电磁搅拌技术在连铸生产中的发展(二)

20世纪80年代，日本川崎和瑞典ASEA开发了结晶器电磁制动装置。90年代，间歇搅拌器和多频搅拌器相继开发，这标志电磁搅拌技术的发展和成熟。随着技术的进步，开发了组合式电磁搅拌器装置，与单一的搅拌工艺相比，在改善铸坯质量、减少中心偏析的效果更好。
1991年日本钢管(NKK)引进了钢水能加速或减速离开浸入式水口(SEN)的EMLS/EMLA(电磁液面减速/电磁液面加速)工艺，还能使结晶器弯月面处或弯月面下钢水旋转的EMRS。电磁减速--电磁加速是一种专为拉速超过1.8米/分的连铸机设计搅拌系统，此系统由日本钢管(NKK)公布的。这种多模式的电磁搅拌(MM—EMS)采用4个线性搅拌器，位于浸入式水口(SEN)的两边，两两并排安装在结晶器宽面支撑板的后面。它们对通过SEN的钢液进行减速或增速(EMLS/EMLA)。目的在于对弯月面处钢水流动进行优化控制。日本钢管(NKK)的数据显示，对弯月面处钢水流动经过优化控制后产生出来的铸坯，冷轧成卷后其表面缺陷降到了最低程度。
在高浇铸速度下，启动电磁减速(EMLS)系统，将钢液流动减速，这样与保护渣有关的夹杂物会消失。
传统的EMS(EMRS)只有开/关功能，不能根据实际的浇铸条件调整，EMLS/EMLA代表了第二代技术，成熟的流场控制，无需手动操作，由计算机模型根据铸坯尺寸、拉速、SEN几何形状/插入深度和氩气流量，实时调整加速、减速以及工作强度。多模式操作的EMS属第三代技术，在同一个连铸机上，它将三种电磁搅拌(即减速、加速和旋转)结合起来。三种操作模式如下：
(1)针对高拉速下，优化的双环钢液流动方式(日本钢管NKK)电磁减速/电磁加速模式(EMLS/EMLA)；
(2)针对某种钢种(0.13%C，0.008%Al)的电磁旋转(EMRS)模式，减少皮下针孔；
(3)将不稳定单环形钢液流动方式优化并转变为稳定双环钢液流动方式的持续加速电磁加速(EMLA)模式。
有人把这一新理念看作为第三代电磁搅拌系统，这种系统已于2002年1月应用于POSCO韩国浦项厂3号板坯连铸机上，2003年7月在浦项Kwangyang厂1～3号连铸机上开始运行。高速浇铸时，EMLS可使弯月面处钢水流速降低50%以上；低速浇铸时，EMLA可使弯月面处钢水流速提高25%以上。EMRS使弯月面处钢水产生旋转运动，流速达0.35米/秒，可消除弯月面7～9毫米以内的波动，铸坯皮下缺陷减少40%，头坯表面夹渣、针孔减少40%～75%，汽车面板合格率提高到77%。
日本神户钢铁公司研究了一种新型的电磁搅拌技术，即对中间包到结晶器之间的铸流采用搅拌技术，解决了浸入式水口(SEN)堵塞的问题；新日铁又开发了一种铸流电磁搅拌，安装在足辊以下、二冷段以上的狭缝里，通过改进等轴晶区比率来减少中心偏析，防止内裂的产生。
4．电磁搅拌技术在中国的发展
我国于20世纪70年代末才开始研究电磁搅拌技术，大致经历三个阶段：
(1).70年代末到80年代中期，我国才开始模索和探讨电磁搅拌技术，80年代中期引进
了一批特钢连铸机，都配有进口电磁搅拌装置，对我国技术发展起到一定积极作用，但还未有制造能力；
(2).80年代后期，经过十多年的努力，终于取得突破性进展。1996年5月，舞钢首次在
大型厚板坯上成功使用了国内自行设计的S--EMS成套装置，这标志着我国结束依靠进口的历史；
(3).1997年宝钢成功研制了大板坯连铸机上使用的S--EMS，价格是引进的1/3，已经具
备了研制高性能电磁搅拌装置的能力。
我国目前应用于连铸设备的电磁搅拌装置有100多套，多为电炉连铸，绝大部分是引进的。而且引进后，也需要不断试验才能进入正常生产，例如武钢二炼钢2号连铸机等。2004年，我国宝钢也引进了结晶器电磁搅拌技术(MEMS)，开创了我国板坯连铸MEMS的先例。近几年来，仅有重庆特钢、宝钢、舞钢等少数钢厂使用过国产电磁搅拌装置。由于国内MEMS的应用研究还不充分，不少厂家的运用效果不够理想。主要存在以下几个问题：
工艺试验不足，未对工艺参数充分优化；
国内引进的MEMS多为早期产品，功率不足，使用效果不理想；
存在水质处理问题。由于MEMS功率大，电磁线圈采用水冷，对水质要求很高，而国内厂家水处理达不到标准，造成线圈及接线处绝缘损坏；
钢种不合适。MEMS对高碳钢、不锈钢、厚板等特殊钢种和某些低合金钢经强电磁搅拌后，易产生白亮带和负偏析。白亮带是C、P、S、Mn等元素的负偏析，对钢材质量的影响，目前，尚有不同观点；
在有些连铸机上，象安阳二炼钢的连铸机，由于采用内置式结晶器电磁搅拌，它使磁能转变为热能，这样，铸坯在结晶器内形成的坯壳相对较簿。若拉速高于1.3米/分，容易产生菱变，不利于提高产量。