新型螺旋磁场电磁搅拌的冶金效果

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1991.02.003 北京科技大学学报 第13卷第2期 Vol.13 No.2 1991年3月 Journal of University of Science and Technology Beijing March 1991 新型螺旋磁场电磁搅拌的冶金效果 邢文彬·许诚信房彩刚毛斌·王世郁· 摘要：用一种新型多功能电账撞拌器对液态金属锡进行螺旋、直线和旋转磁场电磁撞 拌凝固实验，研究了各种授拌形式对冶金效果的影响。小方坯二冷区蝶旋搅拌工业试验的 结果表明：它可以减轻铸坯的白充带，提高等轴晶率，减少中心缺陷，改善宏观偏析和夹 杂物分布并有助于夹杂物的去除。 关键词：螺旋，直线，旋转电磁搅拌，夹杂 An Investigation on the Metallurgical Effects of EMS by A New Type of Helical Magnetic Field Xing Wenbin Xu Chengxin'Fang Caigang Mao Bin·Wang Shiyu* ABSTRACT:The helical,linear and rotary magnetic field were employed in the experiment on solidification of the molten metal Tin (Sn)by means of a new type of multifunctional electromagnetic stirrer (EMS).The influences of the stirring types on the metallurgical effects were investigated.The results of industrial test at secondary cooling zone for billets demonstrated that the heli- cal EMS can mitigate the white band for strand,increase the ratio of the equi- axial zone,decrease the defects in the central part,improve macrosegregation and distribation of the inclusions,and help to remove the inclusions. KEY WORDS:helical,linearity,rotary EMS,inclusion 电磁搅拌是改善连铸坯质量的重要手段，在铸坯凝固过程中，凝固前沿液相的流动对结 1990一11一05收稿 ·治金系(Department of Metallurgy) ·,中国科学院力学所(The Institute of Mechanics,Chinese Academy of Science) 参加此项研究工作的还有崔润琴、李秀文（治金系），王俭（中科院力学所）。 110

第 13 卷第 2 期 1 9 9 1年 3 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l . 1 3 N o . 2 M a r C h 19 9 1 . 门 新型螺旋磁场电磁搅拌的冶金效果 邢 文彬 ’ 许诚信 * 房彩刚 , 毛 斌*. 王世郁 ’ ` 摘 要 : 用 一 种新型多功能电磁 境拌器对 液态金属锡进行螺旋 、 直线和旋转磁场电 磁搅 拌凝 固实验 , 研究 了各 种搅伴形式 对冶金效果 的影晌 。 小方坯 二冷区螺旋搅拌工业 试 验的 结果表明 : 它可 以减轻铸坯的 白亮带 , 提 高等轴晶率 , 减少 中心 缺陷 , 改善宏观 偏 析和夹 杂物 分布并有助于夹杂物 的去除 。 关健词 : 螺旋 , 直线 , 旋转电磁搅 拌 , 夹杂 A n I n v e s t i g a t i o n o f E M S b y A N e w o n t h e M e t a l l u r g i e a l E f f e e t s T y P e o f H e l i e a l M a g n e t i e F i e l d X 亡n 夕 牙 e n 石i n . X u C h e n g 劣 i n . F a 月夕 C a ` 夕a ” 夕 . M a o B i n 二 平 a 称 9 S h i 夕 “ 二 A B S T R A C T : T h e h e li e a l , li n e a r a n d r o t a r y m a g n e t i e f i e ld w e r e e m p l o y e d i n t h e e x p e r i m e n t o n s o li d i f i e a t i o n o f t五e m o lt e n m e t a l T i n ( S n ) b y m e a n s o f a n e w t y p e o f m u l t i f u n e t i o n a l e l e e t r o m a g n e t i e s t i r r e r ( E M S ) . T h e i n f l u e n e e s o f t il e s t i r r i n g t 了p e s o n t h e m e t a l l u r g i e a l e f f e e t s w e r e i n v e s t i g a t e d 。 T h e r e s u l t s o f i n d u s t r i a l t e s t a t s e e o n d a r y e o o li n g z o n e f o r b i l l e t s d e m o n s t r a t e d t h a t t h e h e li - e a l E M S e a n m i t i g a t e t h e w h i t e b a n d f o r s t r a n d , i n e r e a s e t h e r a t i o o f t h e e q u i - a x 宜a 1 z o n e , d e e r e a s e t h e d e f e e t s i n t h e e e n t r a l P a r t , i m P r o v e nr a e r o s e g r e g a t i o n a n d d i s t r i b a t i o n o f t h e i n e l u s i o n s , a n d h e l p t o r e m o v e t h e i n e l u s i o n s . K E Y W O R D S : h e li e a l , li n e a r i t y , r o t a r y E M S , i n e l u s i o n 电 磁搅拌 是改善连铸坯质量的重 要手段 , 在铸坯凝固过程 中 , 凝 固前沿液相 的流动对结 1 9 9 0一 1 1一0 5 收稿 · 冶 金系 ( D e P a r t m e n t o f M e t : l l u r g y ) 带 母 中国科 学院 力学所 ( T h e I n s t i t u t e o f M e e h a 刀 i e s , c h i n e s e A c a d e m y o f s e i e n e e ) 参加此项 研究工 作的还有崔 润琴 、 李秀文 ( 冶金 系) , 王 俭 ( 中科 院 力学所 ) 。 1 1 0 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1991. 02. 003

晶组织、溶质和杂质分布有着重要影响。电磁搅拌条件下金属流动场方程如下： PD:=-vp+av:Utng+ixB DU (1) 磁场不同，电磁力J×B也不同，从而对铸坯质量也有不同的影响。 连铸用电磁搅拌器通常有3种形式：即旋转磁场、直线磁场和螺旋磁场搅拌器，分别在 铸坯内形成旋转、直线和螺旋形搅拌运动。旋转和直线搅拌方法已在连铸生产中广泛应用， 螺旋磁场搅拌方法仍处在开发阶段。曾经报导过的螺旋磁场电磁搅拌器，其磁场是由旋转磁 场和直线磁场迭加而成，搅拌器由两套感应器组成。这种设备结构复杂，成本昂贵，目前在 连铸生产中应用很少，搅拌的冶金效果也几乎没有报导。 本研究采用了中科院力学所研制的一种新型多功能电磁搅拌器，通过改变绕组接线方式 可以分别产生旋转、直线和螺旋磁场。以低熔点金属锡(S)作为钢的模拟物进行了多种电磁 搅拌条件下的凝固实验。研究了电磁搅拌对凝固组织及夹杂物行为的影响，并在小方坯连铸机 二冷区进行了螺旋磁场搅拌的工亚性试验，对螺旋搅拌的治金效果进行了比较全面的评价。 1金属锡电磁搅拌的热态模拟实验 1.1实验条件 (1)实验装置：由多功能搅拌器、水冷结晶器和升降系统3部分组成。 (2)实验参数的模拟依据：欲使模拟金属锡和钢水这两个磁流体过程相似，除了几何相 似之外还必须动力相似，即下列的无量纲参数对应相等。①雷诺数：R。=L/y,②磁雷诺 数：R。=uovL,③哈特曼数：H,=BL√o刀。根据R。=R!和Rm=R:可得到模拟物的物 理条件为：0/0′=y/y'。据表1的数据1-5)，可得c钢/0Sa=0.375,Ysn/Y钢=0.388，可 见以Sn作为模拟物比较相似。 (3)实验方法：实验分连铸结晶器电磁搅拌(M-EMS)模拟和二拎区电磁搅拌(S- EMS)模拟两部分。根据金属凝固壳的厚度来确定开始搅拌的时间，从而实现上述模拟。 搅拌的同时结晶器向下运动保证了金属各部位得到均匀的搅拌，搅拌时间为20s。 (4)检验方法：由试验坯的头、中、尾切取试样，分别进行了凝固组织和夹杂物的分析 表1摸拟实验参数 Table 1 Parameters for simulating experiment 定性参数 实 型（锅） 模型（锡） 几何长度L, 女 0.15 0.08 动力粘度刀， kg.m-1.s-1 4.0×108 1,54×103 运动粘度'， m2+s-1 5.72×10-7 2.22×10-? 电导率， 01m4 0.75×10 2.0×10° 流动速度”， m.s-1 0.25 磁盛强度B, T 0.01-0.03 真空导碰率 4g=4r×10-TH.m-1 111

晶组织 、 溶质和杂质分布有着重要影响 。 电磁搅拌条 件下金属流动场 方程如下 : D t, 。 一 一 寸 甘 P 一于 ; ; 一 = 一 V p + 产 V ` v + p g + J X D 上声石 ( 1 ) 磁场不 同 , 电 磁力J x B 也不同 , 从而对铸坯质量也有不同的 影 响 。 连铸用 电 磁搅拌器通常有 3 种形式 : 即旋转 磁场 、 直线磁场和螺旋磁场搅拌器 , 分别在 铸坯内形成旋转 、 直线和螺旋形搅拌运动 。 旋转和直线搅拌方法已 在连铸生产 中广泛应用 , 螺旋磁场搅拌方法仍处 在开发阶段 。 曾经报导 过的螺旋磁场 电磁搅拌器 , 其 磁场是 由旋转磷 场和直线磁场迭加而成 , 搅拌器由两套感应器 组成 。 这种 设备结构复杂 , 成本昂贵 , 目前在 连铸生产中应用 很少 , 搅拌的 冶金效果也几乎没有报导 。 本研究采用了 中科院力学所研制的一种新型多功能 电磁搅拌器 , 通过改变绕组接线方式 可以分别产生旋转 、 直线和螺旋磁场 。 以低熔点金属锡 ( S n) 作 为钢的模拟物进行了 多种电磁 搅拌条件下的 凝固实验 。 研究了 电i磁搅拌对凝固 组织及夹杂物 行为的 影响 , 并在小方坯连铸机 二冷区进行了 螺旋磁场 搅拌的 工业性试验 , 对螺旋搅拌的 冶金效果进行了 比较全面的 评价 。 1 金属锡电磁搅拌的 热态模拟实验 1 。 1 实脸条件 ( 1) 实验装置 : 由多功能搅拌器 、 水冷结晶器和升降系统 3 部分组成 。 (2 ) 实验参数的模拟依据 : 欲使模拟金属锡和钢水这两个磁 流体过程相似 , 除 了几何相 似之外还必须 动力相似 , 即下列的 无量纲参数对应相等 。 ①雷诺数 : R 。 二 。 L 加 , ②磁雷 诺 数 : R 二 二 声a t, L , ③哈特曼数 : H : = B L 亿 司 刀 。 根据 R 。 二 R 二和 R m = R 孟可得到模拟物的 物 理 条件为 : , / a ` = 夕 /夕 , 。 据表 i 的数据 〔 ’ 一 “ ’ , 可得『 钢 l a s n = 0 . 3 7 6 , 夕s 。 /夕钢 = 0 . 3 8 8 , 可 见以 S n 作为模拟物 比较相似 。 (3 ) 实验方法 : 实验分连铸结晶器 电 }磁搅拌 ( M 一 E M s) 模拟和二 冷区 电 磁 搅 拌 (S - E M )S 模拟两部分 。 根 据金属凝固壳的厚度来确定开始搅拌的时间 , 从而 实现上 述 模 拟 。 搅拌的 同时结 晶器 向下运动保证了 金属 各部位得到均匀的 搅拌 , 搅拌时间为2 0 5 。 (4 ) 检验方法 : 由试验坯的头 、 中 、 尾切取试样 , 分别进 行了凝 固组织和夹杂物的分析 表 1 摸拟实验今教 T a b l e 1 P a r a m e t e r s f o r s i m u l a t i n g e x p e r i m e n t 定 性 参 数 实 型 ( 钢 ) 模 型 (锡 ) 几 何长度 L , 泣 0 . 1 5 0 。 0 8 动力粘度 叮 , k g · 血 一 1 · s 一 1 』 . 0 x z o 一 , i . 5 4 x z o 一 s 运动粘度 , , tn Z · s 一 1 5 . 7 2 x z o 一 1 2 。 2 2 x z o 一 , 电 导 串 叮 , 口 一 卜 功 一 1 0 。 7 s x 10 . 2 。 0 x i o 6 拢动速度 v , m o s 一 1 。 。 2 5 磁感强 度 B , 丁 。 . 01 一 0 . 03 真 空导磁率 拌 。 二 4二 x l 。一 H · m 一 l 11飞

检验及定量统计。 1.2实验结果及分析 (1)凝固组织：模拟S一EMS锡锭中的等轴晶率测量结果，在B,。(结晶器内壁面处的 磁感应强度)相等的条件下，螺旋搅拌获得的等轴晶率最高，达82.09%，而旋转搅拌为 46.61%,直线搅拌为28.92%，对比锭（未搅拌）为13.67%。图1为凝固组织形貌照片。 0mm S一旋转撞拌 S一螺旋搅拌 S一直线搅拌 对比锭，无搅拌 Br0=0.154T Br0=0.147T Br0=0.151T 图1S-EMS锡锭的凝固组织 Fig.1 Solidified structure of Sn billets with S-BMS 不同搅拌形式凝固组织的差别可用电磁力分布的不同来解释。图2为电磁力沿径向的分 布图。可以看出，在B:相等的情况下不同磁场产生的电磁力的大小和分布规律也不相同， 螺旋磁场产生较大的搅拌力，而且沿径向衰减的幅度较小，可以在整个断面区域内形成搅 拌：直线磁场的搅拌力较小，如图2所示。在离开凝固面不远处搅拌力已失去作用，因此它 的径向搅拌区域很小；旋转搅拌磁场搅拌力的分布介于二者之间。 实验发现，纵向搅拌力的方向性对凝固组 =15U Ti/r1 Rotary 织有较大的影响。这是因为向下的直线搅拌和 2 H30 向下的螺旋搅拌可以在铸坯中心部位形成强烈 的紊流，从而降低了液相中的温度梯度。这种 流动可以促进等轴晶的形成，图3表示了直线 搅拌方向对凝固组织的影响。 2 板坯连铸直线搅拌实验也表明8？，在搅拌 功率相同的条件下，向上搅拌时凝固前沿和铸 Mold wall 10 20 30 还心部流动速度仅达15cm/s,而向下搅拌时 "entre Distance/mm 流速则可达45cm/s。 图2电磁力沿径向的分布 (2)锡锭中的夹杂物：从图象分析仪获得 Fig.2 Distribution of electromagnetic 的夹杂物分析结果可以明显看出，经电磁搅拌 force along radius drection 112

检验及定量统计 。 1 . 2 实验结 果及 分析 ( l) 凝固组织 : 模 拟 S一 E M S 锡锭 中的等轴晶率测量 结果 , 在 B r 。 (结 晶器内壁 面 处 的 磁感应 强 度) 相 等的 条 件下 , 螺旋 搅拌 获得的等轴晶 率 最高 , 达 8 2 . 0 9 % , 而 旋 转 搅 拌 为 4 6 . 6 1 % , 直线搅拌为2 8 . 9 2 % , 对 比锭 ( 未搅拌 ) 为1 3 . 6 7 % 。 图 1 为凝 固组织形貌 照 片 。 S一旋转搅拌 B r o = 0 . i 5 4 T S一螺旋搅 拌 S一直线搅拌 对 比锭 , 无 搅拌 B r o = 0 . 14 7 T B r o = 0 . 1 5 1 T 图 1 5 一 E M S锡 锭的凝固 组织 F 1 9 . 1 S o l i d i f i e d s t r u e t u r e o f s n bi l l e t s w i t h s 一 E M s 不 同搅拌形 式凝固组织的 差别可 用电磁 力分 布的不 同 来解释 。 图 2 为 电磁 力沿 径 向的分 布图 。 可 以看 出 , 在 B r 。 相等的 情况 下 不 同磁场产生的 电磁 力的大 小 和分 布规 律也不 相 同 , 螺旋 磁场产生较大的 搅拌 力 , 而且沿径 向衰减的幅度较小 , 可 以在整个断 面区 域 内 形 成 搅 拌 ; 直线 磁场 的搅拌力 较小 , 如图 2 所 示 。 在 离开 凝固面不远 处搅拌力已失去 作用 , 因此它 的 径向 搅拌 区域 很小 ; 旋转搅拌 磁 场搅 拌力的 分 布介于 二 者之 间 。 洲性 . 么名\ 。óo J 一例匀。己比尸洲闯侧厂ó。20 实验 发现 , 纵 向搅拌 力的方向 性对凝 固组 织 有较大的 影响 。 这是因 为 向下的直线 搅拌和 向下 的 螺旋搅拌 可 以在铸坯 中心部位形成强烈 的 紊流 , 从而 降低 了液相 中的 温 度梯 度 。 这种 流动可以促进等轴晶的形成 , 图 3 表示 了直线 搅 拌方 向对凝 固组 织的 影响 。 板 坯连铸直线 搅拌 实 验也表明 〔 。 〕 , 在 搅 拌 功 率相 同的 条件下 , 向上 搅拌时 凝固前沿 和 铸 坯心 部流动速 度仅达 1 c5 m / s , 而 向下搅拌 时 流速 则可达 4 5 o m Z “ 。 (2 ) 锡 锭中的 夹杂物 : 从图象分析仪 获得 的 夹杂 物分析结果 可 以 明显看 出 , 经 钊磁搅拌 M o记 w a l l 1 0 2。 D i s t a n e e / m r n {3 0 州 e l飞t r e 图 2 电磁 力沿径 向的分 布 9 . 2 D i s t r i b u t i o n o f e l e e t r o m a g n e t i e f o r e e a l o n g r a o i u s d r e e t i o n 1 1 2

的锡锭中夹杂物数量和面积都减少了。 图4所示为M-EMS不同搅拌形式对锡锭中夹杂物污染度影响的比较结果。在Bro相等 时，直线搅拌和螺旋搅拌夹杂物污染度较低，而旋转搅拌夹杂物污染度较高。 M EMSo Rotary 400 o Linear Helical 300 200 100 0.1000.200 10mm Bro/T 向上搅拌，Br0=0.149T 向下搅掉，B:0=0.151T 图4M-EMS锅能中夹杂物污染度 图3S-直线拖拌方向对凝固组织的影响 Fig.4 Level of inclusion in Sn billets Fig.3 Effect of direction of S-Linear stirring on solidified structure 夹杂物不均匀度指数可以表示锡锭中夹杂物分布的规律性。M-EMS锡锭中夹杂物均匀 性的检验结果，直线弱搅拌时夹杂物均匀性较好，搅拌强度提高夹杂物均匀性较差。 在搅拌力基本相等的条件下，还对比了搅拌形式对夹杂物的影响。螺旋搅拌和直线搅拌 锡锭中夹杂物的含量明显低于旋转搅拌时锡锭中夹杂物的含量，前者仅是后者的一半。 2螺旋磁场电磁搅拌的工业试验 2.1试验条件 试验在立弯式小方坯连铸机上进行，铸机直线段长为1.2m,结晶器长度为0.7m,铸坯 断面为0.15m×0.22m。试验用电磁搅拌器的结构与模拟实验用的相同。搅拌器安装于二冷 区距结晶器液面3.46m处。试验钢种为45钢、40Cr钢和20Cr钢，试验采用一机二流对比试验 法，在相同的位置切取了对比试样。 2,2试验结果与分析 (1)铸坯的低倍组织。图5为40Cr钢的低倍组织。可以看出，经电磁搅拌坯的内部缺陷 明显减少，在试验的搅拌条件下没有发现明显的白亮带缺陷。 (2)铸坯的宏观偏析。表2是根据铸坯中60个分析点元素的分析结果计算的元素偏析 率，搅拌坯的成分偏析率普遍低于无搅拌坯。表8为搅拌铸坯搅拌区与非搅拌区成分偏析率 的对比。可以看出螺旋搅拌明显地改善了铸坯的宏观偏析。 (3)铸坯中夹杂物所占面积百分数的比较结果，搅拌坯夹杂物的含量有所降低，搅拌后 夹杂物颗粒数普遍减少。 113

的锡锭中夹杂物数量和 面积都减 少了 。 图 4 所示为 M 一 E M S 不 同 搅拌形式 对锡 锭中夹 杂物 污染 度影响 的 比较结 果 。 在 B r 。 相 等 时 , 直 线 搅拌和螺旋搅 拌夹杂物污 染度较低 , 而 旋转搅拌 夹 杂物污染 度较 高 。 M E M SO “ 。 。犷一言 飞 - ~ — — R o t a r y . L I l l e a r I J e l i e a l \ 一 飞少l 一 渔 丫卜~ 一Z n 八日 éUn 八JQ 曰n 一昌勺曰。冈四。ucou 0 . 1 0 0 0 . 2 0 0 B 叹 。 / T 向上搅拌 , 图 3 F 19 . 3 B r o = 0 . 2搜g T 向下搅 拌 , B r 。 二 o . 1 5 l T S 一 直线搅拌方 向对凝 固组织的影 响 E f f e e t o f d i r e e t i o n o f s 一 L i n e a r 5 t i r r i n g o n s o l i d i f i e d s t r u e t u r e 图 4 M 一 E M S 锡锭中夹 杂物 污染度 F 19 . 4 L e v e l o f i n e l u s i o n i n s n b i l l e t s 夹杂 物不均 匀度指数可以 表 示锡锭中夹 杂物分 布的规律性 。 M 一 E M S 锡锭中夹杂 物均 匀 性的检验结果 , 直线 弱搅 拌时 夹杂物均 匀性较好 , 搅拌强 度提高夹 杂物 均 匀 性较差 。 在搅拌力基 本相 等的条 件下 , 还对 比了 搅拌形式对夹杂物 的影响 。 螺旋 搅 拌和 直线 搅拌 锡锭中夹 杂物 的含量 明显低于 旋转搅拌 时锡锭 中夹 杂物 的含量 , 前者仅 是后 者的 一 半 。 2 螺旋磁场 电磁搅拌的 工业试 验 2 . 1 试验 条件 试验 在 立 弯式小 方坯连铸机 上进行 , 铸机 直线段 长为 1 . 2 m , 结 晶 器长度为 o . 7 m , 铸坯 断 面 为。 . 15 m 火 o . 2 m 。 试 验 用 电磁 搅 拌器 的结 构与模拟 实验 用的相 同 。 搅拌器 安装 于 二 冷 区距结 晶器液面 3 . 4 6 m 处 。 试验 钢种 为 45 钢 、 理o C r 钢和 2 0 C r 钢 , 试 验 采 用一机 二流 对 比试验 法 , 在相 同的位置 切取了 对 比试样 。 2 . 2 试 验 结 果与 分析 ( 1) 铸坯 的低倍组织 。 图 5 为4 o C r 钢的 低倍 组织 。 可以看 出 , 经 电 磁搅 拌 坯的 内部缺陷 明显 减少 , 在试 验的 搅拌 条 件下没 有发 现明显的 白亮 带缺陷 。 (2 ) 铸坯的 宏观 偏析 。 表 2 是根据 铸 坯中 60 个 分析点 元素的分 析结 果 计算 的 元 素 偏析 率 , 搅拌坯 的成 分偏析率普遍低于 无 搅拌 坯 。 表 3 为搅拌铸坯 搅拌 区 与非搅拌 区成分偏析率 的对 比 。 可 以看 出螺旋 搅拌 明显地改 善了铸坯 的宏观 偏析 。 ( 3) 铸坯中夹杂物所 占面积百分数 的 比较结果 , 搅拌 坯 夹杂 物的含量有 所 降低 , 搅拌 后 夹杂物颗 粒数 普遍减少 。 率1 3

10m a无搅推 b有搅拌 图540Cr钢铸坯的纵向组织 Fig.5 Lengthwise structures of strands on steel 40Cr 5 表2搅拌与不搅拌铸坯化学成分偏析率，% Table 2 Rate of segregation at stirring and without stirring, C Ma Cr 钢种 拖推毅率 1 2 1 2 2 1 2 45 27,9 2,4410.28 19.7721.55 2.613.6 14.6116.9 45 17.18 8.2910.28 15.0221.55 3.413.6 20.2516.9 40Cr 18.59 4.01 7.53 9.4920.291.723.02 13.2037,85 1.141.89 注：1一搅拌坯：2一非搅拌坯 表3搅拌区和非搅拌区成分偏析率对比，% Table 3 Rate of segregation at stirring region and no stirring region,% Ma Cr 样 号 2 2 1 2 1 2 22 2.442.43 19.7724.81 2.612.3 14.6118.45 21 8.297.78 15,0235,05 3.412.43 20.2518.45 38 4.014.04 9.4927.47 1.722.14 13.2017.22 1.144.67 注：1一搅拌区，2一非搅拌区 3结论 (1)在S-EMS中磁感应强度的条件下，螺旋磁场电磁力分布有利于形成较大区域的均 114

a 无 搅拌 图 与 F 19 . 5 L e n g t h w i s e b 有搅拌 d o C r钢 铸坯 的纵 向组织 5 t r u e t u r e s o f s t r a n d s o n s t e e l 4 0 C r 表 2 搅拌与不 搅 拌 铸坯化学成分偏析率 , % T a b l e 2 R a t e o f s e g r e g a t i g n a t s t i r r i n g a n d w i t h o u t s t i r r i n g , % 搅龄 率 M 几 C r 一 C一 一 钢 种 1 2 1 2 1 2 1 2 2 7 。 9 17 。 18 1 0 。 2 8 1 9 。 1 0 。 2 8 1 5 - 7 7 2 1 0 2 2 1 4 9 2 0 2 。 6 1 3 。 4 1 3 。 6 3 。 6 1 4 。 6 1 1 6 。 9 2 0 。 2 5 1 6 。 9 任J 9 `任n刀 : 2 一a01 0 以任月J 4 0 C r 1 8 。 5 9 4 。 0 1 7 。 5 3 9 。 7 2 3 . 0 2 1 3 。 2 0 3 7 。 8 5 。 14 1 。 8 9 一l0 曰自一ólnd bQé … 注 : 1一搅拌坯 ; 2一非搅 拌坯 表 3 搅拌 区 和非搅 拌 区 成分 偏析率对 比 , % T a b l e 3 R a t e o f s e g r e g a t i o n a t s t i r r i n g r e g i o n a n d n o s t s r r i n g r e g i o n , % 2 。 4 4 8 。 2 9 2 。 4 3 7 。 7 8 1 9 。 7 7 1 5 。 0 2 2 4 。 8 1 2 。 6 1 1 4 。 6 1 1 8 。 4 5 3 5 。 0 5 3 。 4 1 4 。 0 1 4 。 0 4 9 。 4 9 2 7 。 47 2 。 3 2 。 4 3 2 。 1 4 2 0 。 2 5 1 8 。 4 5 7 2 1 3 。 2 0 1 7 . 2 2 。 1 4 4 。 6 7 曰,飞J éQ , é目no 注 : 1一搅 拌区; 2一非 搅拌区 3 结 论 ( 1) 在 S 一 E M S 中磁 感应强 度的 条件下 , 螺旋 磁 场电磁力分布有利 于形成较大区域的均 1 1 4

匀搅拌，对形成等轴品有明显促进作用。 (2)在M-EMS搅拌力相等的条件下，向上的直线搅拌和螺旋搅拌有利于夹杂物的去除 和提高夹杂分布的均匀性。其夹杂物含量明显低于旋转搅拌。 (3)工业性试验表明，螺旋搅拌不但可以获得一般搅拌方法的冶金效果，根据凝固前沿 钢液运动的特点还可减轻白亮带。 参考文献 1昆明工学院编。锡治金。北京：冶金工业出版社，1977,1~14 2钱增源。低熔点合金的热物性。北京：科学出版社，1985 3岩田齐芳等.铁上钢，1975,61：S2972 4铃木功夫等。制铁研究，1978,294：21 5饭田义治等。川崎制铁技报，1980,12(3)：24 6卢静轩。国外钢铁，1980，(10)：27~31 鞍钢大型转炉炉龄攻关 为了使鞍钢炼钢生产技术向国际先进水平发展，必须不断提高转炉炉龄，实现转炉三吹二 以至阶段性三吹三作业，把转炉炉龄稳定在1000次以.上，以便使转炉稳产、高产，保证炼钢 生产技术向高水平迈进。国家《七五》重点科技攻关项目中，把大型转炉炉龄攻关列为主要 课题之一。自1986年以来，鞍钢以提高转炉护龄为中心开展了全面的技术攻关活动，研究的 主要技术有：在材质上采用镁碳砖：在修筑炉技术上实行综合砌炉、综合炉体维护技术、操 作上改进治炼操作技术以及现场实行科学管理。这样，使鞍钢转炉(150)炉龄稳步地提 高，由改关前(1985年)不足600次提高到1000次以上，最高炉龄突破2000次大关，炉村砖 单耗比1985年降低了1倍。由于炉龄的提高，使3座转炉生产实现2.5以上。钢产量由改造 后的设计产量285×10t/a提高到302×104t/a,创造了巨大的经济效益。 在这次攻关中，我校作了以下的工作：镁碳砖气相脱碳动力学，用有限元法计算底部供 气风眼砖热应力，这在国内尚属首次。同时作了复吹转炉底枪附近温度场及“蘑菇头”生长 4 的研究，以及氧化性气氛、氧化性炉渣对镁碳砖侵蚀速度的对比，镁碳砖用后显微分析等。 这些工作对促进鞍钢在复吹转炉如何精选材质（如风眼砖颗粒配比），改造转炉炉前造渣制 度，指导鞍钢炉龄攻关起了有益的作用，提供了理论依据。 115

匀搅拌 , 对形 成等轴 晶有明显促进 作用 。 (2 ) 在 M 一 E M S搅拌力相等的条件下 , 向上的直线搅拌和螺旋搅拌有 利于夹杂物的去除 和提高夹杂 分 布的均 匀性 。 其 夹杂物含量明显低于旋转搅拌 。 ( 3) 工业性试验表 明 , 螺旋 搅拌不但可以获得一 般搅拌 方法的冶 金效果 , 根 据凝 固前沿 钢液运 动的 特点还可减轻 白亮带 。 今 考 文 欲 1 昆 明工学院编 。 锡冶 金 。 北京 : 冶金工业 出版社 , 1 9 7 7 , 1 ~ 14 2 钱增源 . 低熔点合金 的热物 性 . 北京 : 科学 出版 社 , 1 9 8 5 3 岩田齐芳 等 . 铁 七 钢 , 1 9 7 5 , 6 1 : 5 2 9 7 2 4 铃木功夫等 . 制铁研究 , 1 9 7 8 , 2 9 4 : 21 5 饭 田义治等 。 J一I崎制铁技报 , 19 5 0 , 1 2 ( 3 ) : 2 4 6 卢静轩 。 国外钢铁 , 1 9 5 0 , ( 1 0 ) : 2 7 ~ 3 1 鞍钢大型转炉炉龄攻关 为了使鞍钢 炼钢生产技术向国际先进水乎发展 , 必须不断提高转护炉龄 , 实现转炉 三吹二 以 至 阶段 性三吹三作业 , 把转 炉炉龄稳定在 1。。。次 以 . 上 , 以 便使转炉稳产 、 高产 , 保证炼钢 生产技术 向高水平迈进 。 国家 《七五》 重 点科技攻关项 目中 , 把大型转护护龄攻关列 为主 要 课题之一 。 自1 9 8 6年以 来 , 鞍 钢以 提高转炉炉龄为中心开展了全面 的技术攻关活动 , 研究的 主 要技术有 : 在材质上 采用 镁碳 砖; 在修 筑炉技术上实行综合砌护 、 综合 护体维护技术 、 操 作上改进冶炼操作 技术以 及现场实行科学管理 。 这样 , 使鞍钢转护 ( 1 5 0t ) 护龄 稳 步 地 提 高 , 由攻关前 ( 1 9 8 5年 ) 不足 6 0 次提高到 1 0 0。次以 上 , 最高炉龄突破 2 0 0 0次大关 , 炉衬砖 单耗比 1 9 8 5年降低了 1 倍 。 由于炉龄的提高 , 使 3 座转 护生产实现 2 . 5 以上 。 钢产量由改造 后的设计产量 2 5 5 x 1 0 ` t / a 提高到 3 0 2 x i o 4 t / a , 创造 T 巨大的经济效益 。 在这次攻关 中 , 我校作了 以下的工 作 : 镁碳 砖气相脱碳动力学 , 用 有限元法计算底部供 气风眼砖热应 力 , 这在国内尚属首 次 。 同时作了复吹 转炉底枪附近温度场及 “ 蘑菇头 ” 生长 的研究 , 以 及氧化性气氛 、 氧化性炉渣对镁碳砖侵蚀速度的对比 , 镁碳砖用后显微分析等 。 这些 工作对促进鞍钢 在复吹转 炉如何精选材质 (如 风眼砖颗粒配比 ) , 改造转 护护前造渣制 度 , 指导鞍钢炉龄攻关起了 有益 的作用 , 提供了理论依据 。 1 1 5