電磁攪拌法

電磁攪拌是借助電磁力強(qiáng)化鑄坯內(nèi)未凝固金屬熔液的運(yùn)動(dòng)，改變凝固過程的流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)，達(dá)到細(xì)化晶粒、改善鑄坯質(zhì)量的目的。

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，閉合回路內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。這里所說的“磁通量發(fā)生變化”可分為兩種情況。第一種情況是導(dǎo)電回路不動(dòng)，穿過回路的磁通量隨時(shí)間而變化。第二種情況是導(dǎo)電回路與磁場之間有相對運(yùn)動(dòng)，即導(dǎo)體切割磁力線。

從攪拌金屬液的流動(dòng)方式來分，電磁攪拌有3種形式，一是水平式，即感應(yīng)線圈平行于鑄形的軸線方向，固相粒子在準(zhǔn)等溫面內(nèi)流動(dòng)，攪拌的作用是固相粒子球化的主要機(jī)制;一種是垂直式，即感應(yīng)線圈與鑄形的軸線方向垂直;另一種是上述兩種旋轉(zhuǎn)方式的結(jié)合，即螺旋式。影響電磁攪拌效果的因素有攪拌功率、冷卻速度、金屬液溫度、澆注速度等。由于電磁攪拌的局限性(“集膚”效應(yīng))，通常認(rèn)為，直徑大于6英寸(約150mm)的鑄坯不宜采用電磁攪拌法生產(chǎn)。本節(jié)將簡單介紹電磁攪拌的原理、電磁攪拌器的設(shè)計(jì)以及有關(guān)電磁特性方面的問題。

電磁攪拌，簡稱EMS。是由瑞典ASEA公司首先提出的，1932年Dreyfus博士從法拉第的電磁感應(yīng)原理中發(fā)現(xiàn)，低速移動(dòng)著的感應(yīng)磁場能在鋼水中產(chǎn)生強(qiáng)力的攪拌作用，并與Sandvik廠合作，于1948年研制成第一臺(tái)用于電弧爐煉鋼的電磁攪拌器，后來該技術(shù)逐漸應(yīng)用于感應(yīng)熔煉爐、鋼包精煉爐和連鑄機(jī)。電磁攪拌應(yīng)用于連續(xù)鑄鋼是連鑄技術(shù)最重要的發(fā)展之一 。

用于連鑄過程的電磁攪拌器按其安裝的位置，有如下幾種：

(1) 中間包加熱用電磁攪拌器HEMS：該種電磁攪拌使連鑄過程中的鋼水溫度在液相線溫度以上30℃或40℃，使中間包二次冶金的效果更佳。

(2) 結(jié)晶器電磁攪拌器MEMS：是目前各種連鑄機(jī)都適用的裝置，它對改善鑄坯表面質(zhì)量、細(xì)化晶粒和減少鑄坯內(nèi)部夾雜及中心疏松有明顯的作用，應(yīng)用最為廣泛。為不影響液面自動(dòng)控制裝置的使用，一般安裝在結(jié)晶器的下部。

(3) 二冷段電磁攪拌器SEMS：又可分為二冷一段電磁攪拌器S1EMS和二冷二段電磁攪拌器S2EMS。S1EMS安裝在結(jié)晶器一段的足輥處，其功能與MEMS類似，兩者不重復(fù)使用，由于其更換、維修方便，因此其投資和運(yùn)行成本比較經(jīng)濟(jì)。S2EMS是促進(jìn)鑄坯晶粒細(xì)化的有效手段，一般與MEMS或S1EMS一起使用。

（4）凝固末端電磁攪拌器FEMS：一般在澆注對碳偏析有嚴(yán)格要求的含碳高的鋼種時(shí)采用，為保證攪拌效果，其安裝位置要靠近凝固末端，一般在液芯直徑為Φ60-80mm處為佳，并允許調(diào)節(jié)。

美國Corning公司生產(chǎn)，包含三種數(shù)字顯示的產(chǎn)品：

Corning數(shù)字式加熱板；

Corning數(shù)字式攪拌器；

Corning加熱攪拌器