隨著連鑄技術(shù)的快速發(fā)展,電磁攪拌技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,結(jié)晶器電磁攪拌是應(yīng)用最為廣泛的連鑄電磁攪拌技術(shù),電磁攪拌技術(shù)對提高連鑄坯的等軸晶率、細(xì)化凝固組織、改善夾雜物分布并促進(jìn)成分均勻化具有重要作用。
采用0~350 A的結(jié)晶器電磁攪拌電流,鑄坯橫斷面碳成分分布均比較均勻。因此,HRB335等低碳鋼連鑄結(jié)晶器電磁攪拌電流采用0~350 A,可滿足連鑄生產(chǎn)順行和獲得表面質(zhì)量和內(nèi)部優(yōu)良的鑄坯,以實(shí)施熱送熱裝工藝的需要,具備開展低碳鋼連鑄電磁攪拌強(qiáng)度調(diào)整擴(kuò)大試驗(yàn)的基本條件。
試驗(yàn)結(jié)果分析
由于鑄坯的凝固過程是一個(gè)非平衡過程,凝固過程中固相和液相中溶質(zhì)元素的再分配決定于溶質(zhì)在固、液相的溶解度,由于溶質(zhì)元素在固相中的溶解度低于在液相中的溶解度,因此凝固開始時(shí),在固、液界面處就會發(fā)生溶質(zhì)元素的析出和濃度的增加,溶質(zhì)元素開始向液相擴(kuò)散或移動,根據(jù)凝固界面處的溶質(zhì)守恒原理,可導(dǎo)出液相中溶質(zhì)濃度的表達(dá)式, 可見,凝固前沿的溫度梯度越大,濃度梯度越大,α增大。GL越大.造成溶質(zhì)元素的中心偏析越大;拉速增加,凝固速度降低,也是α增大,溶質(zhì)元素的中心偏析增大。
在晶粒周圍存在一個(gè)對流作用較弱的擴(kuò)散邊界層,過冷度包括由成分過冷引起的△Tc和溫度過冷△Tt在這個(gè)微區(qū)內(nèi)的溫度和成分分布是控制晶粒生長行為的重要因素。在邊界層中溶質(zhì)濃度分布是從晶粒到液相逐漸降低,即存在局部的負(fù)的濃度梯度,因而液相線為由低到高。同時(shí)由于結(jié)晶潛熱的釋放,使得擴(kuò)散邊界層中溫度從晶粒向液相也是漸低的,即存在負(fù)的溫度梯度,因而晶??梢酝ㄟ^向液相直接排出結(jié)晶潛熱而不斷長大。
使用結(jié)晶器電磁攪拌后,在電磁力的作用下,凝固前沿的液相對流會加劇,對以柱狀晶生長的凝固前沿進(jìn)行沖刷和清洗,凝固前沿的液相流動使母液與兩相區(qū)的液體互相混合,使溶質(zhì)濃度趨向均勻。這時(shí),溶質(zhì)元素在固、液相間的CS和CL不再服從平衡分配系數(shù),而引入有效分配系數(shù),
于是,電磁攪拌造成的液體流動對兩相區(qū)的沖洗深度就決定于固相分率fs,處于結(jié)晶器位置的鑄坯,凝固剛剛開始,此時(shí)的fs很小,Keff較大,接近于1,溶質(zhì)元素是接近均勻分布的。
在攪拌過程中,將較冷的熔體帶人熔體內(nèi)部而將溫度較高的熔體帶來補(bǔ)充,從而延緩了這些部位溫度的降低,推遲了表層穩(wěn)定凝固殼層的形成。較冷的熔體進(jìn)入內(nèi)部,較熱的熔體到表層受到冷卻,這種混和作用加速了內(nèi)部熔體溫度的降低,從而使全部液態(tài)金屬在一個(gè)相對較短的時(shí)間內(nèi)降到凝固溫度,整個(gè)熔體處于過冷狀態(tài)而不只是表層,并且溫度相對均勻。同時(shí)金屬液體的紊流,使金屬液中許多小的熱起伏和成分起伏區(qū)域同時(shí)具備了形核條件,從而可以大量生核,并使得晶粒在熔體內(nèi)部運(yùn)動漂移過程中得以留存下來繼續(xù)長大。