電磁連鑄冶金技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀

陳 浩，劉 彬，沈仙雨

（貴州省六盤(pán)水師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系，貴州六盤(pán)水 553004）

電磁連鑄冶金技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀

陳 浩，劉 彬，沈仙雨

（貴州省六盤(pán)水師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系，貴州六盤(pán)水 553004）

對(duì)現(xiàn)有電磁技術(shù)在冶金行業(yè)中的作用進(jìn)行論述，闡述電磁連鑄冶金技術(shù)的應(yīng)用方法，著重分析電磁連鑄技術(shù)在冶金行業(yè)的發(fā)展。

電磁連鑄；冶金技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀；探討

1 電磁攪拌技術(shù)

1.1 電磁攪拌技術(shù)原理

電磁攪拌技術(shù)應(yīng)用于連鑄技術(shù)是目前冶金技術(shù)最重要的發(fā)展途徑，而電磁攪拌技術(shù)的發(fā)展中只有通過(guò)提高技術(shù)才能完成鑄坯質(zhì)量的改善，磁場(chǎng)的不同形式會(huì)對(duì)電磁的力度產(chǎn)生不同的變換，而在液態(tài)金屬變化時(shí)，連鑄坯自身會(huì)通過(guò)交變電磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)變，才能產(chǎn)生電流，繼而能最大程度的產(chǎn)生電磁感應(yīng)。電磁力只有通過(guò)不斷的控制鋼水的流動(dòng)，才能在冶金連鑄過(guò)程中完成最終傳熱與凝固的過(guò)程，只有上述步驟才能順利完成清潔度的提高。通過(guò)鑄坯的擴(kuò)大來(lái)完成等軸晶區(qū)，從而不斷的降低偏析中的成分，最大程度減輕中心疏松，對(duì)中心縮孔的距離可以最大程度的疏松甚至放緩。電磁攪拌不僅可以最大程度的對(duì)鑄坯的軸晶體進(jìn)行區(qū)域擴(kuò)張，更可以使晶粒細(xì)化，最大程度減少攪拌中發(fā)生的偏析與裂紋，最終實(shí)現(xiàn)鋼材料在生產(chǎn)過(guò)程中的超純凈度與超細(xì)化以及超均質(zhì)化的高質(zhì)量要求，可以說(shuō)在鋼鐵工業(yè)不斷發(fā)展的今天，電磁攪拌技術(shù)為技能的發(fā)展增添了更多的活力。而就目前現(xiàn)狀而言，電磁攪拌技術(shù)已經(jīng)快速的得到發(fā)展，而在技術(shù)不斷進(jìn)行變革的今天，電磁攪拌器所發(fā)生的作用也可以從安裝位置的不同進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

1.2 電磁攪拌的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

在電磁技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電磁攪拌機(jī)理已經(jīng)由原有的理論研究而發(fā)展為實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)不斷的發(fā)展與研究進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)磁力線完成對(duì)鑄坯凝固殼的穿透就目前的發(fā)展而言，世界各國(guó)都對(duì)二冷區(qū)的電磁攪拌技術(shù)產(chǎn)生了更多的興趣，并在此程度上加緊研發(fā)。在世界科學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)攪拌方向進(jìn)行水平與豎直向上向下的改變，來(lái)對(duì)非金屬夾雜進(jìn)行鑄坯內(nèi)的測(cè)量。在三維數(shù)值的模擬限元方法攪拌下，對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)豎直向上的攪拌方式可以減少?gòu)乃诹鞒龅匿撘旱拇┩干疃?。彎月面下的流體在不斷降低的同時(shí)也會(huì)最大程度的降低的流速，而流蘇降低也會(huì)增加對(duì)鋼液的保護(hù)。而日本鋼鐵公司在研究的過(guò)程中，將注流在結(jié)晶器之間進(jìn)行電磁攪拌。通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)也解決了現(xiàn)有冶金時(shí)出現(xiàn)長(zhǎng)水口堵塞的問(wèn)題。而在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中更發(fā)現(xiàn)，即使在連鑄中也可以進(jìn)行低熱度的澆注[3]。

2 軟接觸電磁連鑄技術(shù)

軟接觸電磁連接技術(shù)是通過(guò)結(jié)晶器不斷進(jìn)行電磁變化來(lái)完成鋼坯連鑄技術(shù)的創(chuàng)新，基本原理在于結(jié)晶器由于其自身的特殊結(jié)構(gòu)而形成感應(yīng)線圈，通過(guò)感應(yīng)線圈產(chǎn)生交變電流，而交變電流又由于自身磁場(chǎng)發(fā)生交變反應(yīng)促使熔池外側(cè)產(chǎn)生電流。因此，當(dāng)電磁通過(guò)側(cè)壓力的作用可以最大程度地減小鋼液的靜壓力。而靠近結(jié)晶器的鋼液會(huì)隨著內(nèi)壁的作用而不斷的向結(jié)晶器推進(jìn)，在形成彎月面形狀之后，鋼坯會(huì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)同軟接觸電磁之間的連鑄。在最初電磁力作用的保護(hù)下，彎月面會(huì)隨著壓力的變化而發(fā)生變形。在形變的過(guò)程中，由于保護(hù)渣的渣道變寬，振動(dòng)周期會(huì)因?yàn)槭艿奖Ｗo(hù)渣通道壓力的影響而相對(duì)變緩，最終使得渣液無(wú)法流暢的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于冶金表面振痕而言，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的裂紋缺陷。而在當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的各種問(wèn)題中，冶金界自身對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)的研究在不斷突破的同時(shí)，市場(chǎng)價(jià)值也在不斷遞增。

3 軟接觸電磁連鑄技術(shù)的理論和應(yīng)用研究

20世紀(jì)60年代，前蘇聯(lián)便提出無(wú)模電磁連鑄技術(shù)在此之后又通過(guò)進(jìn)一步的研究來(lái)不斷反映出冷坩堝與電磁懸浮熔煉最終促使結(jié)晶器產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)的反應(yīng)。在原有的實(shí)驗(yàn)中，是通過(guò)鋁合金來(lái)進(jìn)行連鑄反應(yīng)，進(jìn)而不斷使液體金屬進(jìn)行多程度的接觸與改變，在結(jié)晶器呈現(xiàn)出軟接觸狀態(tài)之后，最大地改善了冶金過(guò)程中鑄坯的質(zhì)量。由于實(shí)驗(yàn)的成功與進(jìn)步，該技術(shù)在后期被應(yīng)用到冶金工作中，最終研發(fā)出兩段式軟接觸電磁連鑄技術(shù)。但是由于現(xiàn)有技術(shù)不精湛，工藝不完善，產(chǎn)品性能會(huì)直接影響價(jià)格的變動(dòng)，因此行業(yè)在定價(jià)中無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，而價(jià)格限制也嚴(yán)重制約了現(xiàn)有軟接觸電磁連鑄技術(shù)的發(fā)展，而在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也隨之變得緩慢。我國(guó)各大學(xué)研究院也同各大鋼廠不斷的進(jìn)行技術(shù)研討，在研發(fā)的過(guò)程中對(duì)軟接觸電磁連鑄方面的實(shí)驗(yàn)表明，連鑄工藝自身也可以通過(guò)技術(shù)的更迭而改變鋼鐵的表面質(zhì)量。而各單位通過(guò)不斷的研究也發(fā)現(xiàn)，金屬在凝固結(jié)晶的過(guò)程中也會(huì)由于電磁場(chǎng)的作用而提高內(nèi)部組織，進(jìn)而提高鋼鐵質(zhì)量[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

在世界鋼鐵不斷發(fā)展的時(shí)期，只有通過(guò)快速的提高生產(chǎn)效率，減少現(xiàn)有流程才是企業(yè)發(fā)展的方向。因此技術(shù)在后期的發(fā)展過(guò)程中，新裝備的研發(fā)，新工藝的競(jìng)爭(zhēng)將是鋼鐵材料行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，而如何生產(chǎn)出高純凈的質(zhì)量產(chǎn)品將成為各大冶金行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用當(dāng)中，鞍鋼鋼鐵分公司中的薄板坯則是通過(guò)結(jié)晶器進(jìn)行電磁制動(dòng)并與二冷區(qū)電磁攪拌技術(shù)不斷配合和產(chǎn)生的設(shè)備，正通過(guò)不斷的發(fā)展而側(cè)重對(duì)電磁冶金技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。

[1] 蒲海清.依靠科技進(jìn)步調(diào)整結(jié)構(gòu)迎接中國(guó)鋼鐵工業(yè)新世紀(jì)挑戰(zhàn)[J].鋼鐵，1999，34（S1）：1-5.

[2] 韓至成編譯.電磁流體力學(xué)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用[J].國(guó)外鋼鐵，1987，（06）：24-39.

[3] 殷瑞鈺.中國(guó)鋼鐵業(yè)發(fā)展與評(píng)估[J].金屬學(xué)報(bào)，2002，38（6）：561-567.

[4] 赫冀成.電磁場(chǎng)對(duì)改善鋼材質(zhì)量的作用[J].鋼鐵2005，40（1）：24-30.

Discussion on Electromagnetic Continuous Casting Metallurgical Technology and Its Application

Chen Hao，Liu Bin，Shen Xian-yu

The existing electromagnetic technology in metallurgical industry，the essay discusses the role，the application of the electromagnetic continuous casting metallurgy technology method，analyzed the development of electromagnetic continuous casting technology in metallurgical industry.

electromagnetic continuous casting；metallurgical technology；application status；to discuss電磁連鑄冶金技術(shù)是現(xiàn)代電磁流體力學(xué)不斷演變發(fā)展來(lái)的，在電磁冶金理論中強(qiáng)調(diào)電磁流體力學(xué)應(yīng)該通過(guò)不斷的發(fā)展而在冶金技術(shù)中進(jìn)行不斷地演變。其主要的技能在于對(duì)金屬自身是可溶的良導(dǎo)體。在電流的作用下，磁場(chǎng)會(huì)在金屬熔體內(nèi)產(chǎn)生一定的電磁力。而該電磁力通過(guò)相互作用會(huì)產(chǎn)生非接觸性的攪拌與傳輸，而在這個(gè)過(guò)程中金屬熔體自身的形狀也變得可控。電磁冶金技術(shù)在其發(fā)展的過(guò)程中的特性便是高密度性與清潔性，而這二者的集合會(huì)使得冶金技術(shù)在使用的過(guò)程中更具有可控性，因此在進(jìn)行機(jī)械化進(jìn)程中也會(huì)增強(qiáng)其自動(dòng)化。

TE777

：A

1003–6490（2016）10–0019–02

2016–10–11

陳浩（1992—），男，貴州盤(pán)縣人，主要研究方向?yàn)橐苯鸸こ獭?/p>