鞍山华宇电气有限公司
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基本原理
连铸电磁搅拌（Electromagnetic stirring：EMS） 的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力来强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。以三相旋转磁场搅拌器为例，搅拌器相当于电机的定子，钢水相当于电机的转子，这样，电磁搅拌的作用原理就可以与实心转子异步电机相比拟。
电磁搅拌的型式
电磁搅拌的型式是指电磁搅拌产生的钢水流动形态。
①旋转搅拌：由两相或三相旋转磁场搅拌器产生的，使钢水以一定速度绕铸坯轴旋转，故称旋转搅拌。
②直线搅拌：由行波磁场搅拌器产生的，使钢水以一定速度向一个方向运动，故称直线搅拌。
值得注意的是，无论是旋转搅拌或直线搅拌，其钢水的流动方向始终和磁场的运动方向相一致。
③双边行波磁场产生的旋转搅拌：在铸坯两侧布置一对行波磁场搅拌器，激发方向相反的行波磁场，使铸坯两侧钢水产生方向相反的直线运动，由于流体力学的连续性定律，从而在铸坯内钢水产生旋转运动，因此，双边行波磁场搅拌器也能使钢水产生旋转搅拌。这种旋转搅拌大多用于板坯和矩形坯。
产品分类依据
目前，实用的电磁搅拌器极大多数都是交流感应式的。
①按电源相数：两相型或三相型，三相居多数
②按激发的磁场形态：
● 旋转磁场型（REMS）：它与普通异步电机的定子相类似，当搅拌器馈给三相或两相交流电后，就在空间中激发以一定速度绕轴旋转的旋转磁场，故称旋转磁场型。
● 行波磁场型（TEMS）：它由普通异步电机的定子演变而来。设想将定子一侧沿轴向剖开并展平，当电机定子馈给三相交流电后激发旋转磁场，将其剖开展平后，原本绕轴旋转的旋转磁场就变成以一定速度向一个方向运动的行波磁场，故称行波磁场型。
③结构形式：
● 旋转磁场搅拌器：以三相电源激磁的，一般为圆环形的；以两相电源激磁的，则为方环形的。
● 行波磁场搅拌器：平面形的或称直线形的。
④搅拌器的构成：内装式MEMS由激发磁场的感应器与内腔的非磁不锈钢防护罩组成。除此之外，所有搅拌器都是由激发磁场的感应器和非磁不锈钢壳体组成。
电磁搅拌器的安装位置和搅拌器模式
根据电磁搅拌器在铸机冶金长度上的不同安装位置大致有以下几种模式合理的安装位置对取得良好的冶金效果是极其重要的！
原则上,电磁搅拌器可以安装在铸坯冶金长度的任何位置上，但约定俗成的大致有三个位置（值得注意的是MEMS，特别是FEMS的安装）：
①结晶器电磁搅拌：Mold Electromagnetic stirring( MEMS)。搅拌器安装在结晶器铜管外面，方坯MEMS无一例外的都采用旋转磁场搅拌器；板坯MEMS则采用双边行波磁场搅拌器。无论是方坯或板坯MEMS都采用低频电源激磁。
②二冷区电磁搅拌：Strand Electromagnetic Stirring(SEMS)。搅拌器安装在铸坯外面。方坯SEMS通常采用单边行波磁场型，安装在铸坯内弧一侧，也有采用旋转磁场型；板坯SEMS通常采用双边行波磁场型，分别安装在铸坯内外弧。
目前除板坯外，方坯连铸已很少采用SEMS。
③凝固末端电磁搅拌：Final Electromagnetic stirring( FEMS)。主要用于方坯连铸。搅拌器安装在铸坯外面，都采用旋转磁场搅拌器。根据断面大小或采用工频电源或采用低频电源激磁。
组合方式
从目前方坯连铸中实际使用电磁搅拌的情况看，其组合方式大致有：
①M+S-EMS：适用于中、高碳钢（含低合金钢、弹簧钢）方坯连铸；
②M+F-EMS：适用于中、高碳钢（含低合金钢、轴承钢）方坯连铸；
③S+F-EMS：适用于中、高碳钢大断面方坯连铸；
④M+S+F-EMS：适用于超高碳钢和小断面方坯连铸。
目前使用普遍的组合方式当属M+F-EMS。
电磁搅拌的冶金效果
不同位置的电磁搅拌具有不同的冶金效果
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搅拌位置
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冶金效果
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适用钢种
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M-EMS
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增加等轴晶率
减少表面和皮下的气孔和针孔 减少表面和皮下的夹杂物
坯壳均匀化 改善中心疏松
改善中心偏析 |
低合金钢
弹簧钢 冷轧钢 中高碳钢等 |
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S-EMS
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扩大等轴晶率
减少内裂 改善中心偏析 减少中心偏析和缩孔 |
不锈钢
工具钢 |
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F-EMS
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细化等轴晶
有效改善中心偏析 有效改善中心偏析和缩孔 |
弹簧钢
轴承钢 特殊高碳钢 |
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