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