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形成晶体器内钢液的流动对铸坯的品质有非常大影响。形成晶体器内不符合理的钢液流动会造成铸坯萌生很多品质欠缺,如铸坯内里的气泡儿和掺杂物、尽力照顾渣的卷入、外表欠缺及拉漏、尽力照顾渣遮盖等问题。因为这个,探明形成晶体器内流动、导热现象和铸坯各种欠缺的关系,研讨形成晶体器内钢液流动磁控技术,对增长铸坯质千分尺有积极效用。
1、形成晶体器内钢液流动的基本特点标志
钢液由浸入式水口灌注形成晶体器后,形成很强的喷射的流体,与形成晶体器壁碰撞后变更方向,形成上进和向下的两个流股。上进的流股在形成晶体器自由外表近旁形成一个较强的回流,为上部的钢液和尽力照顾渣熔融供给卡路里,并影响自由外表撩动,因此影响尽力照顾渣的熔融和卷入。而向下流股的冲击深度和涡心高度直接影响钢中掺杂物和气泡儿的上浮以及暖流疏密程度的散布,因此表决了坯壳的平均成长和出产的顺行。
2、形成晶体器内钢液流动扼制的目标
2.1、尽力照顾渣的合理管用利用
合理的形成晶体器流场,可使熔化的尽力照顾渣在形成晶体器壁与凝结的坯壳之间形成平均的渣膜,起润滑油效用,因此减小了拉坯阻力,避免漏钢意外的发生,使尽力照顾渣管用利用。同时还可以改善铸坯导热条件,增长铸坯外表品质。
不符合理的形成晶体器流场会阑珊力照顾渣卷入到熔池内里,可能被凝结的坯壳最前沿捕猎,形成皮下夹渣,影响铸坯品质。
2.2、令人满意的铸坯品质
从水口出口出来的高温钢水与形成晶体器坯壳相碰撞,上、下回流流股冲刷坯壳使其萌生翘棱均成长,脆弱之处易显露出来裂纹及外表欠缺,要保障注流合理的冲击深度和冲击压力。同时,经过变更钢液的流动状况打断树梢晶,增进等轴晶粒形成,改善铸坯内里团体结构。
2.3、掺杂物的充分上浮
进入了形成晶体器的掺杂物,会因水口近旁高速流动的钢液粘性夹带效用与钢液施行同步运动,当形成晶体器冲击深度过大,钢液涡心下移,掺杂物在流场内运动路程增大,减低了掺杂物上浮被尽力照顾渣层抓住机缘,有弊于掺杂物上浮去除。
3、形成晶体器内钢液的磁控技术
3.1、电磁拌和
形成晶体器电磁拌和主要是在钢液凝结开始的一段时间,通电流通过磁拌和的效用,改善钢/渣界面的流动和导热条件,使起初凝结坯壳趋于平均,增长铸坯的外表品质。工业尝试和实验室研讨表明:电磁拌和技术还可增长铸坯等轴晶率,是改善铸坯内里团体结构最管用的手眼之一,这也是电磁拌和技术在连铸出产中获得广泛应用的主要端由。
到现在为止,形成晶体器电磁拌和应用较多的是方坯连铸。电磁拌和萌生的流动冲刷凝结最前沿,打断树梢晶,增进等轴晶粒形成。因为板坯形成晶体器铜板远较方坯连铸机厚且铜板有磁屏蔽效用,因为这个要使拌和器磁力场洞穿铜板对钢液萌生拌和效用,必备低频、大功率的独特的地方,因安装复杂而未能广泛应用。近年来,因为对铸坯品质要求越来越高,板坯形成晶体器电磁拌和技术渐渐为各国钢铁公司所看得起,寻觅导磁有经验强而热传导性又较好的材料代替铜,以及预设能+羭縷可以获得管用利用的拌和器,变成研讨的热点。
除此以外,在浸入式水口中段的一定高度上设置旋转磁力场,可扼制钢液进入了形成晶体器的流态形成旋流运动。水板型研讨表明:经过浸入式水口内安装旋转磁力场来扼制水口出流和形成晶体器内的流动,其在同样出流流量条件下的冲击深度比直通式水口减低约50百分之百。同时,随着拉速增加,旋流式水口所萌生的液面水准流速增速更快,这在出产上利于钢自来水表面融渣。
到现在为止,随着对电磁能效用下形成晶体器内钢液流动状况研讨的发展,认为合适而使用电磁拌和来优化形成晶体器流场变成增长铸坯品质的关紧手眼。怎么样般配连铸工艺参变量与电磁拌和参变量,以取得最佳电磁拌和效果将是要等待深化研讨的课题。
3.2、电磁制动
随着连铸拉速的增长,浸入式水口钢液出流的流速不断增大,从水口流出的高温液流对凝结壳的冲击加剧,容易造成坯壳重熔甚至于萌生拉漏现象,加剧了凝结壳对掺杂物的抓住。在形成晶体器上设置电磁制动,利用上进的电磁能阻挡从浸入式水口流出的钢液并变更其方向,借此减小钢液的洞穿深度,促推掺杂物上浮离合,同时,制约弯月面的撩动,避免卷渣。
作为牢稳形成晶体器内钢液流动的管用手眼,电磁制动主要用于高拉速的薄板坯连铸。早期的电磁制动为单条型电磁制动装置,受安装位置的影响较大。假如磁力场位置与水口距离稍远或水口出流角度不符合适,会影响制动效果。为此,新研发出流动扼制形成晶体器电磁制动装置,由上下两对条形的磁极组成,上部磁极安装在形成晶体器液面处以扼制液面的撩动,下部磁极安装在水口地区范围以扼制下回流的冲击深度,可对形成晶体器内流场施行各个方面扼制。
美国Berkeley企业运用电磁制动后,在拉速为5m/min时,钢液冲击深度由15mm减低至5mm。与无须电磁制动相形,Berkeley厂因尽力照顾渣卷入所萌生的欠缺减损了90百分之百,纵向裂纹指数减损了80百分之百。国内CSP厂出产实践表明,漏斗型形成晶体器存在着因为卷渣带来的一系列外表欠缺问题,如增炭、冷弯裂或纵向裂纹等。在CSP铸机上安装电磁制动装置可显著增长铸坯品质。
现存的电磁制动技术中,在一定的浇铸条件下,制动力的体积是固定的。日后,电磁制动强度应随形成晶体器外表钢流速度的变动而动态变动。因为这个,对形成晶体器内钢流进举动态监视检测,以便采取处理办法将流动扼制在最佳状况将变成电磁制动的进展发展方向。
3.3、软接中电磁连铸
电磁软接触连铸技术是利用铅直于铸坯外表的电磁压力,将接近形成晶体器内壁近旁的钢液矢量推离形成晶体器内壁,使尽力照顾渣通道宽度增加,渣液渗流顺畅,改善铸坯润滑油条件,减小拉坯阻力。对低熔点合金的软接中电磁连铸实验研讨表明,利用软接触工艺制作出的铸坯外表品质较传统的连铸工艺有表面化改善。同时因为金属在电磁力场效用下凝结形成晶体,内里团体细致精密,品质也表面化增长。
到现在为止软接中电磁连铸技术还处于工业尝试阶段,尚未在钢的连铸出产中应用。该技术能够管用地改善铸坯的外表品质,细化铸坯的显微团体,故而遭受了广泛的看得起,有关的办公也获得了较快的进展。
4、各种技术的比较
研讨形成晶体器流场扼制技术,优化形成晶体器内钢液流动以取得合理流场,对增长连铸出产率,改善铸坯品质,增长钢液保洁度具备积极效用。各种形成晶体器流场扼制技术功能比较见表1。
表1:各种形成晶体器流动扼制技术比较
形成晶体器流场
扼制形式
已应用工艺
主要独特的地方
进展发展方向
方坯
板坯
薄板坯
电磁拌和
√
改善铸坯内里团体结构
扩张适合使用范围
电磁制动
√
√
适合使用于高拉速连铸
优化扼制
软接触
增长铸坯外表品质
进一步推广应用
5、论断
1)电磁拌和
技术在改善铸坯外表品质及内里团体结构中施展了关紧效用,进一步扩张电磁拌和技术的应用范围是要等待于深化研讨的课题。
2)电磁制动经过制约流动的效用,减小冲击深度,增进掺杂上浮,适合使用于高拉速的连铸工艺。而对于增长铸坯外表品质来说,软接中电磁连铸技术将是从今以后进展的关紧方向。
3)在连铸过程中,接合出产实际,将各种技术施行合理组合,管用地施展各自的优势,将会获得更好的效果。