方坯連鑄結(jié)晶器電磁攪拌參數(shù)的優(yōu)化

#?最大電磁力隨結(jié)晶器尺寸、銅管厚度的增加而增大，但較平緩；?最佳頻率的左側(cè)，曲線較陡，而右側(cè)較平緩，考慮實(shí)際因素的影響，通常使用頻率選在最佳頻率的右側(cè)理論分析表明，鋼水的電導(dǎo)率和流速對最大電磁力的量值有較大影響，而對最佳頻率影響不大。4．結(jié)晶器尺寸和澆鑄參數(shù)對攪拌速度的影響4．1結(jié)晶器尺寸和電導(dǎo)率對攪拌速度的影響圖5表示在B/常數(shù)下，結(jié)晶器尺寸對攪拌速度的影響。由圖可見:?攪拌速度隨結(jié)晶器尺寸增大而下降；?角速度的下降速度要比切向速度快得多。圖6表示結(jié)晶器電導(dǎo)率對攪拌速度的影響。由圖可見：?低電導(dǎo)率下的攪拌速度比高電導(dǎo)率的高得多；?對同一結(jié)晶器尺寸，低電導(dǎo)率下的攪拌速度約比高電導(dǎo)率的增大23%。Y—83%1ACS-?-63%lACS頻率/Hz圖5攪拌速度與結(jié)晶器尺寸的關(guān)系4．2澆鑄速度對攪拌速度的影響圖7表示澆鑄速度和電流強(qiáng)度對攪拌速度的影響，由圖可見：0.7400A?對同一結(jié)晶器尺寸，低電導(dǎo)率下的攪拌速度約比高電導(dǎo)率的增大23%。Y—83%1ACS-?-63%lACS頻率/Hz圖5攪拌速度與結(jié)晶器尺寸的關(guān)系4．2澆鑄速度對攪拌速度的影響圖7表示澆鑄速度和電流強(qiáng)度對攪拌速度的影響，由圖可見：0.7400A0.6”‘200A02-0r-0.01.02.0澆鑄速度m/min圖7澆鑄速度對攪拌速度的影響?攪拌速度隨澆鑄速度提高而降低，但變化趨勢較平緩；?攪拌速度隨電流強(qiáng)度減小而降低，其影響較大。由此可見，相對電流強(qiáng)度，澆鑄速度對攪拌速度的影響要小得多。值得提出的是，澆鑄速度和電流強(qiáng)度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）的影響可以用公式（3）計(jì)算。MoldSize:250mmsq.圖8不同鋼種的攪拌4．3鋼種對攪拌速度的影響不同鋼種的物性系數(shù)如電導(dǎo)率、粘性等有所不同，在相同的磁感應(yīng)強(qiáng)度下，攪拌速度也不同。圖8表示不同鋼種的攪拌速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系。由圖可見：?攪拌強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大體成比例增加；?對碳鋼而言，隨碳含量增加，攪拌速度略為減??；?不銹鋼的攪拌速度約為碳鋼的60%。5．?dāng)嚢杷俣鹊目刂平Y(jié)晶器內(nèi)攪拌速度的控制基于兩個(gè)事實(shí)：?為了獲得高碳鋼和高合金鋼良好的內(nèi)部質(zhì)量，結(jié)晶器內(nèi)需要強(qiáng)的攪拌速度，這導(dǎo)致彎月面附近的過強(qiáng)攪拌，引起鑄坯表面缺陷。?澆注方式不同，對彎月面附近攪拌速度的要求也有所不同，對定徑水口的敞開澆注，要求高的攪拌速度，而對SEN的保護(hù)澆注要求低的攪拌速度。圖9表示不同結(jié)晶器構(gòu)形的攪拌器中心平面和彎月面處的攪拌速度與MEMS電流強(qiáng)度之間的關(guān)系。由圖可見：?無論是圓或方結(jié)晶器，在攪拌器中心平面處的攪拌速度比彎月面處的要大得多；?圓結(jié)晶器由于無角部且長度較短，其彎月面處的攪拌速度比彎月面的更大；?隨電流強(qiáng)度的增加，攪拌器中心平面的攪拌速度與彎月面處的差別更大；?對SEN保護(hù)澆注，方結(jié)晶器彎月面處的角速度在大多數(shù)情況下不超過5轉(zhuǎn)/秒；而對定徑水口敞開澆注則在8?9轉(zhuǎn)/秒。6．MEMS對中心偏析的影響早期的實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)實(shí)踐已經(jīng)證明：?中心偏析與等軸晶率特別是細(xì)等軸晶有相當(dāng)強(qiáng)的關(guān)系；?攪拌速度是決定等軸晶區(qū)大小和晶粒細(xì)化的關(guān)鍵因素。近期的實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)實(shí)踐更進(jìn)一步證明：?達(dá)到最大等軸晶率只需要比較適中的攪拌強(qiáng)度（攪拌速度），見圖1；?為使高碳鋼中心偏析顯著減小，攪拌強(qiáng)度必須超過獲得最大等軸晶區(qū)所需的最小值。當(dāng)攪拌強(qiáng)度（攪拌速度）超過某個(gè)最小值之后，晶粒尺寸隨攪拌強(qiáng)度的增加而急劇減小，見圖10。由冶金機(jī)理可知，大量的細(xì)等軸晶沉降而充滿粥狀區(qū)，阻斷了柱狀晶向中心生長，從而避免因凝固搭橋產(chǎn)生的中心縮孔和中心偏析；也阻礙了鋼水在柱狀晶間的滲透和偏析槽的形成，從而消除了V形偏析。中心偏析由下列幾個(gè)參數(shù)作為表征：0.00.51.00.00.51.01.52.025攪拌速度m/s圖10晶粒尺寸與攪拌速度的關(guān)系?平均碳偏析率K。av?平均碳偏析率的標(biāo)準(zhǔn)偏差St．Dev。?中心碳偏析率的展寬，即（K-K）/K。maxminav圖2、圖11和圖12分別表示在MEMS作用下，平均碳偏析率和平均碳偏析率的標(biāo)準(zhǔn)偏差及中心碳偏析率的展寬與電流強(qiáng)度的關(guān)系。由圖可見，當(dāng)電流強(qiáng)度超過獲得最大等軸晶率所需的攪拌強(qiáng)度的最小值之后，平均中心偏析率等都隨電流強(qiáng)度的增加而有較明顯的減小。綜上所述，MEMS不僅能改善鑄坯表面和皮下質(zhì)量及獲得大的等軸晶率，而且也能顯著地改善中心偏析，關(guān)鍵是要調(diào)整好MEMS的參數(shù)，使之能獲得足夠大的攪拌強(qiáng)度進(jìn)而攪拌速度。以往把獲得大的等軸晶率作為MEMS參數(shù)調(diào)整的標(biāo)