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我国连铸是磁搅拌技术发展历程及趋势
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我国连铸是磁搅拌技术发展历程及趋势
叶 枫
连铸电磁搅拌技术是一项提高连铸坯质量，生产高质量连铸坯必不可少的重要配套技术。我国连铸电磁搅拌技术的研发始于1970年代后期，就方坯连铸来说大致经历了三个发展阶段：
第一阶段从1970年代末到1980年代中，是实验室研发阶段。其特点是，跟踪世界连铸技术的发展，通过大量的实验室研究，开发电磁搅拌技术。其间，众多设计院所、高校和钢厂的研发者探索了旋转磁场、行波磁场和恒定磁场的搅拌器结构和电磁设计，研制成相应的电磁搅拌装置并进行了工业试验；同时研究了各种搅拌方式的冶金初理和冶金效果。
第二阶段从1980年代后期至1990年代末，是引进技术消化、吸收和再开发阶段。其特点是，我国在引进特殊钢连铸机的同时，也配套引进结晶器、二冷区和凝固末端电磁搅拌技术。这些技术的引进不仅提高电磁搅拌技术的工业应用水平，而且为消化吸收提供一些样机。通过引进装置的消化吸收，开发成相应的电磁搅拌装置。但是，当时国内电磁搅拌器市场仍是引进装置占主导地位。尽管如此，通过这一阶段的再开发，锻炼了队伍，增长了才干，拓宽了思路，为后续研发和创新积累了宝贵的经验。
笫三阶段从21世纪初至今，是提高和创新阶段。其特点是，我国电磁搅拌技术经历了二十多年的研发实践：从实验室研究到引进装置的消化、吸收和再开发，己积累比较丰富的经验，打下了比较扎实的技术基础；培养了一支有创新能力的真才实干的研发队伍；研发出一批自主创新的电磁搅拌装置，达到较高的技术水平。这一阶段中，在消化吸收引进产品的基础上，国内科研单位和生产厂研发了很多新技术和具有自主知识产权的新产品，如：环形铁芯内水冷铜管克兰姆绕组的电磁搅拌器，其主要技术指标达到和超过引进装置的水平，对比试验的冶金效果也好于引进装置，使用寿命可达两年以上。因此，本世纪初以来，国产电磁搅拌器的市场占有率逐年提高，可以说，目前己在国内市场占主导地位。
在板坯连铸方面，从1980年代初开始，有关院所、钢厂和EMS制造厂相结合，自主开发了恒定磁场的SEMS、厚板坯连铸的扦入辊缝的双边行波磁场SEMS、辊式行波磁场SEMS。1990年代末期，有关院所和钢厂自主研发了结晶器局部区域磁场电磁制动技术。本世纪初以来，国内已有厂家开发出可以像板坯二冷密排辊的辊子一样，很方便地安装在二冷扇形段上的板坯用辊式电磁搅拌器。该技术的开发成功对于今后广泛推广板坯二冷电磁搅拌技术的应用是一项重大的突破，该装置经国内有关专家组的测试，主要技术性能己超过引进装置的水平；并己在不同断面、不同钢种的板坯连铸上进行了实践应用，都取得了良好的冶金效果，该技术具有我国自主知识产权并取得了专利权。
为了推动各个钢厂积极采用电磁搅拌技术，也为了让各个电磁搅拌装置制造厂家了解我国连铸电磁搅拌技术的发展趋势，鼓励我国连铸电磁搅拌技术积极、健康、快速地发展，助推我国由钢铁大国向钢铁强国转化作出贡献。为此，对未来五年(2009～2013年)国内外连铸电磁搅拌技术发展作一个预测，提供给正在使用或有意采用电磁搅拌技术的钢厂以及电磁搅拌装置制造厂参考。
二、连铸电磁搅拌设备简介
当今，连铸电磁搅拌技术已成为改善连铸坯质量的重要的技术手段，连铸电磁搅拌设备也已成为连铸机的常规配置之一。随着钢铁产品国家标准的提高，连铸采用电磁搅拌的钢种已由高碳钢、高合金钢向低合金钢和微合金钢甚至普碳钢发展，大大扩展了电磁搅拌技术的应用范围。连铸电磁搅拌设备属于“为提高钢铁材料洁净度、均匀度、组织细度等影响材料性能，提高冶金行业资源、能源利用效率，实现节能、环保，促进钢铁行业可持续发展的配套相关材料、部件制造技术”的范畴(见《国家重点支持的高新技术领域》之四新材料技术、之一金属材料、之二高性能金属材料及特殊合金材料生产技术)。连铸实践表明，连铸电磁搅拌技术对于提高我国钢铁产品品质、推动国内钢铁行业品种结构调整、促进钢铁行业可持续发展，意义重大。
根据使用连铸机类型、安装位置的不同，连铸电磁搅拌设备可以做如下分类，见表1。
三、我国连铸机及连铸机电磁搅拌设备配置情况
根据《全国连铸机汇总手册(2007年版)》，截止2007年12月31日，我国在线连镌韧?隋况见表2。
根据相关企业统计数据和调查测算，截止2008年12月31日的不完全统计，国内连铸机电磁搅拌设备配置情况见表3。
由表3可见，相对于国外，国内连铸机电磁搅拌设备的配置率还比较低，其中方／圆坯的配置率按连铸机的流数计还不到30%，而且基本为一段的结晶器电磁搅拌(MEMS)多段组合电磁搅拌(M＋F－EMS)方式很少，按连铸机的流数计不到7％，而板坯的配置率按连铸机的流数计不到18%。由此可见，连铸电磁搅拌装置的市场容量还有很大的发展空间的。
四、国内未来五年(2009～2013年)连铸电磁搅拌技术发展趋势
从我国国情来看，我国正处在加快推进工业化、城镇化的阶段，中国钢铁行业仍有很大的空间，正处于从钢铁大国向钢铁强国过渡，未来很长时间之内都将是国民经济的支柱型产业。有关机构预测，国内钢铁行业将于2010年复苏，并重新走上较快发展的道路。在国家钢铁产业政策关于“技术升级、结构调整、提高建筑工程用钢强度”的相关要求下，以及国内电磁冶金技术逐步赶上世界水平，可以预见我国连铸电磁搅拌设备将迎来一个需求爆发增长期。根据对已有相关统计数据、资料以及实际情况的分析，未来5年(2009～2013年)国内连铸电磁搅拌成套设备新增项目市场的需求情况作了预测，见表4。
为满足连铸生产线快节奏、高效率、长时间连续生产的要求，EMS的本体往往需要做到1用1．5备(即一台在线使用，1．5台备用)。同时，因连铸生产线高温、高湿、易漏钢等原因，方／圆坯EMS及板坯二冷区EMS的本体容易受损，在钢厂往往作为“易损件”处理。EMS本体的使用寿命方／圆坯的平均在2年左右，板坯的平均在1．5年左右。随着国内连铸机在线电磁搅拌设备数量规模的逐年增长，未来电磁搅拌器备件和维修市场将快速增长，未来5年(2009～2013年)电磁搅拌器备件和维修需求将决速增长，见表5。
另外，板坯结晶器EMS、板坯结晶器．EMBr、板坯二冷区：EMS(非电磁搅拌辊)等其连铸电磁搅拌设备，每年也有一定的市场需求，5年总市场需求超过5亿元。
综合上述分析，未来5年国内连铸电磁搅拌设备的市场需求约为40亿元。
五、国外未来五年(2009—2013年)EMS需求预测
国际需求量保守估计为国内的4倍，约160亿元，预算过程见表6。
目前我国连铸电磁搅拌设备已开始进入国际市场，尽管数量尚少，但毕竟走出了国门。如能抓住机遇，锐意开拓发展中国家的市场，在国际．ElMS市场竞争中争取10％的市场份额还是有可能的!
六、尚待培育和研发的电磁冶金技术
连铸电磁搅拌技术只是电磁冶金技术应用中的一个比较成熟的重要领域。目前电磁冶金技术已经广泛应用于钢铁冶金过程中的冶炼、精炼、铸造、连铸、钢水的检测等领域，以及铝、镁等轻合金冶金领域，见图1。
由图1可见，连铸电磁搅拌技术只是电磁冶金技术的很小的一个部分。而目前国内电磁冶金技术的研发还只在个别几所大学的实验室内进行，具体的研究领域也比较窄，急需统筹规划，加强协调，增加投入，实施‘产、学、研’联合研发，加速研发成果向产业化发展。可以期待，随着电磁冶金技术研发的深入，一定会开发出应用于各个领域的各种类型的电磁冶金设备，由此可见，其发展前景是非常广阔的!
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