辊式电磁搅拌器的试验与应用

辊式电磁搅拌器的试验与应用辊式电磁搅拌器的试验与应用 发表日期 2007 4 10 阅读次数 423 摘要 摘要 阐述了武钢第二炼钢厂辊式电磁搅拌器的结构与原理 通过对电磁搅拌安装位置 电流 强度 频率等参数的选择 确定了电磁搅拌最佳的工艺参数 同时经过一年多的应用表明 该 辊式电磁搅拌器可以明显改善铸坯的凝固组织 提高铸坯的内部质量 关键词 关键词 辊式电磁搅拌 等轴晶率 负偏析率 白亮带 武汉钢铁集团公司第二炼钢厂于 2004 年在对 2 号板坯连铸机进行高效化改造的同时 为满 足中厚板及硅钢的生产要求 配套引进了法国罗德瑞克公司 ROTELEC 的辊式电磁搅拌装置 该 装置于 2004 年 6 月 24 日完成安装 调试工作 并于当日在碳素钢上进行了设备试运行 经过 多轮试验 确定了二对电磁搅拌器安装的最佳位置 搅拌频率 电流和搅拌模式 能满足中厚 板 硅钢及其它需要电磁搅拌钢种的生产要求 经过一年多的生产 该装置运行正常 具有可 靠性高 维护方便等优点 1 辊式电磁搅拌装置简介 1 1 结构特点 辊式电磁搅拌器又称安装在支承辊内的电磁搅拌器 电磁搅拌器本体感应器线性马达制成辊 状形式 安装在无磁性高强度的不锈钢支承辊外套内 支承辊外套直径不小于 240mm 厚度 25 30mm 其几何特征与常规的连铸机支承辊一样 但辊子的外表面应加工成螺线型凹槽 以 限制由于热应力而产生的裂纹和变形 其本体线性马达为固定不动的行波磁场感应器 在加厚 的不锈钢外套与辊心间保持动配合间隔 使外套可随铸坯移动而自由转动 感应器由带有 2 个 极的双相绕组和磁铁芯组成 电接头和冷却水由辊子的两端接入接出 使用这种电磁搅拌器 不会干扰原有的二冷气雾冷却系统 感应器与铸坯面很近 故电工效率较高 同时可方便地对 安装位置进行优化调整 电磁搅拌器结构见图 1 图 1 辊式电磁搅拌器结构图 1 2 辊式电磁搅拌装置的技术参数 辊式电磁搅拌器辊径 240mm 辊长 1700mm 每个辊重约 700kg 冷却水用量每个辊 11m3 h 共有 4 个电磁搅拌辊 2 个为一组成对配置在铸流弯曲段 弧线段内外弧的某一位置 感应器为 二相直线型 有 2 个极 每相最大电流 400A 频率为 2 5Hz 搅拌类型为 三环 双蝶 如图 2 所示 搅拌模式可以选择连续和交替 搅拌断面为 210 250mm 700 1600mm 图 2 搅拌类型 2 试验方法 2 1 铸机主要工艺设备参数 武钢第二炼钢厂改造后的 2 号连铸机由奥钢联 VAI 提供基本设计 连铸机主要工艺设备参 数如下 机型 直弧形连续弯曲 连续矫直 结晶器 直形 长 900mm 结晶器振动 液压正弦 非正弦振动 有效垂直长度 2156mm 弧形半径 8m 冶金长度 24 9m 引锭杆送入 下装 二冷系统 气雾冷却 动态控制 断面尺寸 210 230 250mm 700 1600mm 拉速 0 8 1 5m min 2 2 工艺条件 试验过程中的工艺条件如下 试验钢种 合金中碳钢 中碳钢 高碳钢 电工钢 过热度 35 断面 210 1000 1050 1100 1200 1300mm 拉速 0 75 1 5m min 二冷 按钢种要求分别用强冷 中冷 弱冷等冷却方式 铸机辊缝 静态或动态软压下控制 保护渣 按钢种要求分别使用 XLC 1 DK 2 BRK CDl XLZ 18 等 2 3 试验方案 运用正交试验设计方法对 2 对 EMS 的安装位置 EMS 电流 频率 搅拌模式进行多因素 多 水平正交试验设计 设计了正交实验表 L16 45 见表 1 确定多种方案进行试验 根据试验结 果确定最优方案 再在最优方案上进行多次重复试验 确认试验结果和方案 表 1 正交试验设计方案表 因素 水平 搅拌频率 Hz搅拌电流 A搅拌模式安装位置 1 号 2 号 120 400 连续 三环0 段 1 段 23200 400 连续 双蝶1 段 1 段 34400 400 交替 三环0 段 2 段 45400 200 交替 双蝶1 段 2 段 2 4 冶金效果的评定 为了评价辊式电磁搅拌装置 根据方案表试验了 16 个浇次 每浇次 6 10 炉 每炉取 1 2 个横断面试样 尺寸为断面乘以 70 90mm 试验样经加工后 用快速冷蚀方法进行检验 根据 试验样冷蚀结果 对等轴晶率 中心偏析 负偏析率 白亮带级别等项目进行评定 3 试验及应用结果 经过 16 次 150 炉钢的试验 对其结果进行了方差分析 最终确认了最优方案 见表 2 并进 行扩大试验和生产应用 截至 2005 年 5 月底 辊式电磁搅拌钢产量 12 万 t 占铸机产量的 17 67 经抽样检查分析 生产的铸坯等轴晶率 中心偏析 负偏析率以及白亮带评级等指标 都达到当初的目标 后工序未见铸坯质量异常问题 也未出现质量异议等问题 能满足市场需 求 表 2 最优试验方案 项目搅拌频率 Hz搅拌电流 A搅拌模式安装位置 参数 5400 400 连续 三环1 段 2 段 3 1 等轴晶率 将晶粒的长度和宽度的比值小于 3 的晶粒层定为等轴晶带 晶粒的长度和宽度的比值大于 3 的晶粒层定为柱状晶带 以板坯宽度方向从一边起的 1 4 1 2 中心 3 4 位置测定等轴晶率 再以这 3 个值的平均值确定为该试验样的等轴晶率 各钢种的测试结果列于表 3 图 3 为铸坯横 断面低倍组织照片 表 3 各钢种筹轴晶率 钢种等轴晶率 中碳钢 24 合金包晶钢 25 合金中碳钢 34 高碳钢 20 电工钢 40 图 3 铸坯横断面低倍组织照片 3 2 铸坯中心偏析 负偏析率 白亮带评级 中心偏析分 0 1 2 3 级 4 个级别进行判定 0 级为最轻级 3 级为严重级 它相当于我国 标准的 0 C B A 级 用快速冷蚀方法确认白亮带位置 负偏析位置 从铸坯宽度方向 1 4 1 2 中心 3 4 处的自亮带区域的中心部位钻取试样做碳分析 求出 1 4 1 2 中心 3 4 处 3 点的负偏析率 以其单片平均值作为该试样的负偏析率 白亮带评级分 0 1 2 3 级 4 个级别进行 0 级为最轻级 3 级为严重级 根据试验及试生产所取试验样的快速冷蚀检验结果 对铸坯中心偏析 负偏析率 白亮带评 级作了部分统计 结果见表 4 表 4 中心偏析 负偏析率 白亮带评级 中心偏析负偏析率白亮带评级 钢种 0 1 级比例 统计数据 个 0 8 级比例 统计数据 个 0 1 级比例 统计数据 个 电工钢 100531003510053 中 高碳钢 83521001810052 合金钢 100301001410030 4 结语 1 根据试验和应用的情况 武钢第二炼钢厂 2 号机辊式电磁搅拌装置运行正常 电搅的铸 坯内部质量提高 等轴晶率 中心偏析 负偏析率和白亮带级别都能满足产品的要求 2 辊式电磁搅拌装置的安装位置 电流 频率以及搅拌模式是影响等轴晶率的重要因素 3 辊式电磁搅拌装置对二冷系统不干扰 可根据需要在条件允许的情况下 对安装位置进 行调整 这是辊式