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    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(lái)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(duì)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，現(xiàn)今超級(jí)鋼的開(kāi)發(fā)，要求在現(xiàn)有條件下最大幅度地提高鑄坯的等軸晶率，并使凝固的成分及夾雜物分布更加均勻，充分發(fā)揮出電磁攪拌冶金功能，因此，需要對(duì)電磁攪拌提高鑄坯等軸晶率、細(xì)化及均質(zhì)化凝固組織的作用效果和作用機(jī)理進(jìn)行更深入的研究。2003年攀鋼新建的6機(jī)6流大方坯連鑄機(jī)引進(jìn)了結(jié)晶器電磁攪拌裝備技術(shù)，為了確定攀鋼大方坯連鑄典型鋼種的電磁攪拌工藝制度，開(kāi)展了大方坯連鑄結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)應(yīng)用研究，為此，本文采用大方坯低碳鋼鑄坯為試驗(yàn)鋼種進(jìn)行了試驗(yàn)，重點(diǎn)進(jìn)行了電磁攪拌電流參數(shù)的改變對(duì)鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量影響的研究。
    試驗(yàn)方法
    試驗(yàn)材料是低碳鋼
    有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)及其在結(jié)晶器中的安裝位置數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖1所示。電磁攪拌裝置安裝在結(jié)晶器上口之下4 0 0 m m處，外接三相交流電，工作頻率可調(diào)，大方坯連鑄機(jī)結(jié)晶器電磁攪拌方式為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)攪拌，通過(guò)變頻變壓調(diào)節(jié)，可改變攪拌強(qiáng)度。
    采用對(duì)比試驗(yàn)研究的方法，分析大方坯連鑄典型鋼種不同電磁攪拌電流強(qiáng)度對(duì)鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量的影響。同時(shí)考慮到攀鋼結(jié)晶器電磁攪拌額定電流為565A，電流過(guò)大會(huì)將降低攪拌線圈使用壽命和卷入結(jié)晶器保護(hù)渣，試驗(yàn)采用的最大電流為500A。根據(jù)鋼碳含量及鑄坯內(nèi)部質(zhì)量要求。
    試驗(yàn)結(jié)果
    對(duì)鑄坯低倍質(zhì)量的影響
    結(jié)晶器電磁攪拌電流O～350A對(duì)HRB335鋼連鑄坯低倍質(zhì)量的影響：①攪拌電流由OA增至350A，鑄坯中心區(qū)域等軸晶率由21.22%增至26.51%，增加5.29%；②0～350A的攪拌電流對(duì)HRB335鋼鑄坯中心偏析、中心疏松、中心縮孔、角部?jī)?nèi)裂等沒(méi)有明顯影響；③未采用電磁攪拌，鑄坯中間裂紋評(píng)級(jí)略有上升，但中間裂紋評(píng)級(jí)均≤1.5級(jí)，基本具備開(kāi)展電磁攪拌強(qiáng)度調(diào)整擴(kuò)大試驗(yàn)的條件。
    對(duì)鑄坯斷面成分均勻性的影響
    采用化學(xué)分析法分析鑄坯橫斷面上寬度方向和厚度方向1/2/1/4和1/8處偏析較嚴(yán)重部位的偏析指數(shù)，電磁攪拌對(duì)HRB335剛鑄坯橫斷面碳成分偏析。
    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?jī)?yōu)良的鑄坯，以實(shí)施熱送熱裝工藝的需要，具備開(kāi)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(guò)程是一個(gè)非平衡過(guò)程，凝固過(guò)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(kāi)始時(shí)，在固、液界面處就會(huì)發(fā)生溶質(zhì)元素的析出和濃度的增加，溶質(zhì)元素開(kāi)始向液相擴(kuò)散或移動(dòng)，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(jiàn)，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?chē)嬖谝粋€(gè)對(duì)流作用較弱的擴(kuò)散邊界層，過(guò)冷度包括由成分過(guò)冷引起的△Tc和溫度過(guò)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(zhǎng)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^(guò)向液相直接排出結(jié)晶潛熱而不斷長(zhǎng)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(duì)流會(huì)加劇，對(duì)以柱狀晶生長(zhǎng)的凝固前沿進(jìn)行沖刷和清洗，凝固前沿的液相流動(dòng)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(dòng)對(duì)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(kāi)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(guò)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(lái)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(duì)較短的時(shí)間內(nèi)降到凝固溫度，整個(gè)熔體處于過(guò)冷狀態(tài)而不只是表層，并且溫度相對(duì)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(dòng)漂移過(guò)程中得以留存下來(lái)繼續(xù)長(zhǎng)大。

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