應(yīng)用電磁力控制鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的流動開始于1985年。開發(fā)出的各種技術(shù)普遍為板坯連鑄機采用,其中包括電磁制動和電磁攪拌??刂其撍鲃拥姆椒ǚ譃槭褂媒涣麟姷慕蛔兇艌龊褪褂弥绷麟姷撵o態(tài)磁場。
交變電磁場法是在結(jié)晶器兩寬面上布置有兩極或多級的感應(yīng)線圈,將交變磁場強加給結(jié)晶器內(nèi)的鋼水。采用這種方法的代表性技術(shù)是ems(結(jié)晶器電磁攪拌)、emls(電磁液面穩(wěn)定)和emla(電磁液面加速)。ems的感應(yīng)線圈布置在結(jié)晶器上半部,彎月面區(qū)域的鋼水被強制進行水平方向的環(huán)流。emls和emla的感應(yīng)線圈布置在浸入式水口的出流股附近,出流可根據(jù)澆注狀況進行加速(emla)或減速(emls),以獲得*的鋼水流速。ems的作用是洗去凝固前端的非金屬夾雜物,防止它們被困在凝固的坯殼內(nèi)。emls和emla的作用是優(yōu)化沿窄面向上和從窄面流向中心區(qū)這兩種鋼水流的流速。通過控制加速或減速模式的電流,就能控制彎月面處的鋼水流速,使其達到*狀態(tài)。
當靜態(tài)電磁場http://垂直作用在鋼流時會感生制動力,也就是說,當導電的流體在靜態(tài)磁場中移動時會產(chǎn)生感應(yīng)渦流。感應(yīng)渦流與靜態(tài)磁場相互作用,生成制動力,反向作用在流體上。該方法分成三大類,即局部電磁場型(embr)、均勻電磁場型(lmf或embrruler)和兩段式磁場型(fcmould)。embr是zui早引入的方法,在降低鋼水流速方面獲得了一定的成效,但相當有限,因為在浸入式水口附近磁場強度較弱,有時會產(chǎn)生強大的鋼水流,強大的向下鋼流造成彎月面波動加劇、非金屬夾雜物數(shù)量上升和氣孔缺陷。lmf和fcmould用電磁力覆蓋了整個結(jié)晶器寬度,使embr的這個問題基本解決。
lmf(平面磁場)以靜態(tài)磁場為特征,位于浸入式水口下方,覆蓋了整個結(jié)晶器的寬度。報道稱,在實際澆注中使用0.42t的磁通量,降低了下降鋼流的穿透深度和偏流程度,提高了彎月面溫度,其結(jié)果是成材的ust缺陷得到顯著改善。
fcmould(控流結(jié)晶器)有兩個靜態(tài)磁場。其中一個作用在彎月面處的鋼流上,用來壓制表面湍流。另一個作用在浸入式水口出流口下方的鋼流上,目的是在結(jié)晶器下半部獲得均勻的下降流。另外,上下兩個磁場在兩側(cè)面用鐵軛相接,繞著結(jié)晶器形成單一的磁路。由于兩個磁場都覆蓋了整個板坯寬度,故電磁制動力沿著結(jié)晶器寬度均勻分布。fc—mouldⅱ已開發(fā)成功,它能獨立控制上下兩個磁場,使得板坯表面和內(nèi)部的非金屬夾雜物數(shù)量級得到改善。
近幾年就彎月面附近應(yīng)用電磁擠壓力展開了基礎(chǔ)性研究,目的是在降低表面缺陷上進行zui終的改進提高。在實驗室內(nèi)進行了小方坯和大板坯澆注實驗,結(jié)果表明,除表面粗糙度急劇下降外,近表面非金屬夾雜物顯著降低。
結(jié)晶器電磁攪拌m-ems廣泛的用在了小方坯和大方坯連鑄上,來提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。然而,當鋼水供應(yīng)充足時,為提高內(nèi)部質(zhì)量在彎月面附近的攪拌就會超出正常量,會造成溢鋼、縱裂紋、表面脫碳和水口侵蝕等問題。為解決這個問題而開發(fā)了雙線圈m—ems。
l0年間,人們開發(fā)了許多技術(shù)來解決產(chǎn)品質(zhì)量問題,滿足生產(chǎn)操作上的需要。很多技術(shù)越來越復雜,似平快到了它們的極限。從上述技術(shù)趨勢看,很明顯,以實現(xiàn)zui高質(zhì)量、zui低成本為目標,還有進一步的改進空間。將要解決的重要問題是生產(chǎn)效率與質(zhì)量的協(xié)調(diào)問題,關(guān)鍵環(huán)節(jié)是澆注系統(tǒng)和彎月面控制。其中,結(jié)晶器內(nèi)的流動控制將是zui重要的一個細節(jié)。