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电磁制动的冶金效果

来源:大宗商品网 编辑:豫言 2011年06月02日 14:05:32 打印

导读: 研究结果表明,不施加电磁制动时,从浸入式水口流出的钢液很强地冲击窄面后分成上下两个流股。向上流股在弯月面下形成的涡流是弯月面不稳定和保护渣卷渣的主要原因。

  很多学者通过数值模拟方法和物理模拟实验的方法对电磁场作用下流体的流动行为进行了研究。研究结果表明,不施加电磁制动时,从浸入式水口流出的钢液很强地冲击窄面后分成上下两个流股。向上流股在弯月面下形成的涡流是弯月面不稳定和保护渣卷渣的主要原因。而很强的向下流股携带着非金属夹杂物和Ar气泡流向金属液很深的位置,阻碍了这些杂质的上浮。当施加电磁制动时,结晶器内流场状态变化很大,冲击窄面的流股流速被减小,同时,包括液面在内的整个结晶器内流场速度明显降低。

  降低弯月面下的水平流速和稳定弯月面实践应用研究表明,无论哪种类型电磁制动都可使弯月面下的水平流速降低一半,从而稳定了弯月面,弯月面的稳定不仅防止保护渣的卷吸,而且也使保护渣铺展均匀,从而减少铸坯表面的纵向和横向裂纹,因此,弯月面下水平流速的降低和弯月面的稳定是电磁制动的主要效果之一。

  施加电磁制动后,由于向下流股浸入深度变浅,使从水口吐出的过热钢水在结晶器上部滞留时间延长,过热度在结晶器内被分散,使弯月面附近钢水变得更热更均匀。实践表明,电磁制动使弯月面下钢水温度提高约6%~9%。弯月面下钢水温度提高,保护渣的熔融充分,有利于吸收上浮的非余属夹杂物,同时也增加保护渣的流动性,有利于减少表面纵向裂纹和横向裂纹。

  施加电磁制动后,由于向下流股浸入深度变浅,有利于夹杂物上浮分离;也由于弯月面下水平流速降低和弯月面的稳定,使保护渣卷吸减少,两者都有利于减少铸坯内部非金属夹杂物。宝钢梅山钢铁公司应用电磁制动的结果表明,施加电磁制动后,铸坯中非金属夹杂物的数量降低了50%。HideakiYAMMURA等采用数值模拟计算了在水平磁场作用下100um夹杂物的轨迹。当磁通量密度为0T时,一部分夹杂物随着下返流沿窄面下移,并在凝固前沿被捕获。一部分夹杂物在结晶器宽度的中心和上返流一起上浮到自由表面被除去。当应用磁场时,穿透深度减小,当磁通量密度为0.25T时,随上返流上浮到弯月面的夹杂物数量增加。当磁通量密度为0.5T时,夹杂物随着钢液的穿透深度进一步减小,但是在宽度中心附近没有形成上返流,钢液流动呈活塞流。在Hoogovens的工业性试验表明电磁制动明显减少了大的氧化铝簇群数量。

  由于电磁制动控制了结晶器内钢水流动的行为,使坯壳生长均匀、弯月面水平流速减小,弯月面稳定、浸入深度变浅等等,从而减小了对拉速的限制,有利于提高生产率。

  应用电磁制动的工业试验已经证明通过减小结晶器中的钢液流速可取得明显的质量改善,电磁制动安装在韩国的POSCOKwangyang工厂连铸车间的1号连铸机进行试验和应用,结果表明宽度大于1350mm,且在高浇速下,应用电磁制动使冷轧产品的废品率降低33%。美国生产汽车用钢的Berkeley公司使用电磁制动后,在拉速为5m/min时,钢液冲击深度由15mm降低至5mm,同时减少了结晶器窄边的#驻波(StandingWave),从而减少了结晶器卷渣以及铸坯裂纹的可能性,与不用电磁制动相比,Berkeley厂因保护渣卷入所产生的缺陷减少了90%,纵向裂纹指数减少了80%。大量的研究结果表明甚至当拉坯速度提高时,电磁制动也是改善和保证浇铸产品清洁的有效方法。

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