鞍山華宇電氣有限公司
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技術支持
基本原理
連鑄電磁攪拌（Electromagnetic stirring：EMS） 的實質是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力來強化鋼水的運動。具體地說，攪拌器激發的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水內，就在其中感應起電流，該感應電流與當地磁場相互作用產生電磁力，電磁力是體積力，作用在鋼水體積元上，從而能推動鋼水運動。以三相旋轉磁場攪拌器為例，攪拌器相當于電機的定子，鋼水相當于電機的轉子，這樣，電磁攪拌的作用原理就可以與實心轉子異步電機相比擬。
電磁攪拌的型式
電磁攪拌的型式是指電磁攪拌產生的鋼水流動形態。
①旋轉攪拌：由兩相或三相旋轉磁場攪拌器產生的，使鋼水以一定速度繞鑄坯軸旋轉，故稱旋轉攪拌。
②直線攪拌：由行波磁場攪拌器產生的，使鋼水以一定速度向一個方向運動，故稱直線攪拌。
值得注意的是，無論是旋轉攪拌或直線攪拌，其鋼水的流動方向始終和磁場的運動方向相一致。
③雙邊行波磁場產生的旋轉攪拌：在鑄坯兩側布置一對行波磁場攪拌器，激發方向相反的行波磁場，使鑄坯兩側鋼水產生方向相反的直線運動，由于流體力學的連續性定律，從而在鑄坯內鋼水產生旋轉運動，因此，雙邊行波磁場攪拌器也能使鋼水產生旋轉攪拌。這種旋轉攪拌大多用于板坯和矩形坯。
產品分類依據
目前，實用的電磁攪拌器極大多數都是交流感應式的。
①按電源相數：兩相型或三相型，三相居多數
②按激發的磁場形態：
● 旋轉磁場型（REMS）：它與普通異步電機的定子相類似，當攪拌器饋給三相或兩相交流電后，就在空間中激發以一定速度繞軸旋轉的旋轉磁場，故稱旋轉磁場型。
● 行波磁場型（TEMS）：它由普通異步電機的定子演變而來。設想將定子一側沿軸向剖開并展平，當電機定子饋給三相交流電后激發旋轉磁場，將其剖開展平后，原本繞軸旋轉的旋轉磁場就變成以一定速度向一個方向運動的行波磁場，故稱行波磁場型。
③結構形式：
● 旋轉磁場攪拌器：以三相電源激磁的，一般為圓環形的；以兩相電源激磁的，則為方環形的。
● 行波磁場攪拌器：平面形的或稱直線形的。
④攪拌器的構成：內裝式MEMS由激發磁場的感應器與內腔的非磁不銹鋼防護罩組成。除此之外，所有攪拌器都是由激發磁場的感應器和非磁不銹鋼殼體組成。
電磁攪拌器的安裝位置和攪拌器模式
根據電磁攪拌器在鑄機冶金長度上的不同安裝位置大致有以下幾種模式合理的安裝位置對取得良好的冶金效果是極其重要的！
原則上,電磁攪拌器可以安裝在鑄坯冶金長度的任何位置上，但約定俗成的大致有三個位置（值得注意的是MEMS，特別是FEMS的安裝）：
①結晶器電磁攪拌：Mold Electromagnetic stirring( MEMS)。攪拌器安裝在結晶器銅管外面，方坯MEMS無一例外的都采用旋轉磁場攪拌器；板坯MEMS則采用雙邊行波磁場攪拌器。無論是方坯或板坯MEMS都采用低頻電源激磁。
②二冷區電磁攪拌：Strand Electromagnetic Stirring(SEMS)。攪拌器安裝在鑄坯外面。方坯SEMS通常采用單邊行波磁場型，安裝在鑄坯內弧一側，也有采用旋轉磁場型；板坯SEMS通常采用雙邊行波磁場型，分別安裝在鑄坯內外弧。
目前除板坯外，方坯連鑄已很少采用SEMS。
③凝固末端電磁攪拌：Final Electromagnetic stirring( FEMS)。主要用于方坯連鑄。攪拌器安裝在鑄坯外面，都采用旋轉磁場攪拌器。根據斷面大小或采用工頻電源或采用低頻電源激磁。
組合方式
從目前方坯連鑄中實際使用電磁攪拌的情況看，其組合方式大致有：
①M+S-EMS：適用于中、高碳鋼（含低合金鋼、彈簧鋼）方坯連鑄；
②M+F-EMS：適用于中、高碳鋼（含低合金鋼、軸承鋼）方坯連鑄；
③S+F-EMS：適用于中、高碳鋼大斷面方坯連鑄；
④M+S+F-EMS：適用于超高碳鋼和小斷面方坯連鑄。
目前使用普遍的組合方式當屬M+F-EMS。
電磁攪拌的冶金效果
不同位置的電磁攪拌具有不同的冶金效果
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攪拌位置
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冶金效果
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適用鋼種
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M-EMS
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增加等軸晶率
減少表面和皮下的氣孔和針孔 減少表面和皮下的夾雜物
坯殼均勻化 改善中心疏松
改善中心偏析 |
低合金鋼
彈簧鋼 冷軋鋼 中高碳鋼等 |
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S-EMS
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擴大等軸晶率
減少內裂 改善中心偏析 減少中心偏析和縮孔 |
不銹鋼
工具鋼 |
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F-EMS
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細化等軸晶
有效改善中心偏析 有效改善中心偏析和縮孔 |
彈簧鋼
軸承鋼 特殊高碳鋼 |
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