电磁技术在结晶器流场控制中的应用

应用电磁力控制钢水在结晶器内的流动开始于1985年。开发出的各种技术普遍为板坯连铸机采用，其中包括电磁制动和电磁搅拌。控制钢水流动的方法分为使用交流电的交变磁场和使用直流电的静态磁场。

交变电磁场法是在结晶器两宽面上布置有两极或多级的感应线圈，将交变磁场强加给结晶器内的钢水。采用这种方法的代表性技术是EMS（结晶器电磁搅拌）、EMLS（电磁液面稳定）和EMLA（电磁液面加速）。EMS的感应线圈布置在结晶器上半部，弯月面区域的钢水被强制进行水平方向的环流。EMLS和EMLA的感应线圈布置在浸入式水口的出流股附近，出流可根据浇注状况进行加速（EMLA）或减速（EMLS），以获得*的钢水流速。EMS的作用是洗去凝固前端的非金属夹杂物，防止它们被困在凝固的坯壳内。EMLS和EMLA的作用是优化沿窄面向上和从窄面流向中心区这两种钢水流的流速。通过控制加速或减速模式的电流，就能控制弯月面处的钢水流速，使其达到*状态。

当静态电磁场http://垂直作用在钢流时会感生制动力，也就是说，当导电的流体在静态磁场中移动时会产生感应涡流。感应涡流与静态磁场相互作用，生成制动力，反向作用在流体上。该方法分成三大类，即局部电磁场型（EMBR）、均匀电磁场型（LMF或EMBRRuler）和两段式磁场型（FCMould）。EMBR是zui早引入的方法，在降低钢水流速方面获得了一定的成效，但相当有限，因为在浸入式水口附近磁场强度较弱，有时会产生强大的钢水流，强大的向下钢流造成弯月面波动加剧、非金属夹杂物数量上升和气孔缺陷。LMF和FCMould用电磁力覆盖了整个结晶器宽度，使EMBR的这个问题基本解决。

LMF（平面磁场）以静态磁场为特征，位于浸入式水口下方，覆盖了整个结晶器的宽度。报道称，在实际浇注中使用0.42T的磁通量，降低了下降钢流的穿透深度和偏流程度，提高了弯月面温度，其结果是成材的UST缺陷得到显著改善。

FCMould（控流结晶器）有两个静态磁场。其中一个作用在弯月面处的钢流上，用来压制表面湍流。另一个作用在浸入式水口出流口下方的钢流上，目的是在结晶器下半部获得均匀的下降流。另外，上下两个磁场在两侧面用铁轭相接，绕着结晶器形成单一的磁路。由于两个磁场都覆盖了整个板坯宽度，故电磁制动力沿着结晶器宽度均匀分布。FC—MouldⅡ已开发成功，它能独立控制上下两个磁场，使得板坯表面和内部的非金属夹杂物数量级得到改善。

近几年就弯月面附近应用电磁挤压力展开了基础性研究，目的是在降低表面缺陷上进行zui终的改进提高。在实验室内进行了小方坯和大板坯浇注实验，结果表明，除表面粗糙度急剧下降外，近表面非金属夹杂物显著降低。

结晶器电磁搅拌M-EMS广泛的用在了小方坯和大方坯连铸上，来提高铸坯内部质量。然而，当钢水供应充足时，为提高内部质量在弯月面附近的搅拌就会超出正常量，会造成溢钢、纵裂纹、表面脱碳和水口侵蚀等问题。为解决这个问题而开发了双线圈M—EMS。

l0年间，人们开发了许多技术来解决产品质量问题，满足生产操作上的需要。很多技术越来越复杂，似平快到了它们的极限。从上述技术趋势看，很明显，以实现zui高质量、*为目标，还有进一步的改进空间。将要解决的重要问题是生产效率与质量的协调问题，关键环节是浇注系统和弯月面控制。其中，结晶器内的流动控制将是zui重要的一个细节。