辊式电磁搅拌器在硅钢板坯连铸上的应用

张凯 郑勇 彭立新 沈长华 任继权

摘 要：通过优化某钢厂的硅钢板坯辊式电磁搅拌器的辊套壁厚和感应器线包数量，从而得到高推力高性能的辊式电磁搅拌器，确定最佳辊式电磁搅拌器参数，达到提硅钢铸坯的等轴晶率。

关键词：辊式电磁搅拌器；结构优化；硅钢；等轴晶率

中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）22-0050-02

1 前言

为减小硅钢板坯在连铸中出现内部裂纹，中心偏析等缺陷，以及后续的热轧、冷轧成形过程中出现粗大的带状现象，提高铸坯等轴晶率就非常有必要。该硅钢板坯连铸机参数及钢水成份为：浇铸断面：230mm×1650mm；连铸机主机半径：10m；中间包温度：1510℃；二冷比水量：0.9L/kg，过热度20℃～50℃；拉速：V=0.65m/min～1.2m/min。硅钢铸坯钢水主要成分（%）表1所示。

2 辊式电磁搅拌器优化

2.1 辊式电磁搅拌器系统

辊式电磁搅拌器系统主要包括辊式电磁搅拌器本体、电控系统和冷却水循环系统三大部分。辊式电磁搅拌器替代扇形段的自由辊，双辊镜像安装，且直接与板坯接触，通过电磁应原理对硅钢铸坯钢水进行搅拌[1]。辊式电磁搅拌器系统图1所示：安装在扇形段的辊式电磁搅拌器图2所示。

2.2 辊式电磁搅拌器本体

辊式电磁搅拌器本体主要由辊套、感应器、辊端轴、轴承及轴承座、冷却水室、端子板组件、接线盒和密封件等组成。辊式电磁搅拌器3D剖视图3所示：

辊式电磁搅拌器是一个线性感应马达。运行中产生运动磁场，磁场具有一定的运动速度，速度与搅拌器的极距和频率有关，磁场强度取决于线圈的电流和匝数，运动磁场在钢液中产生涡流[2]。磁感应强度对涡流产生了体积力，积体力推动钢液的流动，即对钢液进行搅拌。感应器生产推力的原理图4所示。

式中：B为磁感应强度，T；t为极距，m；f为频率，Hz；σ为电导率，S/m；V为速度，m/s；J为感应电流密度，A/m2。

辊套为耐高温、耐磨、无磁、高强度特种合金钢，辊套的壁厚直接影响两辊的气隙大小；极距的大小影响运行速度，极距的大小一般可以通过线包的数量和匝数来改变。最终目的是使用钢水沿铸坯宽度方向运动，所以主要加强铸坯厚度方向的磁感应强度变得非常有意义。

2.3 结构优化

在感应器总匝数为349匝、电磁线直径为φ6mm的情况下，通过对辊套壁厚、感应器线包数量的改变，得到如下曲线图5-6所示[3]。

结合有限元分析，加强生产工艺过程控制，特别是辊套的热处理，保证辊套有足够的强度。最后确定辊套壁厚为29.5mm，线包数量为9个。优化了两辊之间的气隙，增加两辊之间的磁密。最后得到优化后高推力辊式电磁搅拌器参数如表2所示。

推力试验裝置图7所示，辊套热处理出炉图8所示。

3 冶金搅拌效果

结合现场连铸工艺和辊式搅拌器结构特征，最终确定搅拌参数为电流450A，频率5Hz，搅拌模式三环、交替，一个方向搅拌12秒，1秒滞后时间，然后相反方向搅拌12秒。相关冶金和搅拌参数表3所示。

硅钢铸坯低倍照片图9所示。

现场连铸工艺和电磁搅拌参数的正常匹配下，通过低倍进行观察及评级，硅钢的中心偏析、中心疏松等都有明显的改善，等轴晶率有大大的提高，达65.25%。

4 结语

通过对辊式电磁搅拌器辊套壁厚、感应器线包数量的改变，可以优化辊式电磁搅拌器，可以得到更高的电磁推力，搅拌效率更高，对提高硅钢冶金效果有着很大的帮助。

参考文献

[1]朱兴元.连铸电磁搅拌工艺在取向硅钢生产中的应用研究[J].钢铁，1994，（4）：19-23.

[2]吴绍杰，万勇，于彦冲，陈伟庆.二冷电磁搅拌对无取向硅钢连铸坯质量的影响[J].炼钢，2012，（1）：11-14.

[3]毛斌，陶金明.板坯连铸二冷区电磁搅拌技术（SEMS）[C].连铸电磁搅拌技术学习研讨班，2008.