结晶器电磁搅拌对方坯质量的影响

马佐仓 　庄　辉 　葛海兵 　梁建国 　范夕荣

摘　要:对结晶器电磁搅拌改善大方坯质量进行了工业性对比试验,并对电磁搅拌参数进行了优化,在现有的工艺条件下,达到了改善铸坯中心偏析和中心疏松的目的。

关键词:电磁搅拌　中心偏析　中心疏松

前言

随着连铸技术的进一步发展,为了进一步提高产品质量,适应多品种的市场需求,特殊钢厂在2#连铸机上安装了电磁搅拌设备,经过对电磁搅拌设备的改造完善以及对电磁搅拌参数的优化研究,制定出了适合本台连铸机的电磁搅拌参数,使产品质量得到显著提高,其中连铸坯轧制检验后,低倍一次检验合格率有了大幅提高。

1　连铸机的主要参数

连铸机的主要参数见表1。

2　电磁搅拌的选择和参数确定

2. 1　电磁搅拌的位置的选择

在选择电磁搅拌时,结合自身连铸机特点,选用结晶器电磁搅拌(M - EMS)和凝固末端电磁搅拌( F- EMS) ,M - EMS安装在结晶器和足辊段, F - EMS安装在距结晶器中下部。因随着工艺技术的不断优化和完善,凝固末端位置已经发生改变,加上F -EMS水冷系统故障率较高,设备稳定性较差,本文未对F - EMS作研究,仅研究M - EMS对铸坯质量的影响。

2. 2　电磁搅拌参数优化选择

电磁搅拌是利用电磁力对钢液的搅拌作用。根据资料介绍,电磁搅拌过程中电磁力与磁感应强度的平方成正比,与频率成反比关系。

根据设计条件和相关资料,结晶器电磁搅拌参数选用,首先在中碳合金结构钢40Cr钢种上进行试验研究,研究方案见表2。

根据3次基本参数的确定后多次优化选择后,选用M - EMS参数选择: 电流: 300 ～350 A,频率3. 0 Hz较为合适。

3         使用电磁搅拌后的效果检验

选用较清晰、典型的两块连铸坯做对比实验,比较结晶区域的大小,经过对周边的测量,示意图见图3 (括号内为电磁搅拌数据) 。

从上面所测的区域大小情况可以看出,经过电磁搅拌后,中心等轴晶区的面积明显增大。电磁搅拌的中心等轴晶区域大小为153 ×195 = 29835mm2 ,非电磁搅拌的中心等轴晶区域大小为103 ×142 = 14626 mm2 ,非电磁搅拌的中心等轴晶区域占总个面的18. 75%, 电磁搅拌的中心等轴晶区域占总个面的38. 25% ,等轴晶增加19. 5%;从连铸坯低

倍对比可以看出:

1)电磁搅拌后,心部的等轴晶区域明显增大;

2)电磁搅拌后,无明显的柱状晶,柱状晶粒被打断,很细小;

3)电磁搅拌后,整个面的组织明显均匀,说明偏析程度大大减轻;

4)电磁搅拌后,在内弧面的角部没有小裂纹出现;

5)电磁搅拌后,心部质量得到改善,晶粒细小而均匀。

在两块坯的相同位置各取3块组织试样,部位取铸坯中心线位置,从内弧至中心等距离取试样1、2、3。试样组织图片见图4～6。

从组织的对比图片可以看出,电磁搅拌后,钢坯的晶粒比非电磁搅拌的晶粒要小,大小均匀,碳化物的聚集程度要均匀些。

结晶器电磁搅拌参经优化选择后,发挥了其有效的冶金效果,目前已经扩大到其它钢种上使用,并作为重要工艺设备参数进行严格控制。使用M -EMS后,钢材轧制后低倍检验合格率提高约1. 0%。

4　结论

经过电磁搅拌参数的优化选择,其冶金效果明显,铸坯低倍检验后发现, 等轴晶增加约20% ～25% ,整个面的组织明显均匀,无明显的柱状晶,柱状晶粒被打断, 很细小, 低倍检验合格率提高约1. 0%。