总第197期2012年第5期
HEBEIMETALLURGY
TotalNo．197Number52012，
电磁搅拌技术在板坯连铸中的应用
赵少飞，杨海西
（河北敬业集团炼钢厂，河北平山050400）
摘要：介绍了电磁搅拌技术的原理、电磁搅拌器的分类、电磁搅拌装置的应用条件，河北敬业集团板坯连铸坯中心获得了较宽的等轴晶带，减少了中心疏松和中心偏析，铸机在二冷区应用双辊电磁搅拌器后，改善了铸坯表面及内部质量，取得了较好效果。关键词：电磁搅拌技术；板坯；连铸；应用中图分类号：TF777．1
文献标识码：B
文章编号：1006－5008（2012）05－0037－02
APPLICATIONOFELECTROMAGNETIC
STIRRINGINSLABCONTINUOUSCASTING
ZhaoShaofei，YangHaixi
（Steelworks，HebeiJingyeGroup，Pingshan，Hebei，050400）
Abstract：Itisintroducedtheprincipleofelectromagneticstirringtechniqueaswellastypesandapplicationconditionofstirrer．Afteritbeingusedinsecondarycoolingregionofslabcontinuouscasting，widerisomet-riccrystallographiczonegetsincenterofslab，centralporosityandsegregationarereduced，thesurfaceandinternalqualityofslabimproved．
KeyWords：electromagneticstirringtechnique；slab；continuouscasting；application
1概述
随着连铸技术的发展，铸坯质量越来越受到重通过强化钢水的对流、传热和传质过程，均匀钢
可打碎树枝晶，加快非金属夹杂物和气泡液过热度，
的上浮，促进等轴晶的形成，减轻铸坯的中心偏析、
中心疏松和缩孔，从而提高铸坯的表面质量和内在质量。3电磁搅拌器的分类
根据搅拌器安装位置不同，可分为三种类型：
（1）结晶器电磁搅拌器（M－EMS）：安装在连铸机的结晶器区，搅拌器跨于结晶器和足辊的也可以归入此类。
（2）二冷区电磁搅拌器（S－EMS）：安装在连铸机的二冷段，包括足辊下搅拌器（IEMS）。（3）凝固末端电磁搅拌器（F－EMS）：安装在靠近连铸机凝固末端处。
实践证明，在连铸机上选择合理的位置安装电磁搅拌装置，可以有效地改善铸坯的内部组织结构，提高铸坯表面质量。三种结晶器的冶金效果如表1所示。
视，市场的激烈竞争及用户对钢材质量提出了越来越高的要求，改善连铸坯质量已成为连铸生产的重要问题之一。河北敬业集团炼钢厂在板坯连铸机上加装了电磁搅拌设备，连铸采用电磁搅拌技术后，铸坯质量明显提高。2电磁搅拌技术原理
电磁搅拌器的工作原理与三相异步电动机的工作原理基本相同。电磁搅拌装置就像三相异步电动机的定子，它由三相电源供电，在磁极间产生旋转磁场；钢液通过搅拌装置时，旋转磁场产生电磁力矩，在电磁力矩作用下，钢液像电机转子一样围绕着注流断面的轴心做旋转运动，从而推动了钢液流动。电磁力的方向取决于磁场磁极变化的方向，只要交换其中任意两相电源的接线，就可以改变电磁力的方向，因此可以根据搅拌工艺的要求，灵活地改变电磁搅拌的方向。
收稿日期：2012－03－16
2006年毕业于唐山学作者简介：赵少飞（1982－），男，助理工程师，
现在河北敬业集团炼钢厂从事自动化维院电气工程及自动化专业，
E－mail：zhaoshf182@163．com护工作，
表1
Tab．1
搅拌位置M－EMSS－EMSF－EMS
三种结晶器的冶金效果
Metallurgicresultofthreekindsofmold
适应钢种
弹簧钢、冷轧钢、中高碳钢等低合金钢、
不锈钢、工具钢弹簧钢、轴承钢、特殊高碳钢
冶金效果
增加等轴晶率，减少表面和皮下的气孔、针孔、夹杂物，坯壳均匀化，改善中心疏松、中心偏析
扩大等轴晶率，减少内裂，改善中心偏析，减少中心疏松和缩孔细化等轴晶，有效改善中心偏析、中心疏松和缩孔
4
4．1
电磁搅拌装置的应用条件
控制系统的组成视在功率：190kVA（单辊）
功率：67kW（单辊）磁场形态：波磁场绝缘等级：F级或以上中心推力：≥85mmFe质量：约780kg
4．4
使用条件
辊式电磁搅拌控制系统主要由供电（变压器及
IPC逆变电源、高、低压配电）、辊式电磁搅拌器、冷却水循环装置及远程监控操作五部分组成（图1）
。
对EMS线圈所用导线的防水性能及EMS绝缘
处理要求十分苛刻，运行中必须保证冷却水的水质、流量、出水温度满足技术要求。
（1）冷却水要求
3
正常水流量：≥15m/h进水温度：≤40℃
进水水压：0．3～0．45MPa出水温度：≤50℃（2）水质要求pH：6．5～8．5
导电率：≤500μs/cm
悬浮物固体含量：≤20ppm固体颗粒最大尺寸：≤20μm铁磁颗粒含量：≤0．5ppm
图1
Fig．1
辊式电磁搅拌控制系统的构成
Compositionofrollelectromagneticstirringcontrolsystem
铁磁颗粒最大尺寸：≤5μm冷却水的硬度：≤10ppm
供给EMS的水温最高40℃，不允许结冰。EMS的所有水管都用不锈钢管。
EMS所有水管产生的铁（钢）锈暴露在水中时，
必须限制在0～125μm/年锈蚀率内。5
应用效果
河北敬业集团板坯连铸机为双机双流碳钢板坯连铸机，机型为直结晶器连续弯曲、连续矫直弧形板200mm、220坯连铸机，浇铸断面：厚度180mm、mm、250mm，宽度1050～1600mm，连铸机弧形半拉坯速度范围0．7～1．35m/min，年生产能径9m，
力200万t。该连铸机采用二冷区双辊电磁搅拌（S－EMS），安装位置在扇形段第二段。
（下转第14页）
4．2系统功能
（1）设有本地、远程两种工作方式。本地方式
通过下位计算机上各种界面图，进行参数设定、时，
工况设定；远程方式时，可在中央控制台上的上位计算机进行相应操作。
（2）电流和频率在设定范围内可实现无级连续调节，互相独立、互不影响。（3）系统中设置了计算机文字故障报警和中文故障提示。
（4）系统有本体绝缘检测，便于监视本体绝缘。
4．3
技术参数
工作电压：400V（两辊串联）工作电流：550A（两辊串联）工作频率：2～8Hz
护浇铸，结晶器用低碳保护渣，防止钢水裸露，基本杜绝了钢水的二次氧化。保证H08A焊条钢铸坯质量的另一个关键是对铸坯气泡的控制，根据生产经
控制铸坯的气泡产生需要钢水有比较低的过热验，
度，控制在25～35℃（中包温度控制在1545～1555℃）；拉坯速度稳定，浇钢过程中，有比较高的中间包液面，要求中间包液面不低于400mm。4低倍组织检测H08A焊条钢的质量得到通过采取上述措施，很大改善，随机抽取3炉铸坯做低倍试验（图1），发现除了极个别存在轻微中心偏析外，其它铸坯没有裂纹、气泡存在
。
H08A焊条经过一段时间的试制与批量生产，
钢已从刚开始生产时仅连浇3～4炉提高到目前可以连续浇钢15炉以上，成品合格率达到98．3%，生
完善，至此H08A焊条钢的开发已产工艺逐步优化、取得初步成功。
5结论
（1）转炉冶炼H08A焊条钢时，应合理控制吹氧，避免钢水过氧化，严格控制终点温度与成分。（2）采用低硅低硫预熔渣，钢水氧含量与石灰加入量对脱硫有一定影响。
（3）吹氩站采用合理吹氩制度，保证吹氩时间在10min以上，以利于夹杂物的上浮；确保合理的氧活度（保证在50～65ppm范围内），防止钢水出现絮流。
（4）全程保护浇铸，防止钢水产生二次氧化。
参考文献
［1］张占省，胡志刚，赵彦华．转炉出钢过程中渣洗脱硫的实验研究
［J］．河北冶金，2008，（6）：9～11．
［2］M］．北京：化学工业出版社，2007．杨吉春，等．钢铁冶金600问［
图1
Fig．1
H08A连铸坯的低倍组织
MacrostructureofH08Acastingbillet
檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨
（上接第38页）
通过电磁搅拌器的作用，铸坯获得了中心较宽
的等轴晶带，减少了中心疏松和中心偏析。分析认为这是由于电磁搅拌器加速了钢液运动，折断了凝固前沿的枝晶，使得液相穴底部变得宽大和圆滑，阻止了柱状晶生长，防止了形成凝固桥，从而减少了铸坯的中心疏松。同时还减少了“小钢锭”结构的形成，降低了铸坯的中心偏析。
5．1
对凝固组织的影响
由于脱氧不良，铸坯经常会在铸坯皮下或表面
形成气泡和针孔。在以后的轧制过程中，这些气泡和针孔会造成一些有害的表面缺陷。采用电磁搅拌后铸坯的皮下气泡级别大大降低。
5．3
对成分均匀化的影响
电磁搅拌在成分均匀化方面的影响与钢水的流动方向及冷却速度有关，采用电磁搅拌后，铸坯的成分产生了很明显的均匀化效果。
5．4
对机械性能的影响
采用电磁搅拌的铸坯等轴晶率比没用电磁搅拌
的铸坯通常提高10%～20%，电磁搅拌具有明显细化晶粒的作用，使得铸坯在整个截面上晶粒细小、均匀。在柱状晶生长过程中，对液相实施电磁搅拌，可以改变柱状晶的生长方向，使其向迎流一侧倾斜。
5．2
对皮下气泡的改善
由于铸坯细化的晶粒，使其抗拉强度得到提高。
如果将电磁搅拌的强度控制在一定的范围内，铸坯的相界面就变得非常圆滑，降低了铸坯的应力集中程度，铸坯的塑性明显提高。
总第197期2012年第5期
HEBEIMETALLURGY
TotalNo．197Number52012，
电磁搅拌技术在板坯连铸中的应用
赵少飞，杨海西
（河北敬业集团炼钢厂，河北平山050400）
摘要：介绍了电磁搅拌技术的原理、电磁搅拌器的分类、电磁搅拌装置的应用条件，河北敬业集团板坯连铸坯中心获得了较宽的等轴晶带，减少了中心疏松和中心偏析，铸机在二冷区应用双辊电磁搅拌器后，改善了铸坯表面及内部质量，取得了较好效果。关键词：电磁搅拌技术；板坯；连铸；应用中图分类号：TF777．1
文献标识码：B
文章编号：1006－5008（2012）05－0037－02
APPLICATIONOFELECTROMAGNETIC
STIRRINGINSLABCONTINUOUSCASTING
ZhaoShaofei，YangHaixi
（Steelworks，HebeiJingyeGroup，Pingshan，Hebei，050400）
Abstract：Itisintroducedtheprincipleofelectromagneticstirringtechniqueaswellastypesandapplicationconditionofstirrer．Afteritbeingusedinsecondarycoolingregionofslabcontinuouscasting，widerisomet-riccrystallographiczonegetsincenterofslab，centralporosityandsegregationarereduced，thesurfaceandinternalqualityofslabimproved．
KeyWords：electromagneticstirringtechnique；slab；continuouscasting；application
1概述
随着连铸技术的发展，铸坯质量越来越受到重通过强化钢水的对流、传热和传质过程，均匀钢
可打碎树枝晶，加快非金属夹杂物和气泡液过热度，
的上浮，促进等轴晶的形成，减轻铸坯的中心偏析、
中心疏松和缩孔，从而提高铸坯的表面质量和内在质量。3电磁搅拌器的分类
根据搅拌器安装位置不同，可分为三种类型：
（1）结晶器电磁搅拌器（M－EMS）：安装在连铸机的结晶器区，搅拌器跨于结晶器和足辊的也可以归入此类。
（2）二冷区电磁搅拌器（S－EMS）：安装在连铸机的二冷段，包括足辊下搅拌器（IEMS）。（3）凝固末端电磁搅拌器（F－EMS）：安装在靠近连铸机凝固末端处。
实践证明，在连铸机上选择合理的位置安装电磁搅拌装置，可以有效地改善铸坯的内部组织结构，提高铸坯表面质量。三种结晶器的冶金效果如表1所示。
视，市场的激烈竞争及用户对钢材质量提出了越来越高的要求，改善连铸坯质量已成为连铸生产的重要问题之一。河北敬业集团炼钢厂在板坯连铸机上加装了电磁搅拌设备，连铸采用电磁搅拌技术后，铸坯质量明显提高。2电磁搅拌技术原理
电磁搅拌器的工作原理与三相异步电动机的工作原理基本相同。电磁搅拌装置就像三相异步电动机的定子，它由三相电源供电，在磁极间产生旋转磁场；钢液通过搅拌装置时，旋转磁场产生电磁力矩，在电磁力矩作用下，钢液像电机转子一样围绕着注流断面的轴心做旋转运动，从而推动了钢液流动。电磁力的方向取决于磁场磁极变化的方向，只要交换其中任意两相电源的接线，就可以改变电磁力的方向，因此可以根据搅拌工艺的要求，灵活地改变电磁搅拌的方向。
收稿日期：2012－03－16
2006年毕业于唐山学作者简介：赵少飞（1982－），男，助理工程师，
现在河北敬业集团炼钢厂从事自动化维院电气工程及自动化专业，
E－mail：zhaoshf182@163．com护工作，
表1
Tab．1
搅拌位置M－EMSS－EMSF－EMS
三种结晶器的冶金效果
Metallurgicresultofthreekindsofmold
适应钢种
弹簧钢、冷轧钢、中高碳钢等低合金钢、
不锈钢、工具钢弹簧钢、轴承钢、特殊高碳钢
冶金效果
增加等轴晶率，减少表面和皮下的气孔、针孔、夹杂物，坯壳均匀化，改善中心疏松、中心偏析
扩大等轴晶率，减少内裂，改善中心偏析，减少中心疏松和缩孔细化等轴晶，有效改善中心偏析、中心疏松和缩孔
4
4．1
电磁搅拌装置的应用条件
控制系统的组成视在功率：190kVA（单辊）
功率：67kW（单辊）磁场形态：波磁场绝缘等级：F级或以上中心推力：≥85mmFe质量：约780kg
4．4
使用条件
辊式电磁搅拌控制系统主要由供电（变压器及
IPC逆变电源、高、低压配电）、辊式电磁搅拌器、冷却水循环装置及远程监控操作五部分组成（图1）
。
对EMS线圈所用导线的防水性能及EMS绝缘
处理要求十分苛刻，运行中必须保证冷却水的水质、流量、出水温度满足技术要求。
（1）冷却水要求
3
正常水流量：≥15m/h进水温度：≤40℃
进水水压：0．3～0．45MPa出水温度：≤50℃（2）水质要求pH：6．5～8．5
导电率：≤500μs/cm
悬浮物固体含量：≤20ppm固体颗粒最大尺寸：≤20μm铁磁颗粒含量：≤0．5ppm
图1
Fig．1
辊式电磁搅拌控制系统的构成
Compositionofrollelectromagneticstirringcontrolsystem
铁磁颗粒最大尺寸：≤5μm冷却水的硬度：≤10ppm
供给EMS的水温最高40℃，不允许结冰。EMS的所有水管都用不锈钢管。
EMS所有水管产生的铁（钢）锈暴露在水中时，
必须限制在0～125μm/年锈蚀率内。5
应用效果
河北敬业集团板坯连铸机为双机双流碳钢板坯连铸机，机型为直结晶器连续弯曲、连续矫直弧形板200mm、220坯连铸机，浇铸断面：厚度180mm、mm、250mm，宽度1050～1600mm，连铸机弧形半拉坯速度范围0．7～1．35m/min，年生产能径9m，
力200万t。该连铸机采用二冷区双辊电磁搅拌（S－EMS），安装位置在扇形段第二段。
（下转第14页）
4．2系统功能
（1）设有本地、远程两种工作方式。本地方式
通过下位计算机上各种界面图，进行参数设定、时，
工况设定；远程方式时，可在中央控制台上的上位计算机进行相应操作。
（2）电流和频率在设定范围内可实现无级连续调节，互相独立、互不影响。（3）系统中设置了计算机文字故障报警和中文故障提示。
（4）系统有本体绝缘检测，便于监视本体绝缘。
4．3
技术参数
工作电压：400V（两辊串联）工作电流：550A（两辊串联）工作频率：2～8Hz
护浇铸，结晶器用低碳保护渣，防止钢水裸露，基本杜绝了钢水的二次氧化。保证H08A焊条钢铸坯质量的另一个关键是对铸坯气泡的控制，根据生产经
控制铸坯的气泡产生需要钢水有比较低的过热验，
度，控制在25～35℃（中包温度控制在1545～1555℃）；拉坯速度稳定，浇钢过程中，有比较高的中间包液面，要求中间包液面不低于400mm。4低倍组织检测H08A焊条钢的质量得到通过采取上述措施，很大改善，随机抽取3炉铸坯做低倍试验（图1），发现除了极个别存在轻微中心偏析外，其它铸坯没有裂纹、气泡存在
。
H08A焊条经过一段时间的试制与批量生产，
钢已从刚开始生产时仅连浇3～4炉提高到目前可以连续浇钢15炉以上，成品合格率达到98．3%，生
完善，至此H08A焊条钢的开发已产工艺逐步优化、取得初步成功。
5结论
（1）转炉冶炼H08A焊条钢时，应合理控制吹氧，避免钢水过氧化，严格控制终点温度与成分。（2）采用低硅低硫预熔渣，钢水氧含量与石灰加入量对脱硫有一定影响。
（3）吹氩站采用合理吹氩制度，保证吹氩时间在10min以上，以利于夹杂物的上浮；确保合理的氧活度（保证在50～65ppm范围内），防止钢水出现絮流。
（4）全程保护浇铸，防止钢水产生二次氧化。
参考文献
［1］张占省，胡志刚，赵彦华．转炉出钢过程中渣洗脱硫的实验研究
［J］．河北冶金，2008，（6）：9～11．
［2］M］．北京：化学工业出版社，2007．杨吉春，等．钢铁冶金600问［
图1
Fig．1
H08A连铸坯的低倍组织
MacrostructureofH08Acastingbillet
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（上接第38页）
通过电磁搅拌器的作用，铸坯获得了中心较宽
的等轴晶带，减少了中心疏松和中心偏析。分析认为这是由于电磁搅拌器加速了钢液运动，折断了凝固前沿的枝晶，使得液相穴底部变得宽大和圆滑，阻止了柱状晶生长，防止了形成凝固桥，从而减少了铸坯的中心疏松。同时还减少了“小钢锭”结构的形成，降低了铸坯的中心偏析。
5．1
对凝固组织的影响
由于脱氧不良，铸坯经常会在铸坯皮下或表面
形成气泡和针孔。在以后的轧制过程中，这些气泡和针孔会造成一些有害的表面缺陷。采用电磁搅拌后铸坯的皮下气泡级别大大降低。
5．3
对成分均匀化的影响
电磁搅拌在成分均匀化方面的影响与钢水的流动方向及冷却速度有关，采用电磁搅拌后，铸坯的成分产生了很明显的均匀化效果。
5．4
对机械性能的影响
采用电磁搅拌的铸坯等轴晶率比没用电磁搅拌
的铸坯通常提高10%～20%，电磁搅拌具有明显细化晶粒的作用，使得铸坯在整个截面上晶粒细小、均匀。在柱状晶生长过程中，对液相实施电磁搅拌，可以改变柱状晶的生长方向，使其向迎流一侧倾斜。
5．2
对皮下气泡的改善
由于铸坯细化的晶粒，使其抗拉强度得到提高。
如果将电磁搅拌的强度控制在一定的范围内，铸坯的相界面就变得非常圆滑，降低了铸坯的应力集中程度，铸坯的塑性明显提高。