[科普中國]-F-EMS

F-EMS即凝固末端電磁攪拌，使連鑄電磁攪拌器類型之一。為借助電磁力使鑄坯液芯產(chǎn)生不同的流態(tài)，可以使用不同類型的電磁攪拌器，安裝于鑄流的不同位置;還可以在同一鑄流的不同位置分別安放不同的攪拌器進(jìn)行復(fù)合攪拌;安裝于結(jié)晶器內(nèi)的稱為結(jié)晶器電磁攪拌(M-EMS);安裝于二次冷卻段的稱為二冷段電磁攪拌(S-EMS);若安置于鑄流液芯直徑小于40mm的區(qū)段，則稱凝固末端電磁攪拌(F-EMS)。

簡介F-EMS即凝固末端電磁攪拌，使連鑄電磁攪拌器類型之一。為借助電磁力使鑄坯液芯產(chǎn)生不同的流態(tài)，可以使用不同類型的電磁攪拌器，安裝于鑄流的不同位置；還可以在同一鑄流的不同位置分別安放不同的攪拌器進(jìn)行復(fù)合攪拌；安裝于結(jié)晶器內(nèi)的稱為結(jié)晶器電磁攪拌(M-EMS)；安裝于二次冷卻段的稱為二冷段電磁攪拌(S-EMS)；若安置于鑄流液芯直徑小于40mm的區(qū)段，則稱凝固末端電磁攪拌(F-EMS)。雖然電磁攪拌器的實(shí)際類型與結(jié)構(gòu)繁多，但根據(jù)其磁場運(yùn)動(dòng)特征可歸納為旋轉(zhuǎn)磁場型、行波磁場型、螺旋磁場型和恒定磁場型等4類1。

連鑄電磁攪拌連鑄電磁攪拌指在連續(xù)鑄鋼過程中，連鑄坯通過外界電磁場時(shí)感應(yīng)產(chǎn)生的電磁力使鑄坯內(nèi)未凝固的鋼液產(chǎn)生攪拌流動(dòng)，從而改善凝固過程而獲得良好的鑄坯質(zhì)量的技術(shù)。簡稱EMS。

這一技術(shù)是20世紀(jì)70年代首先在歐洲發(fā)展起來的，世界各國采用EMS的鑄機(jī)已很多，并對其最佳工藝、最佳設(shè)計(jì)、作用機(jī)理和效能潛力，不斷地進(jìn)行研究開發(fā)1。

旋轉(zhuǎn)磁場型借助交流旋轉(zhuǎn)磁場和借機(jī)械驅(qū)動(dòng)永久磁極旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，使液芯感生電流并使之類同于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電磁攪拌器。主要類型有5種：

(1) IRSID-CEM攪拌器。它是由法國鋼鐵研究院(IRSID)和法國電機(jī)公司(CEM)合作研制的，分布繞組感應(yīng)電機(jī)型攪拌器，可以是三相二極或二相二極。用作S-EMS時(shí)，采用工頻電源;用作F-EMS時(shí)，采用工頻電源或低頻電源。

(2)Magnetogyr攪拌器。它是一個(gè)二相二極集中繞組旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)器，套置于方坯結(jié)晶器銅管外的冷卻腔體內(nèi)。一般采用4～12Hz電源饋電，是Rotelec公司研制的M-EMS。

(3) Ferrco-Toronto攪拌器。由加拿大的Ferrco-Ro-tenec集團(tuán)研制的方坯M-EMS，基本結(jié)構(gòu)與Mag-netogyr相似，但感應(yīng)器鐵芯高度可調(diào)，采用“交—交” 變頻電源饋電。

(4)RMS攪拌器。由日本住友金屬公司研制的用于方坯M-EMS或S-EMS的攪拌器。采用液壓馬達(dá)機(jī)械傳動(dòng)使一對永久磁極圍繞鑄坯旋轉(zhuǎn)，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場而推動(dòng)液芯轉(zhuǎn)動(dòng)。

(5)DPC攪拌器。由日本神戶制鋼研制的大方坯S-EMS或M-EMS攪拌器。采用4組繞組分別布置在鑄坯四面，兩對繞組分別采用不同頻率電源饋電，可使液芯產(chǎn)生不斷改變流速和方向的紊流攪拌2。

螺旋磁場型它的磁場既作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又作直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)果合成為螺旋形運(yùn)動(dòng)。這種攪拌器用于方坯的S-EMS或F-EMS，驅(qū)使液芯作螺旋運(yùn)動(dòng)1。

恒定磁場型它是用一對或多對永久磁鐵或直流電磁鐵產(chǎn)生的靜磁場，作用于鑄坯液芯，起到控制流動(dòng)的作用。它包括兩種類型的攪拌器：

(1)靜磁場液芯通電攪拌器。由日本住友金屬公司開發(fā)成功，用于板坯和方坯的S-EMS。它是在鑄坯內(nèi)、外弧輥縫中安置一對或多對永久磁鐵或直流電磁鐵，并通過支承輥向鑄坯液芯通以直流大電流。根據(jù)楞次定律，直流電流與靜磁場相互作用而產(chǎn)生電磁力，驅(qū)使液芯運(yùn)動(dòng)。借助于將多對磁極按不同方式布置于輥縫中，則可在整個(gè)靜磁場覆蓋區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生多個(gè)方向不同的小環(huán)流驅(qū)動(dòng)力，從而造成在該液芯區(qū)域的紊流攪拌。

(2)電磁制動(dòng)器(EMBR)。由瑞典ASEA(現(xiàn)為ABB)公司開發(fā)并與日本川崎鋼鐵公司合作實(shí)機(jī)試驗(yàn)獲得成功。對應(yīng)浸入式水口的兩個(gè)側(cè)孔注流沖出點(diǎn)，在結(jié)晶器的寬面安置兩對直流電磁極，產(chǎn)生兩個(gè)靜磁場。當(dāng)注流以相當(dāng)大的速度從側(cè)孔流出，垂直切割磁場時(shí)，注流鋼液中感生電流并同時(shí)引起電磁力，其方向與澆注方向相反，并制動(dòng)注流，使之分裂而向周圍流動(dòng)，是謂電磁制動(dòng)。應(yīng)用于板坯結(jié)晶器的電磁制動(dòng)器發(fā)展較快，已研制出第三代產(chǎn)品。為日本川崎鋼鐵公司稱為FC結(jié)晶器使用和不使用的鋼水流態(tài)圖，可知其冶金效果3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)