輥式電磁攪拌器在硅鋼板坯連鑄上的應用

張凱 鄭勇 彭立新 沈長華 任繼權

摘 要：通過優化某鋼廠的硅鋼板坯輥式電磁攪拌器的輥套壁厚和感應器線包數量，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，達到提硅鋼鑄坯的等軸晶率。

關鍵詞：輥式電磁攪拌器；結構優化；硅鋼；等軸晶率

中圖分類號：TF777 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）22-0050-02

1 前言

為減小硅鋼板坯在連鑄中出現內部裂紋，中心偏析等缺陷，以及后續的熱軋、冷軋成形過程中出現粗大的帶狀現象，提高鑄坯等軸晶率就非常有必要。該硅鋼板坯連鑄機參數及鋼水成份為：澆鑄斷面：230mm×1650mm；連鑄機主機半徑：10m；中間包溫度：1510℃；二冷比水量：0.9L/kg，過熱度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 輥式電磁攪拌器優化

2.1 輥式電磁攪拌器系統

輥式電磁攪拌器系統主要包括輥式電磁攪拌器本體、電控系統和冷卻水循環系統三大部分。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，通過電磁應原理對硅鋼鑄坯鋼水進行攪拌[1]。輥式電磁攪拌器系統圖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、感應器、輥端軸、軸承及軸承座、冷卻水室、端子板組件、接線盒和密封件等組成。輥式電磁攪拌器3D剖視圖3所示：

輥式電磁攪拌器是一個線性感應馬達。運行中產生運動磁場，磁場具有一定的運動速度，速度與攪拌器的極距和頻率有關，磁場強度取決于線圈的電流和匝數，運動磁場在鋼液中產生渦流[2]。磁感應強度對渦流產生了體積力，積體力推動鋼液的流動，即對鋼液進行攪拌。感應器生產推力的原理圖4所示。

式中：B為磁感應強度，T；t為極距，m；f為頻率，Hz；σ為電導率，S/m；V為速度，m/s；J為感應電流密度，A/m2。

輥套為耐高溫、耐磨、無磁、高強度特種合金鋼，輥套的壁厚直接影響兩輥的氣隙大小；極距的大小影響運行速度，極距的大小一般可以通過線包的數量和匝數來改變。最終目的是使用鋼水沿鑄坯寬度方向運動，所以主要加強鑄坯厚度方向的磁感應強度變得非常有意義。

2.3 結構優化

在感應器總匝數為349匝、電磁線直徑為φ6mm的情況下，通過對輥套壁厚、感應器線包數量的改變，得到如下曲線圖5-6所示[3]。

結合有限元分析，加強生產工藝過程控制，特別是輥套的熱處理，保證輥套有足夠的強度。最后確定輥套壁厚為29.5mm，線包數量為9個。優化了兩輥之間的氣隙，增加兩輥之間的磁密。最后得到優化后高推力輥式電磁攪拌器參數如表2所示。

推力試驗裝置圖7所示，輥套熱處理出爐圖8所示。

3 冶金攪拌效果

結合現場連鑄工藝和輥式攪拌器結構特征，最終確定攪拌參數為電流450A，頻率5Hz，攪拌模式三環、交替，一個方向攪拌12秒，1秒滯后時間，然后相反方向攪拌12秒。相關冶金和攪拌參數表3所示。

硅鋼鑄坯低倍照片圖9所示。

現場連鑄工藝和電磁攪拌參數的正常匹配下，通過低倍進行觀察及評級，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65.25%。

4 結語

通過對輥式電磁攪拌器輥套壁厚、感應器線包數量的改變，可以優化輥式電磁攪拌器，可以得到更高的電磁推力，攪拌效率更高，對提高硅鋼冶金效果有著很大的幫助。

參考文獻

[1]朱興元.連鑄電磁攪拌工藝在取向硅鋼生產中的應用研究[J].鋼鐵，1994，（4）：19-23.

[2]吳紹杰，萬勇，于彥沖，陳偉慶.二冷電磁攪拌對無取向硅鋼連鑄坯質量的影響[J].煉鋼，2012，（1）：11-14.

[3]毛斌，陶金明.板坯連鑄二冷區電磁攪拌技術（SEMS）[C].連鑄電磁攪拌技術學習研討班，2008.