·708· 北京科技大学学报 第33卷 显提高.电流强度为350A时，其平均碳含量为 dustry Press,2001 0.454,与实际相当.因此，增大电流强度，可使铸坯 (韩志成.电磁治金学.北京：治金工业出版社，2001) 整个截面成分分布更加均匀，有利于减轻中心偏析、 2]Fujisaki K.In-mold electromagnetic stirring in continuous casting. IEEE Trans Ind Appl,2001,37(4):1098 改善铸坯凝固组织 B]Beitelman L.Effect of mold EMS design on the billet casting pro- 由于钢厂实际生产情况所限及电磁搅拌器的老 ductivity and product quality.Can Metall 0,1999,38(5):301 化和线圈使用寿命的降低，实际能达到的最大电流 4]Li JC,Cui JZ,Wang B F,et al.Numerical simulation of M- 值己大大降低(1<400A).因此，对于杭钢大方 EMS for bloom continuous casting.J Northeast Unir Nat Sci, 2006.27(5),497 坯45钢，搅拌电流应提高至300~350A范围，有利 (李建超，崔建忠，王宝峰，等.大方坯连铸跨结品器电磁搅 于提高铸坯质量. 拌的数值模拟.东北大学学报：自然科学版，2006,27(5)： 4结论 497) Chen Y,Zhu M Y,Cai K S,et al.Numerical simulation of mold (I)采用ANSYS软件对杭钢结晶器电磁搅拌 electromagnetic stirring in 280 mm380 mm bloom continuous 进行数值模拟，模拟结果和现场实测结果基本吻合， casting.Iron Steel Vanadium Titanium,2008,29 (2):43 可用此模型分析结晶器内磁场的分布规律 (陈永，朱苗勇，蔡可森，等.280mm×380mm方坯连铸结品 器电磁搅拌数值模拟.钢铁钒钛，2008,29(2)：43) (2)磁场在电磁搅拌器内产生的旋转电磁力在 [6]Partinen J,Saluja N,Szekely J,et al.Experimental and computa- 水平截面上形成一对力偶，驱使钢液顺时针旋转：同 tional investigation of rotary electromagnetic stirring in Woods met- 一水平截面相同径向距离处的电磁力大小相等，且 al system.ISIJ Int,1994,34(9):707 从边部到中心逐渐减小.磁场在一个周期沿顺时针 ] Trindade L B,Vilela A C F,Filho A FF,et al.Numerical model 方向旋转变化，由磁极方位可将旋转磁场理解为一 of the electromagnetic stirring for continuous casting billets.IEEE 对磁极旋转时在磁极气隙间所产生的时变磁场. Trans Magn,2002,38(6):3658 [8]Chung S I,Yoon J K.Numerical analysis of effect of electromag- (3)铸坯中心磁感应强度随电流呈线性增加， netic stirring on solidification phenomena in continuous casting 随频率的增加而减小，但减小幅度不大：铸坯中心节 lronmaking Steelmaking,1996,23(5):425 点电磁力与电流关系近似呈抛物线变化：频率越大， ]Zhang H L,Wang E G,Jia G L,et al.Influence of geometric pa- 穿过铜管的磁力线越少，磁场越弱 rameters of linear stirrer on distribution of electromagnetic fields (4)提出了杭钢240mm×280mm大方坯45钢 and flow fields in molten steel.J /ron Steel Res,2002,14(4):10 (张宏丽，王恩刚，贾光霖，等.搅拌器的结构参数对钢液内 电磁搅拌优化后的工艺参数.搅拌参数为3Hz、 电磁场和流场分布的影响.钢铁研究学报，2002,14(4)：10) 350A时，搅拌效果最佳：实验后的铸坯等轴晶率显 [10]Park J P,Jeong H T,Kim H Y,et al.Laboratory scale continu- 著提高达60.43%，中心偏析明显减轻，铸坯致密度 ous casting of steel billet with high frequency magnetic field.IS/ 提高，大大改善了铸坯凝固组织.低频条件下，电流 mt,2002,42(4):385 频率对铸坯质量影响较小 [1]Luo B G.Wang G R,Zhou D G,et al.EMS parameter optimi- zation of continuous caster.fron Steel,2005,40(10):32 参考文献 (罗伯钢，王国瑞，周德光，等.连铸机电磁搅拌参数优化 [1]Han Z C.Electromagnetic Metallurgy.Beijing:Metallurgical In- 钢铁，2005,40(10)：32)北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 显提高． 电流 强 度 为 350 A 时，其平均碳含量为 0. 454，与实际相当． 因此，增大电流强度，可使铸坯 整个截面成分分布更加均匀，有利于减轻中心偏析、 改善铸坯凝固组织． 由于钢厂实际生产情况所限及电磁搅拌器的老 化和线圈使用寿命的降低，实际能达到的最大电流 值已大大降低( Imax ＜ 400 A) ． 因此，对于杭钢大方 坯 45# 钢，搅拌电流应提高至 300 ～ 350 A 范围，有利 于提高铸坯质量． 4 结论 ( 1) 采用 ANSYS 软件对杭钢结晶器电磁搅拌 进行数值模拟，模拟结果和现场实测结果基本吻合， 可用此模型分析结晶器内磁场的分布规律． ( 2) 磁场在电磁搅拌器内产生的旋转电磁力在 水平截面上形成一对力偶，驱使钢液顺时针旋转; 同 一水平截面相同径向距离处的电磁力大小相等，且 从边部到中心逐渐减小． 磁场在一个周期沿顺时针 方向旋转变化，由磁极方位可将旋转磁场理解为一 对磁极旋转时在磁极气隙间所产生的时变磁场． ( 3) 铸坯中心磁感应强度随电流呈线性增加， 随频率的增加而减小，但减小幅度不大; 铸坯中心节 点电磁力与电流关系近似呈抛物线变化; 频率越大， 穿过铜管的磁力线越少，磁场越弱． ( 4) 提出了杭钢240 mm × 280 mm 大方坯45# 钢 电磁搅拌优化后的工艺参数． 搅拌参数为 3 Hz、 350 A时，搅拌效果最佳: 实验后的铸坯等轴晶率显 著提高达 60. 43% ，中心偏析明显减轻，铸坯致密度 提高，大大改善了铸坯凝固组织． 低频条件下，电流 频率对铸坯质量影响较小． 参 考 文 献 ［1］ Han Z C． Electromagnetic Metallurgy． Beijing: Metallurgical In￾dustry Press，2001 ( 韩志成． 电磁冶金学． 北京: 冶金工业出版社，2001) ［2］ Fujisaki K． In-mold electromagnetic stirring in continuous casting． IEEE Trans Ind Appl，2001，37( 4) : 1098 ［3］ Beitelman L． Effect of mold EMS design on the billet casting pro￾ductivity and product quality． Can Metall Q，1999，38( 5) : 301 ［4］ Li J C，Cui J Z，Wang B F，et al． Numerical simulation of M￾EMS for bloom continuous casting． J Northeast Univ Nat Sci， 2006，27( 5) ，497 ( 李建超，崔建忠，王宝峰，等． 大方坯连铸跨结晶器电磁搅 拌的数值模拟． 东北大学学报: 自然科学版，2006，27 ( 5) : 497) ［5］ Chen Y，Zhu M Y，Cai K S，et al． Numerical simulation of mold electromagnetic stirring in 280 mm × 380 mm bloom continuous casting． Iron Steel Vanadium Titanium，2008，29( 2) : 43 ( 陈永，朱苗勇，蔡可森，等． 280 mm × 380 mm 方坯连铸结晶 器电磁搅拌数值模拟． 钢铁钒钛，2008，29( 2) : 43) ［6］ Partinen J，Saluja N，Szekely J，et al． Experimental and computa￾tional investigation of rotary electromagnetic stirring in Woods met￾al system． ISIJ Int，1994，34( 9) : 707 ［7］ Trindade L B，Vilela A C F，Filho A F F，et al． Numerical model of the electromagnetic stirring for continuous casting billets． IEEE Trans Magn，2002，38( 6) : 3658 ［8］ Chung S I，Yoon J K． Numerical analysis of effect of electromag￾netic stirring on solidification phenomena in continuous casting． Ironmaking Steelmaking，1996，23( 5) : 425 ［9］ Zhang H L，Wang E G，Jia G L，et al． Influence of geometric pa￾rameters of linear stirrer on distribution of electromagnetic fields and flow fields in molten steel． J Iron Steel Res，2002，14( 4) : 10 ( 张宏丽，王恩刚，贾光霖，等． 搅拌器的结构参数对钢液内 电磁场和流场分布的影响． 钢铁研究学报，2002，14( 4) : 10) ［10］ Park J P，Jeong H T，Kim H Y，et al． Laboratory scale continu￾ous casting of steel billet with high frequency magnetic field． ISIJ Int，2002，42( 4) : 385 ［11］ Luo B G，Wang G R，Zhou D G，et al． EMS parameter optimi￾zation of continuous caster． Iron Steel，2005，40( 10) : 32 ( 罗伯钢，王国瑞，周德光，等． 连铸机电磁搅拌参数优化． 钢铁，2005，40( 10) : 32) ·708·