電磁攪拌技術(shù)在煉鋼連鑄機中的應(yīng)用技術(shù)研究

江長軍 栗亮

摘?要：現(xiàn)階段，伴隨工業(yè)化建設(shè)進程的不斷推進，鋼材需求量在持續(xù)增加的同時，將電磁攪拌技術(shù)踐行于煉鋼連鑄機中在一定程度上不僅能改善鑄坯質(zhì)量，此外，在提高鑄坯軸晶率、規(guī)避中心縮孔和裂紋問題發(fā)生的同時，也從根本上提高了企業(yè)的核心競爭力，為此，文章主要基于電磁攪拌技術(shù)原理，對其在煉鋼連鑄機中的具體化應(yīng)用進行了深入探討。

關(guān)鍵詞：電磁攪拌;煉鋼連鑄;技術(shù)原理;具體應(yīng)用

一、 煉鋼連鑄機中電磁攪拌技術(shù)的作業(yè)原理

簡單來講，所謂的“電磁攪拌”其實本質(zhì)上而言，就是鋼水借助鑄坯液相穴中感生的電磁力做的運動，具體而言，就是在當前鋼鐵規(guī)模化生產(chǎn)過程中，攪拌器在運行過程中產(chǎn)生的交變磁場滲透到鑄坯鋼水內(nèi)形成電流，之后電流與當?shù)卮艌鲞M行相互作用形成的電磁力作用在鋼水體積元上，對其做助推運動。

伴隨社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展和工業(yè)化建設(shè)進程的不斷推進，由操作室控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、線圈水冷系統(tǒng)以及DCS800傳動系統(tǒng)組成的電磁攪拌系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于煉鋼連鑄作業(yè)中。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，在進行作業(yè)時電磁攪拌的作業(yè)原理如下。線性感應(yīng)電機由兩相或三相電流驅(qū)動產(chǎn)生交變磁場，當電流變化后磁場的磁極在運行到另一個極點的同時產(chǎn)生電磁力，當電磁場以恒定角速度切斷熔融金屬時熔體內(nèi)會產(chǎn)生同樣角頻率 的感應(yīng)電流，在外部電磁場作用下熔融金屬（載流導(dǎo)電性能的）會形成較大電磁力驅(qū)動金屬做直線或旋轉(zhuǎn)運動。與其他攪拌系統(tǒng)相比，電磁攪拌控制系統(tǒng)在煉鋼連鑄機中的應(yīng)用，在促使熔融金屬定向移動的同時，還能均勻熔融金屬的溫度場和濃度場，增加等軸晶數(shù)量，由此不斷提高連鑄質(zhì)量和效率。

二、 煉鋼連鑄機中電磁攪拌控制技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）電磁制動

在當前煉鋼連鑄作業(yè)過程中，電磁制動時電磁攪拌技術(shù)的常見控制作業(yè)手段，具體而言就是通過利用靜態(tài)磁場對鋼水流速進行控制，由此在減弱鋼流湍流的同時，提高連鑄坯質(zhì)量。據(jù)調(diào)查在生產(chǎn)過程中鋼水流速越高從某方面而言產(chǎn)生的感應(yīng)電壓（靜態(tài)磁場作用在流動的鋼水上）也越高，此外感應(yīng)電流和靜態(tài)磁場作用會產(chǎn)生與鋼水流動方向相反的制動力，流速越高產(chǎn)生的制動力就越大，反之對于煉鋼連鑄機的控制力就越弱，因此在煉鋼連鑄過程中，將電磁制動技術(shù)實踐其中，通過控制彎月面鋼水流速來降低保護渣卷入量、減弱鋼水向凝固殼的傳熱以及優(yōu)化結(jié)晶器中鋼水流動的分配，為后期生產(chǎn)作業(yè)的順利開展打下堅實基礎(chǔ)。

（二）軟接觸技術(shù)

在煉鋼連鑄過程中，軟接觸技術(shù)作為一種常見的技術(shù)手段，借鑒的是鋁合金的無模電磁缺陷。就目前來看在現(xiàn)階段鋼材需求量持續(xù)增加的新市場經(jīng)濟常態(tài)下，在煉鋼連鑄機運行過程中電磁軟接觸通過結(jié)晶器的外側(cè)施加交流磁場，由此在不斷減少液態(tài)金屬與結(jié)晶器壁接觸壓力的同時，降低了保護渣流入的流入量，經(jīng)大量實驗研究明雖然在煉鋼連鑄機運行過程中軟接觸電磁連鑄技術(shù)的應(yīng)用是可行的，但未取得預(yù)期使用目標仍需對技術(shù)手段進行不斷優(yōu)化。

（三）分散式控制技術(shù)

在當前新市場經(jīng)濟常態(tài)下，國家對鋼鐵生產(chǎn)提出了更高的要求，故此為改善當前生產(chǎn)現(xiàn)狀，將電磁攪拌控制技術(shù)中的分散式控制技術(shù)應(yīng)用到煉鋼連鑄生產(chǎn)過程中，是現(xiàn)階段推動企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略基礎(chǔ)。眾所周知鋼鐵生產(chǎn)涉及多個環(huán)節(jié)，而其中監(jiān)控作業(yè)是否落實到位，對企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率而言具有十分重要的影響，有效控制生產(chǎn)各流程是現(xiàn)階段電磁攪拌控制系統(tǒng)應(yīng)用的首要前提，為此將分散式控制技術(shù)應(yīng)用到鋼鐵生產(chǎn)中是十分必要的。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，現(xiàn)階段我國鋼鐵企業(yè)大多數(shù)已經(jīng)具備了自己的監(jiān)控系統(tǒng)，并且大多是生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制水平高的分散式控制設(shè)備，故而不斷優(yōu)化和革新DCS系統(tǒng)，由此在完善分散式控制技術(shù)的同時，確保其在后期鋼鐵生產(chǎn)中綜合協(xié)調(diào)、分層分級作業(yè)的有效落實。

（四）PID先進控制技術(shù)

在當前信息化產(chǎn)業(yè)時代背景下，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，PID技術(shù)的實踐推動了鋼鐵產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。與傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)電磁攪拌控制系統(tǒng)相比，PID具備更突出的先進性及靈敏度，積分作用的引入，則是在加大系統(tǒng)波動的同時，消除余差來輔助提高控制設(shè)備的控制精度;微分輸出的作用是通過減少波動、優(yōu)化調(diào)節(jié)時間來對比例控制作用進行補充和完善，最終為鋼鐵的穩(wěn)定性生產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)。

（五）局部優(yōu)化控制技術(shù)

與傳統(tǒng)自動化生產(chǎn)技術(shù)相比，電磁攪拌控制系統(tǒng)控制具有多元化、智能化的顯著特征，在當前現(xiàn)代控制理論的支持下，電磁攪拌控制系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了多樣化的智能化算法，在生產(chǎn)過程中只需對部分接口芯片進行位控，就能夠?qū)崿F(xiàn)控制部分復(fù)雜功能，在不斷提升自動化控制效果的同時，也顯著地提高了自動化控制的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

三、 結(jié)語

綜上所述，在當前信息化產(chǎn)業(yè)時代背景下，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用在便捷人們?nèi)粘Ｉ?，提高生產(chǎn)效益的同時，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了顯著成就，如在煉鋼廠中，將電磁攪拌控制系統(tǒng)應(yīng)用煉鋼連鑄中，從某方面而言，不僅降低了企業(yè)人力、物力、財力的損耗，此外，還從根本上提高了作業(yè)的精準度，減少了安全事故的發(fā)生率和作業(yè)成本，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)創(chuàng)造了良好條件。

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作者簡介：江長軍，栗亮，河北鋼鐵集團邯寶煉鋼廠。