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摘 要：本文分析了电磁连铸技术的现状及发展趋势，为电磁连铸技术走持续、稳定及健康的发展道路提供了一定的见解。
关键词：电磁连铸技术，现状，发展趋势
1、引言
电磁连铸技术是一项综合性的技术。其在连铸过程中進行应用是一项系统工程。因为其在实际生产的过程中存在一定的问题而需要进行发现和解决，所以需要对其进行深入的探索。由于电磁连铸技术和相关的学科进行交叉渗透，而且和科学技术的发展有着密切关系，因此其需要对技术研发的思路进行了解，以促进集成技术的进一步推广。在生产中，电磁连铸技术的冶金效果受多种因素影响，而且与装备和工艺密切相关。在电磁连铸技术的应用中，国外钢铁公司对其中的搅拌器的设计做了大量研究，既达到良好的冶金效果，又满足使用灵活方便的要求，而且能降低投资和生产维护成本。同时国外对脉冲电磁和中间包电磁技术的研究也有了新的进展。国内电磁连铸技术的研究虽然取得了显著的进步，但是电磁装备的设计与应用与国外还有差距。未来国内应当加大电磁装备的自主研究设计，以及加强原创性技术的研究，努力掌握核心技术，以提升企业的国际竞争力。
2、对电磁连铸技术现状的分析
电磁技术是20世纪70年代发展起来的连铸新技术。不同种类及安装位置的电磁技术，可以起到不同的改善铸坯质量的作用。其总体效果是：电磁搅拌能有效地改善铸坯内部组织结构，增加等轴晶比率，促进钢液中非金属夹杂物上浮，减少中心偏析和缩孔等缺陷。结晶器电磁制动则是为了实现高拉速而设计。其目的在于减小钢液的冲击深度和减轻对板坯窄面的冲击程度，利于夹杂物的上浮。多模式电磁搅拌能够产生加速力或制动力，或使钢水产生旋转运动，根据铸速的变化，加快或减小从浸入式水口流出的钢水流速。此外，其还出现了脉冲电磁技术以及中间包电磁控技术等，均起到了改善铸坯质量的作用。
2.1、电磁力效应在连铸过程中的应用
电磁力学效应是利用不同形式磁场发生装置，通过电磁感应实现能量无接触转换，将电磁能转换成钢液动能。连铸过程中的应用包括电磁搅拌、电磁制动、电磁软接触、电磁脉冲等。在金属流动的电磁控制中，电磁搅拌可加速、促进钢液流动，而电磁制动借助电磁力可抑制钢液流动。在铸坯初始凝固过程的电磁控制中，电磁软接触及电磁脉冲通过电磁力作用于铸坯初始凝固区域，改善结晶器的冷却效果，实现初始凝固控制。
2.1.1、金属流动的电磁控制
电磁搅拌使钢液所产生的强制流动增强了固一液界面的对流换热，减小了凝固前沿的温度梯度，促进了等轴晶形成。其已经成为钢铁企业提高铸坯质量及产品附加值的重要手段。
目前，国内的电磁搅拌技术在方坯连铸应用方面覆盖率较高，而且以结晶器电磁搅拌器为主。在生产中其多采用结晶器、二冷区和凝固末端搅拌组合方式。而板坯连铸电磁搅拌的应用尚不普及。其主要是二冷区电磁搅拌，而且板坯结晶器的电磁搅拌器仍需从国外引进闭。在对钢液流动的控制中，旋转型电磁搅拌用于方坯、圆坯和异型坯，对板坯及宽厚比大的矩形坯则采用线性电磁搅拌。
2.1.2、初始凝固过程的电磁控制
在电磁搅拌中，电磁力作用于整个熔体，通过使枝晶臂折断、破碎和增殖而影响枝晶生长过程。但由于电能效率低，二冷区搅拌有产生负偏析的趋势。因此，基于连铸坯表面缺陷产生的机理，将电磁力效应用于连铸坯初始凝固控制，以改善凝固组织和性能，成为冶金工作者的研究热点。
试验研究表明：采用高频电磁软接触连铸技术生产的铸坯表面光滑、内部晶粒细小。目前在铝、铜合金的连铸生产中已有应用。钢连铸主要面临电力供应及结晶器构造方面的问题。为此，研究人员通过施加间歇式磁场、脉冲磁场、调幅磁场，在取得相同功效的情况下节约了电力。但该技术的成本仍然偏高。
2.2、电磁热效应的应用
铸坯在连铸过程中存在不同程度的热损失，产生较大的温降，需要外部热源补偿钢液或铸坯温度，以提高产品质量、稳定生产。由于钢是电的良导体，感应加热的电能通过电磁感应传输给钢水，电磁感应加热也因此成为连铸生产主要的外部补热方式之一。
2.3、电磁检测的应用
不同材料由于性能电阻率、磁导率等物理特性差异，在磁场中产生不同的感应电流，通过感应线圈阻抗或感应电流检测即可实现连铸过程中金属、非金属及金属位移的检测。
2.4、应用现状
电磁技术发展迅速，其在连铸机上的应用研究始终属于活跃的领域，且已经被广泛应用于工业化生产。在理论研究方面，国内高校针对电磁技术数值模拟展开了诸多研究。其利用有限元软件，将铸坯凝固机理与电磁技术进行了有机的融合，而且研究成果对实际应用具有一定指导作用，即应用更具针对性。
在设备及现场应用方面，国内设备制造厂家协同钢铁企业进行了大量现场试验，研发具有自主知识产权的电磁设备，取代引进，而且在部分领域已达国际先进水平。
3、依靠技术进步，以促进电磁连铸技术的发展
3.1、国外电磁技术的研究进展
3.1.1、电磁搅拌
电磁搅拌的发展与用户对产品质量的要求密切相关。电磁搅拌已经成为先进钢铁企业生产高附加值产品、提高铸坯质量的重要措施。在电磁设备的优化设计方面，其主要是提高能量效率、增强搅拌效果、降低设备操作和维护费用等。
3.1.2、多模式电磁搅拌
多模式电磁搅拌是在同一台连铸机上将三种电磁搅拌功能（减速EMLS、加速EMLA和旋转EMRS）结合起来。该技术多应用于日本和韩国的钢厂。
JFE公司研制的“电磁液面加/减速器”（EMLA/EMLS），从中间包水口出口到结晶器窄面设置低频交变磁场，使作用于钢水的电磁力方向与磁场移动方向相同。该电磁设备主要由线圈和磁极构成，磁极沿着结晶器宽面移动。EMLA /EMLS钢流控制系统可以根据铸速的变化，加快或减小从浸入式水口流出的钢水的流速，保证钢水流经结晶器窄面的“死角”处。
3.2、国内电磁连铸技术的发展
国内高校及钢厂对电磁设备在使用过程中的参数优化设置开展了深入研究。其通过模型计算等方法分析制定最佳的工艺参数，使设备处于最佳工作状态，进而达到减少铸坯皮下气泡、内部裂纹和非金属夹杂物，改善铸坯中心偏析和疏松等目的，即为高附加值钢种的开发及产品质量的提升奠定了基础。中钢公司采用三维有限元分析+对磁通量通道建模的方式，计算出磁通的发散情况和实际有效利用的磁通量大小，以及电流、钢水渗透性、电导率、定子尺寸、结晶器铜板厚度等参数对电磁力的影响，从而确定合适的磁场强度。
已经用于“线性感应型”电磁搅拌器电磁力的分析预报，提高了搅拌效率，有利于搅拌器的日常操作和维护。某钢厂对电磁冶金技术也开展了前沿性研究，而且取得了良好的效果。其在中间包应用脉冲电磁技术对钢水进行处理。处理结果表明：铸坯中心等轴晶的比例增大，即改善了铸坯质量。
目前国内生产中应用的电磁装备主要从国外引进。其对装备的自主设计和制造与国外还有差距。在实际生产中，其应当在提高装备冶金效果的同时，尽力简化装备操作、降低装备运行及维护费用等。
4、结束语
随着连铸技术的不断发展，人们对连铸的质量越来越重视。市场经济的发展使市场竞争日益激烈，而且各种用户对铸坯的质量有了更高的要求。如何提高铸坯质量已经成为连铸生产中研究的重要问题。连铸过程中的技术对连铸质量也有着直接的影响。因为电磁连铸技术能显著减少铸坯缺陷、保证连铸高效稳定运行，所以其在国内外冶炼、连铸以及检测等冶金领域普遍的应用。电磁连铸技术为改善铸坯质量的研究提供了强有力的技术支持，而且已成为提升连铸产品质量的重要保障。
参考文献
[1]程常桂等.连铸坯初始凝固控制技术的发展[J].连铸.2014（01）：15-21;
[2]肖红等.连铸结晶器电磁搅拌技术的新发展[C].中国陕西西安：2015;
[3]苏旺等.方坯连铸凝固末端电磁搅拌工艺优化的数值模拟[J].东北大学学报（自然科学版）.2013（05）：673-678;
作者简介：李永平（1981.09.28），男，助理工程师，主要从事铝及铝合金加工装备的管理及技术研发的工作。
关键词：电磁连铸技术，现状，发展趋势
1、引言
电磁连铸技术是一项综合性的技术。其在连铸过程中進行应用是一项系统工程。因为其在实际生产的过程中存在一定的问题而需要进行发现和解决，所以需要对其进行深入的探索。由于电磁连铸技术和相关的学科进行交叉渗透，而且和科学技术的发展有着密切关系，因此其需要对技术研发的思路进行了解，以促进集成技术的进一步推广。在生产中，电磁连铸技术的冶金效果受多种因素影响，而且与装备和工艺密切相关。在电磁连铸技术的应用中，国外钢铁公司对其中的搅拌器的设计做了大量研究，既达到良好的冶金效果，又满足使用灵活方便的要求，而且能降低投资和生产维护成本。同时国外对脉冲电磁和中间包电磁技术的研究也有了新的进展。国内电磁连铸技术的研究虽然取得了显著的进步，但是电磁装备的设计与应用与国外还有差距。未来国内应当加大电磁装备的自主研究设计，以及加强原创性技术的研究，努力掌握核心技术，以提升企业的国际竞争力。
2、对电磁连铸技术现状的分析
电磁技术是20世纪70年代发展起来的连铸新技术。不同种类及安装位置的电磁技术，可以起到不同的改善铸坯质量的作用。其总体效果是：电磁搅拌能有效地改善铸坯内部组织结构，增加等轴晶比率，促进钢液中非金属夹杂物上浮，减少中心偏析和缩孔等缺陷。结晶器电磁制动则是为了实现高拉速而设计。其目的在于减小钢液的冲击深度和减轻对板坯窄面的冲击程度，利于夹杂物的上浮。多模式电磁搅拌能够产生加速力或制动力，或使钢水产生旋转运动，根据铸速的变化，加快或减小从浸入式水口流出的钢水流速。此外，其还出现了脉冲电磁技术以及中间包电磁控技术等，均起到了改善铸坯质量的作用。
2.1、电磁力效应在连铸过程中的应用
电磁力学效应是利用不同形式磁场发生装置，通过电磁感应实现能量无接触转换，将电磁能转换成钢液动能。连铸过程中的应用包括电磁搅拌、电磁制动、电磁软接触、电磁脉冲等。在金属流动的电磁控制中，电磁搅拌可加速、促进钢液流动，而电磁制动借助电磁力可抑制钢液流动。在铸坯初始凝固过程的电磁控制中，电磁软接触及电磁脉冲通过电磁力作用于铸坯初始凝固区域，改善结晶器的冷却效果，实现初始凝固控制。
2.1.1、金属流动的电磁控制
电磁搅拌使钢液所产生的强制流动增强了固一液界面的对流换热，减小了凝固前沿的温度梯度，促进了等轴晶形成。其已经成为钢铁企业提高铸坯质量及产品附加值的重要手段。
目前，国内的电磁搅拌技术在方坯连铸应用方面覆盖率较高，而且以结晶器电磁搅拌器为主。在生产中其多采用结晶器、二冷区和凝固末端搅拌组合方式。而板坯连铸电磁搅拌的应用尚不普及。其主要是二冷区电磁搅拌，而且板坯结晶器的电磁搅拌器仍需从国外引进闭。在对钢液流动的控制中，旋转型电磁搅拌用于方坯、圆坯和异型坯，对板坯及宽厚比大的矩形坯则采用线性电磁搅拌。
2.1.2、初始凝固过程的电磁控制
在电磁搅拌中，电磁力作用于整个熔体，通过使枝晶臂折断、破碎和增殖而影响枝晶生长过程。但由于电能效率低，二冷区搅拌有产生负偏析的趋势。因此，基于连铸坯表面缺陷产生的机理，将电磁力效应用于连铸坯初始凝固控制，以改善凝固组织和性能，成为冶金工作者的研究热点。
试验研究表明：采用高频电磁软接触连铸技术生产的铸坯表面光滑、内部晶粒细小。目前在铝、铜合金的连铸生产中已有应用。钢连铸主要面临电力供应及结晶器构造方面的问题。为此，研究人员通过施加间歇式磁场、脉冲磁场、调幅磁场，在取得相同功效的情况下节约了电力。但该技术的成本仍然偏高。
2.2、电磁热效应的应用
铸坯在连铸过程中存在不同程度的热损失，产生较大的温降，需要外部热源补偿钢液或铸坯温度，以提高产品质量、稳定生产。由于钢是电的良导体，感应加热的电能通过电磁感应传输给钢水，电磁感应加热也因此成为连铸生产主要的外部补热方式之一。
2.3、电磁检测的应用
不同材料由于性能电阻率、磁导率等物理特性差异，在磁场中产生不同的感应电流，通过感应线圈阻抗或感应电流检测即可实现连铸过程中金属、非金属及金属位移的检测。
2.4、应用现状
电磁技术发展迅速，其在连铸机上的应用研究始终属于活跃的领域，且已经被广泛应用于工业化生产。在理论研究方面，国内高校针对电磁技术数值模拟展开了诸多研究。其利用有限元软件，将铸坯凝固机理与电磁技术进行了有机的融合，而且研究成果对实际应用具有一定指导作用，即应用更具针对性。
在设备及现场应用方面，国内设备制造厂家协同钢铁企业进行了大量现场试验，研发具有自主知识产权的电磁设备，取代引进，而且在部分领域已达国际先进水平。
3、依靠技术进步，以促进电磁连铸技术的发展
3.1、国外电磁技术的研究进展
3.1.1、电磁搅拌
电磁搅拌的发展与用户对产品质量的要求密切相关。电磁搅拌已经成为先进钢铁企业生产高附加值产品、提高铸坯质量的重要措施。在电磁设备的优化设计方面，其主要是提高能量效率、增强搅拌效果、降低设备操作和维护费用等。
3.1.2、多模式电磁搅拌
多模式电磁搅拌是在同一台连铸机上将三种电磁搅拌功能（减速EMLS、加速EMLA和旋转EMRS）结合起来。该技术多应用于日本和韩国的钢厂。
JFE公司研制的“电磁液面加/减速器”（EMLA/EMLS），从中间包水口出口到结晶器窄面设置低频交变磁场，使作用于钢水的电磁力方向与磁场移动方向相同。该电磁设备主要由线圈和磁极构成，磁极沿着结晶器宽面移动。EMLA /EMLS钢流控制系统可以根据铸速的变化，加快或减小从浸入式水口流出的钢水的流速，保证钢水流经结晶器窄面的“死角”处。
3.2、国内电磁连铸技术的发展
国内高校及钢厂对电磁设备在使用过程中的参数优化设置开展了深入研究。其通过模型计算等方法分析制定最佳的工艺参数，使设备处于最佳工作状态，进而达到减少铸坯皮下气泡、内部裂纹和非金属夹杂物，改善铸坯中心偏析和疏松等目的，即为高附加值钢种的开发及产品质量的提升奠定了基础。中钢公司采用三维有限元分析+对磁通量通道建模的方式，计算出磁通的发散情况和实际有效利用的磁通量大小，以及电流、钢水渗透性、电导率、定子尺寸、结晶器铜板厚度等参数对电磁力的影响，从而确定合适的磁场强度。
已经用于“线性感应型”电磁搅拌器电磁力的分析预报，提高了搅拌效率，有利于搅拌器的日常操作和维护。某钢厂对电磁冶金技术也开展了前沿性研究，而且取得了良好的效果。其在中间包应用脉冲电磁技术对钢水进行处理。处理结果表明：铸坯中心等轴晶的比例增大，即改善了铸坯质量。
目前国内生产中应用的电磁装备主要从国外引进。其对装备的自主设计和制造与国外还有差距。在实际生产中，其应当在提高装备冶金效果的同时，尽力简化装备操作、降低装备运行及维护费用等。
4、结束语
随着连铸技术的不断发展，人们对连铸的质量越来越重视。市场经济的发展使市场竞争日益激烈，而且各种用户对铸坯的质量有了更高的要求。如何提高铸坯质量已经成为连铸生产中研究的重要问题。连铸过程中的技术对连铸质量也有着直接的影响。因为电磁连铸技术能显著减少铸坯缺陷、保证连铸高效稳定运行，所以其在国内外冶炼、连铸以及检测等冶金领域普遍的应用。电磁连铸技术为改善铸坯质量的研究提供了强有力的技术支持，而且已成为提升连铸产品质量的重要保障。
参考文献
[1]程常桂等.连铸坯初始凝固控制技术的发展[J].连铸.2014（01）：15-21;
[2]肖红等.连铸结晶器电磁搅拌技术的新发展[C].中国陕西西安：2015;
[3]苏旺等.方坯连铸凝固末端电磁搅拌工艺优化的数值模拟[J].东北大学学报（自然科学版）.2013（05）：673-678;
作者简介：李永平（1981.09.28），男，助理工程师，主要从事铝及铝合金加工装备的管理及技术研发的工作。