电磁场作用下连铸结晶器内保护渣润滑行为

The lubrication behavior of mold flux in continuous casting mold under electromagnetic fields is the basis for soft-contact electromagnetic continuous casting to improve the surface quality of slab. So taking soft-contact electromagnetic continuous casting technology as background, this project do some research in soft-contact electromagnetic continuous casting test platform. Through the research of metallurgical physical properties of mold flux, it can be revealed the evolution rules of melting characteristic, viscosity properties and crystallization characteristic of mold flux under electromagnetic fields. Through the flow behavior of liquid slag at the meniscus under electromagnetic fields, it can master the effects of mold vibration parameters, SEN parameters and casting speed on flow behavior. Through the research of heat transfer behavior and its lubrication behavior of slab, the heat transfer behavior of mold flux for soft-contact electromagnetic continuous casting and the influences of it on the solidification process of slab. The results can promote the industrialization process of the soft-contact electromagnetic continuous casting technology.

电磁场作用下结晶器内保护渣的润滑行为是软接触电磁连铸改善铸坯表面质量的基础。本项目以软接触电磁连铸技术为背景，在自主开发的软接触电磁连铸试验平台上开展一系列研究。通过电磁场作用下保护渣冶金物性的研究，揭示保护渣熔化特性、黏度特性、析晶特性在电磁场作用下的演变规律；通过电磁场作用下弯月面处液渣的流动行为研究，掌握结晶器振动参数、浸入式水口参数、拉坯速度对弯月面处液渣流动行为的影响规律；通过软接触结晶器传热行为及其对铸坯的润滑行为研究，掌握软接触电磁连铸保护渣的传热行为及其对铸坯凝固过程的影响规律。本研究成果可推进软接触电磁连铸技术的产业化进程。

电磁场作用下结晶器内保护渣的润滑行为是软接触电磁连铸改善铸坯表面质量的基础。本项目以软接触电磁连铸技术为背景，在自主开发的软接触电磁连铸试验平台上开展一系列研究。通过研究电磁场对连铸保护渣黏度、热流及结晶矿相等特性影响，发现施加磁场后，保护渣黏度增大，平均热流密度增大；保护渣晶体析出种类未发生改变，但是晶体析出量或生长发生了变化。通过研究保护渣熔渣结构在有、无磁场及不同磁场强度下的变化，掌握了电磁场对保护渣微结构的影响规律，结果发现，磁场的作用影响了熔渣的结构，而对熔渣中分子、原子的堆叠方式没有产生太大影响，磁场强度越大，无序状态的离子团增多，熔渣黏度降低。通过构建软接触结晶器电磁场分布及焦耳热数学模型，探明了电磁场在结晶器内的衰减规律与电磁力、电磁压力及产生焦耳热的大小，以此研究对润滑行为的影响。通过建立焦耳热作用下软接触结晶器内钢液凝固传热数学模型，探明了有焦耳热作用时钢液与坯壳的传热、坯壳与结晶器的传热、结晶器与冷却水之间的传热、冷却水带走的热量以及有、无焦耳热时钢液单位时间放出的总热量和平均热流。建立了高频磁场下连铸保护渣润滑行为数学模型，应用该模型研究了电磁场作用下渣道宽度、弯月面高度、渣道动压、渣耗、摩擦力等对保护渣润滑行为的影响。结果发现，磁场的作用拓宽了保护渣渣道宽度，增大了弯月面高度，减小了因结晶器振动而产生的正压和负压，增大了渣耗量及减小了铸坯与结晶器之间的总摩擦力，使初始凝固点下移，改善了铸坯与结晶器之间的润滑。根据研究磁场强度的最佳值为40mT左右。采用多功能电磁连铸平台进行了电磁场作用下钢的连续浇铸试验，发现连铸保护渣消耗量基本与模型中的计算结果一致，进一步验证了高频磁场下连铸保护渣润滑行为数学模型的准确性，同时还发现在高频磁场作用下，铸坯表面质量得到显著改善，表面振痕明显减轻。本研究成果可推进软接触电磁连铸技术的产业化进程。