the number of homogeneous nucleation. The mechanical properties and corrosion resistant performance of the alloys containing Ce were improved obviously. The result shows, adding rare earth elements can significantly improved the tensile properties of the alloy. Mg-Al-Mn-Ce magnesium alloy microstructure showed, casting organization mainly consist of the α-Mg, β-Mg17Al12 and Al2Ce strengthening phase composition, crystal grain was refined after adding rare earth, generating rare earth magnesium compounds Al2Ce. So the number of strengthening phase in grain boundary and form can play bigger role for mechanical properties of alloys. Because of the dispersion distribution, high melting point the heat stable partic les Al2Ce in existence, it play a nail pierced role of crystal grain, thus compare no adding rare earth alloy, adding rare earth alloy has better the mechanical performance. Keywords: EMS Process; RE magnesium alloy; mechanical properties 1

电磁搅拌技术的应用

电磁搅拌技术的应用标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

电磁搅拌的应用 材料与冶金学院冶金工程2012—4 侯虎兴 摘要：电磁搅拌是广泛应用连铸生产的技术，通过产生的电磁力，改善消除结晶器内钢水的过热度，可提高铸坯的等轴晶率，得到良好凝固组织的铸坯，从而改善成品的性能。 关键词：电磁搅拌过热度等轴晶 1 前言 电磁搅拌器(简称EMS)是由瑞典ASEA公司首先提出的，1932年Dreyfus博士从法拉第的电磁感应原理中发现，低速移动着的感应磁场能在钢水中产生强力的搅拌作用，并与Sandvik厂合作，于1948年研制成第一台用于电弧炉炼钢的电磁搅拌器，后来该技术逐渐应用于感应熔炼炉、钢包精炼炉和连铸机。电磁搅拌应用于连续铸钢是连铸技术最重要的发展之一。 2 电磁搅拌的作用原理 电磁搅拌的实质就是借助在铸坯的液相穴内感生的电磁力强化液相穴内钢水的运动，由此强化钢水的对流、传热和传质过程，从而控制铸坯的凝固过程,对提高铸坯质量具有积极的作用。 连铸坯液相穴内钢水对流运动对消除过热度、改善铸坯凝固组织和成分偏析等有重大影响。而钢水流动的驱动力来自铸流的动能和外力，前者与浇注方式有关，后者则可以在液相穴的任何位置上外加电磁力即使用电磁搅拌，而后者的影响要远甚于前者。 3 电磁搅拌器的类型 用于连铸过程的电磁搅拌器按其安装的位置，有如下几种：

(1) 中间包加热用电磁搅拌器HEMS：该种电磁搅拌使连铸过程中的钢水温度在液相线温度以上30℃或40℃，使中间包二次冶金的效果更佳。 (2) 结晶器电磁搅拌器MEMS：是目前各种连铸机都适用的装置，它对改善铸坯表面质量、细化晶粒和减少铸坯内部夹杂及中心疏松有明显的作用，应用最为广泛。为不影响液面自动控制装置的使用，一般安装在结晶器的下部。 (3) 二冷段电磁搅拌器SEMS：又可分为二冷一段电磁搅拌器S1EMS和二冷二段电磁搅拌器S2EMS。S1EMS安装在结晶器一段的足辊处，其功能与MEMS类似，两者不重复使用，由于其更换、维修方便，因此其投资和运行成本比较经济。S2EMS是促进铸坯晶粒细化的有效手段，一般与MEMS或S1EMS一起使用。 （4）凝固末端电磁搅拌器FEMS：一般在浇注对碳偏析有严格要求的含碳高的钢种时采用，为保证搅拌效果，其安装位置要靠近凝固末端，一般在液芯直径为Φ60-80mm处为佳，并允许调节。 4 电磁搅拌在典型钢种生产中的应用[1] 不锈钢 对于铁素体不锈钢SUS430，等轴晶率与冷轧板皱折的发生有很大关系，当等轴晶率大于等于50%时，可有效防止皱折的发生，通过使用S-EMS达到这种效果，图1所示过热度与等轴晶率的关系。图中可看出，使用S-EMS可在很大程度上放宽对浇注温度的限制要求。 图1 中间包内钢水的过热度与等轴晶率的关系 电工钢