輥式電磁攪拌器在硅鋼板坯連鑄上的應(yīng)用

張凱 鄭勇 彭立新 沈長(zhǎng)華 任繼權(quán)

摘 要：通過(guò)優(yōu)化某鋼廠(chǎng)的硅鋼板坯輥式電磁攪拌器的輥套壁厚和感應(yīng)器線(xiàn)包數(shù)量，從而得到高推力高性能的輥式電磁攪拌器，確定最佳輥式電磁攪拌器參數(shù)，達(dá)到提硅鋼鑄坯的等軸晶率。

關(guān)鍵詞：輥式電磁攪拌器；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；硅鋼；等軸晶率

中圖分類(lèi)號(hào)：TF777 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）22-0050-02

1 前言

為減小硅鋼板坯在連鑄中出現(xiàn)內(nèi)部裂紋，中心偏析等缺陷，以及后續(xù)的熱軋、冷軋成形過(guò)程中出現(xiàn)粗大的帶狀現(xiàn)象，提高鑄坯等軸晶率就非常有必要。該硅鋼板坯連鑄機(jī)參數(shù)及鋼水成份為：澆鑄斷面：230mm×1650mm；連鑄機(jī)主機(jī)半徑：10m；中間包溫度：1510℃；二冷比水量：0.9L/kg，過(guò)熱度20℃～50℃；拉速：V=0.65m/min～1.2m/min。硅鋼鑄坯鋼水主要成分（%）表1所示。

2 輥式電磁攪拌器優(yōu)化

2.1 輥式電磁攪拌器系統(tǒng)

輥式電磁攪拌器系統(tǒng)主要包括輥式電磁攪拌器本體、電控系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)三大部分。輥式電磁攪拌器替代扇形段的自由輥，雙輥鏡像安裝，且直接與板坯接觸，通過(guò)電磁應(yīng)原理對(duì)硅鋼鑄坯鋼水進(jìn)行攪拌[1]。輥式電磁攪拌器系統(tǒng)圖1所示：安裝在扇形段的輥式電磁攪拌器圖2所示。

2.2 輥式電磁攪拌器本體

輥式電磁攪拌器本體主要由輥套、感應(yīng)器、輥端軸、軸承及軸承座、冷卻水室、端子板組件、接線(xiàn)盒和密封件等組成。輥式電磁攪拌器3D剖視圖3所示：

輥式電磁攪拌器是一個(gè)線(xiàn)性感應(yīng)馬達(dá)。運(yùn)行中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)具有一定的運(yùn)動(dòng)速度，速度與攪拌器的極距和頻率有關(guān)，磁場(chǎng)強(qiáng)度取決于線(xiàn)圈的電流和匝數(shù)，運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)在鋼液中產(chǎn)生渦流[2]。磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)渦流產(chǎn)生了體積力，積體力推動(dòng)鋼液的流動(dòng)，即對(duì)鋼液進(jìn)行攪拌。感應(yīng)器生產(chǎn)推力的原理圖4所示。

式中：B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；t為極距，m；f為頻率，Hz；σ為電導(dǎo)率，S/m；V為速度，m/s；J為感應(yīng)電流密度，A/m2。

輥套為耐高溫、耐磨、無(wú)磁、高強(qiáng)度特種合金鋼，輥套的壁厚直接影響兩輥的氣隙大小；極距的大小影響運(yùn)行速度，極距的大小一般可以通過(guò)線(xiàn)包的數(shù)量和匝數(shù)來(lái)改變。最終目的是使用鋼水沿鑄坯寬度方向運(yùn)動(dòng)，所以主要加強(qiáng)鑄坯厚度方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度變得非常有意義。

2.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在感應(yīng)器總匝數(shù)為349匝、電磁線(xiàn)直徑為φ6mm的情況下，通過(guò)對(duì)輥套壁厚、感應(yīng)器線(xiàn)包數(shù)量的改變，得到如下曲線(xiàn)圖5-6所示[3]。

結(jié)合有限元分析，加強(qiáng)生產(chǎn)工藝過(guò)程控制，特別是輥套的熱處理，保證輥套有足夠的強(qiáng)度。最后確定輥套壁厚為29.5mm，線(xiàn)包數(shù)量為9個(gè)。優(yōu)化了兩輥之間的氣隙，增加兩輥之間的磁密。最后得到優(yōu)化后高推力輥式電磁攪拌器參數(shù)如表2所示。

推力試驗(yàn)裝置圖7所示，輥套熱處理出爐圖8所示。

3 冶金攪拌效果

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)連鑄工藝和輥式攪拌器結(jié)構(gòu)特征，最終確定攪拌參數(shù)為電流450A，頻率5Hz，攪拌模式三環(huán)、交替，一個(gè)方向攪拌12秒，1秒滯后時(shí)間，然后相反方向攪拌12秒。相關(guān)冶金和攪拌參數(shù)表3所示。

硅鋼鑄坯低倍照片圖9所示。

現(xiàn)場(chǎng)連鑄工藝和電磁攪拌參數(shù)的正常匹配下，通過(guò)低倍進(jìn)行觀察及評(píng)級(jí)，硅鋼的中心偏析、中心疏松等都有明顯的改善，等軸晶率有大大的提高，達(dá)65.25%。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)輥式電磁攪拌器輥套壁厚、感應(yīng)器線(xiàn)包數(shù)量的改變，可以?xún)?yōu)化輥式電磁攪拌器，可以得到更高的電磁推力，攪拌效率更高，對(duì)提高硅鋼冶金效果有著很大的幫助。

參考文獻(xiàn)

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