电磁搅拌技术的原理及其分类

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　　电磁搅拌设备的工作原理为，运动的导电钢液与磁场相互作用产生感应电流，载流钢液与磁场相互作用产生电磁力。该设备在连铸过程中正常运行时，主要具有以下特点：
　　1、基于电磁感应原理，对铸坯内部钢液的运动产生运行，实现能量的无接触转换，即电磁能转换为钢液的动能；
　　2、电磁搅拌设备的种类繁多，且其工艺参数在线调节范围较宽，可适用于不同钢种和不同断面形状和尺寸的铸坯连铸；
　　3、能量利用率低，这是由于连铸电磁设备与铸坯之间气隙大，漏磁严重，且高温状态下钢液和铸坯的电阻均较大。
　　电磁搅拌的分类比较繁多，可根据铸机类型、铸坯断面形状和尺寸、激励磁场的形态和安装位置等特征来分类。常用的分类方式主要为：
　　1、按激励磁场的形态来分类
　　电磁搅拌设备的类型可分为：旋转磁场型、直线移动型、螺旋磁场型以及静磁场通电型。
　　对于旋转磁场型电磁搅拌器，其多用于方坯、圆坯以及矩形坯连铸生产。采用旋转型电磁搅拌时，其可使铸坯内钢液围绕这铸坯中心旋转，有较好的对称性，利于改善固液的换热效果，且利于坯壳均匀生长。
　　对于直线型电磁搅拌器，其适用于板坯连铸生产，多应用于二冷区范围，使铸坯内部钢液的垂直流动，利于过热耗散及铸坯内部等轴晶率的提高。
　　对于螺旋型电磁搅拌器，其是由旋转磁场型和直线型电磁搅拌器的组合而成，仅适用于二冷区。该设备可同时达到上述两种搅拌器的功能。
　　对于静磁场通电型电磁搅拌器，其适用于板坯或长宽比较大的矩形坯连铸，主要应用于结晶器部位，起到对侧孔流股制动的作用，以避免钢流对坯壳的冲刷。
　　2、按电磁搅拌器的安装位置来分类
　　连铸机上使用的电磁搅拌设可分为结晶器电磁搅拌（M-EMS）、二冷电磁搅拌（S-EMS）和凝固末端电磁搅拌（F-EMS）。其中，M-EMS是目前各种连铸机都适用的装置。由于其能在结晶器内产生有效的水平旋流，对钢液内夹杂物的上浮和去除，坯壳沿周向的均匀生长以及钢液的过热耗散都起到了积极的促进作用。此外，过热耗散的冶金效果还利于铸机下部铸坯内部等轴晶率的提高，进而能减轻甚至可消除铸坯内部中心偏析的程度。因此，M-EMS 得到了广泛的推广和应用，特别是对于大断面方坯和圆坯。对于S-EMS，其又可分为冷却一段电磁搅拌器（S1-EMS）和冷却二段电磁搅拌器（S2-EMS）。S1-EMS的安装位置在结晶器下部的足辊处，与M-EMS的功能类似。因此，S1-EMS一般不与M-EMS同时使用。S2-EMS主要采用旋转磁场型、直线型和螺旋型磁场促使铸坯内部的钢液产生流动，进而达到切断凝固前沿柱状晶的冶金效果，为等轴晶的生长提供良好的物理环境。对于F-EMS，其一般适用于浇注对碳元素偏析要求较为严格的钢种，如轴承钢。它可以使凝固末端糊状区内钢液产生流动，进而达到均匀成分，减少中心偏析、疏松、缩孔以及V形偏析的目的。
　　综上所述，连铸过程中电磁搅拌技术的主要冶金效果为：
　　1、利于初生坯壳沿结晶器周向的均匀生长，降低了钢液冲击深度，利于钢液中夹杂物及气体的上浮和去除，提高钢液纯净度；
　　2、利于钢液过热耗散，提高了铸坯内部等轴晶率。一般认为过热度在10~50℃范围内时，电磁搅拌可使铸坯内等轴晶率由17%提高到47%；
　　3、改善中心偏析，减少铸坯内部裂纹、疏松和缩孔。

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