研究电磁搅拌技术在冶金方面的应用(2)

3 电磁搅拌装置工作分析

3.1 电磁搅拌装置的分配与设备特性

该装置可以将其分为水平旋转搅拌设备和线性搅拌设备两种形式，而其中线性搅拌设备又可以将其细化分为垂直和水平性搅拌器设备，水平搅拌器设备主要围绕铸流进行设置，可以将其想象成一种旋转电机的定子，通过驱动钢业的水平来实现旋转，多用于圆坯、方坯和小矩形坯的生产工作中。垂直线性搅拌器设备靠近金属流体的一侧，在运转过程中会保证一种线性的运转条件，金属液体会沿着垂直的方向旋转和运动，因此更加适用于大断面的矩形坯，使用水平线性搅拌器设备直接安装在铸坯的一侧，可以将其视作成平行定子结构，在板坯内弧侧熔池内会产生水平方向的电磁场，以此推动金属液体的快速运动[3]。

3.2 电磁搅拌装置的主要类型

第一，结晶器电磁搅拌。金属液体在结晶器内部，搅拌器直接设置在结晶器的外部区域，搅拌器内部的铁芯所释放出的磁场，会通过结晶器直接渗入到金属液体内部，并且通过电磁感应所生成的强大磁场力作用，会促使钢水产生快速旋转运动或者上架垂直运动。因为，精细的铜板具有较高的导电性，因此可以使用公平50Hz的电源，因为肌肤效应的影响，磁场在同城内部穿透深度只有几毫米，同时会小于铜板的厚度，结晶器的铜壁屏蔽不能充分渗入钢水内部，此在冶金工作过程中通常选用的是2～10Hz的低频率，有效保证磁场可以直接穿过铜壁对钢水进行搅拌。

第二，通过结晶器电磁搅拌技术的应用，金属液体的运动可以有效清理凝固壳表面的气泡以及所掺杂的杂物，可以有效提高金属构件的表面质量，同时金属液体的运动有利于过热问题的控制，可以去除内部产生的各种杂质，全面提高金属构件的清洁程度。金属液体的运动可以将竖直晶体直接打碎，可以有效提高等轴晶体的质量，同时完善铸坯内部的晶体结构，有利于保护渣吸收上浮的夹杂物[4]。

3.3 二冷区电磁搅拌技术

在板坯连铸二次冷却区域范围内，因为金属液体内部晶体的排列不同给安装搅拌器的工作造成了一定的困难和阻碍。为了有效缓解这一问题，当前在生产实践工作当中主要的排列形式分为以下两种，第一平面搅拌方式，在内外部各安装一台和支撑轴相平行的搅拌机设备，或者在内湖一侧的支撑轴后方区域安装搅拌器设备，或者将感应器设备的铁芯直接插入到搅拌器的内弧之间，外形类似于支撑辊结构辊子内部，如图3 所示：

图3 二冷区电磁搅拌

有相应的感应器设备，在支撑结构的作用下整体的工作稳定性得到了保障，搅拌器安装在二次冷却区的位置，大约相当于凝固和厚度的1/3 或1/4。在工作过程中主要的作用是击碎金属液体，内部产生的竖直晶体结构，同时消除铸坯内部的中心输送孔以及压缩孔作为等轴晶体核心区域，可以有效扩大金属铸坯件等轴晶区，消除中心偏析问题，有效保证铸坯内部的杂物快速上浮，有效防止大量的杂物堆积[5]。

电磁冶金技术在未来的发展过程中，将会不断朝着多模式、多功能、复合型以及定制磁场的方向上不断发展。同时通过高强磁场的运用，对整个冶金工作过程有着更加多样化的影响和转变，甚至会直接影响到原子的排列层次，对冶金行业所产生的影响和意义非常深远。当前正在研究的工作显示，强磁场在热力学与动力学方面都会影响到整个冶金工作的过程，并且在冶金工作当中也研发出了全新的发展方向。随着超导技术等不断研发和应用，高强磁场的获取将会变得更加的简单和高效，在整个冶金行业当中的运用将会带来质的变化，将会推动我国冶金行业不断朝着更高端的方向上发展。

4 结语

电磁冶金技术经历了数10 年的技术研发和应用，已经慢慢发展成为高品质钢材料生产的必备基础，可以有效提高连铸生产工艺质量和效率，对推动我国钢铁制造行业的长远稳定发展打下了良好的基础。随着更加先进的合金钢等连铸技术的开发和应用，钢连铸生产工作效率和质量将会不断提高，对推动我国冶金行业的长远稳定发展有着重要的意义。

[1] 李丹阳,殷凤仕,王晓明.镍基高温合金修复强化技术研究现状及发展趋势[J].表面技术,2020,49(08):105-122.

[2] 向新星,罗安,黎燕.一种高密度磁场电磁搅拌电源的容错方法[J].电力系统保护与控制,2020,48(12):62-70.

[3] 周桂成,曹余良.电磁搅拌对钢板心部冲击韧性的影响[J].宽厚板,2018,24(06):37-40.

文章来源：《冶金与材料》 网址: http://www.yjyclzz.cn/qikandaodu/2021/0513/876.html