在連鑄過程中,為減小使用保護(hù)渣的結(jié)晶器內(nèi)壁與鑄坯的摩擦,必須對結(jié)晶器進(jìn)行振動。采用普通連鑄法時(shí),結(jié)晶器保護(hù)渣的壓力會周期性變化,在鑄坯表面沿澆注方向會形成被稱作“振痕”的周期性印痕,尤其是在澆注低碳鋼時(shí),在振痕的底部有時(shí)能看到被稱作“鉤狀結(jié)構(gòu)”的凝固尖端,非金屬夾雜物和氣泡被夾在鉤狀結(jié)構(gòu)里面,這有可能成為導(dǎo)致鑄坯和產(chǎn)品發(fā)生缺陷的原因。
采用電磁連鑄技術(shù)時(shí),在鋼液面的正下方附近安裝了圓筒形線圈,并在線圈中接通交流電,使鋼水和凝固坯產(chǎn)生感應(yīng)磁場和感應(yīng)電流,利用兩者的相互作用,使電磁場從結(jié)晶器對鋼水產(chǎn)生作用。這樣,可以使作用于初期凝固部分中的鋼水和凝固殼的鋼水靜壓得以緩和,使鋼水和結(jié)晶器之間的保護(hù)渣層的厚度擴(kuò)大,形成鋼水與結(jié)晶器之間的“軟接觸狀態(tài)”。
在“軟接觸狀態(tài) ”下,可以抑制保護(hù)渣壓力的周期性變化,使初期凝固部分形成緩冷卻狀態(tài),尤其是與因電磁場而產(chǎn)生的鋼水流動所具有的沖洗凝固殼的效果相結(jié)合,避免產(chǎn)生振痕和鉤形物,或使振痕深度明顯減小,抑制缺陷的產(chǎn)生,從而顯著提高鑄坯質(zhì)量。
但是,以往的電磁連鑄技術(shù)還存在一些問題。其中之一是因電磁場而產(chǎn)生的鋼水流動的速度會變得過大,鋼水面的形狀會在時(shí)間上和空間上變得不穩(wěn)定和不均勻,無法使?jié)沧⒎较蚧蚪Y(jié)晶器周向保持穩(wěn)定的“軟接觸狀態(tài)”,結(jié)果無法獲得電磁連鑄技術(shù)穩(wěn)定改善鑄坯質(zhì)量的效果。
在此情況下,日本有企業(yè)提出了脈沖電磁連鑄技術(shù)。這種脈沖電磁連鑄技術(shù)以數(shù)赫茲到數(shù)十赫茲的頻率向圓筒形線圈間歇通上交流電,并以此對初期凝固部分中的鋼水和凝固殼施加間歇的電磁場。由此可以減少投入鋼水中的動能,抑制因電磁場而產(chǎn)生的過快的鋼水流動速度。
日本新日鐵公司在八幡制鐵所板坯連鑄機(jī)上進(jìn)行了脈沖電磁連鑄試驗(yàn)。在實(shí)際板坯連鑄機(jī)中設(shè)置脈沖電磁連鑄用的電源、圓筒形線圈和結(jié)晶器,并將不銹鋼制容器插入結(jié)晶器內(nèi),然后將低熔點(diǎn)合金在熔融狀態(tài)下注入,間歇施加電磁場,對鋼液面的穩(wěn)定性進(jìn)行了評價(jià)。從間歇施加電磁場過程中低熔點(diǎn)合金的液面照片上可以確認(rèn)結(jié)晶器橫向的鋼液面均勻、穩(wěn)定。然后,采用上述設(shè)施,澆注了1200mm×250mm和1600mm×250mm的低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼。采用脈沖同步渦流式傳感器測定了鋼液面及自動控制鋼水的注入量。結(jié)果表明,在間歇施加電磁場時(shí),完全能夠穩(wěn)定控制鋼液面和鋼水注入量;至于其它的操作性能,與普通澆注相同,能進(jìn)行穩(wěn)定長時(shí)間澆注。對所獲連鑄板坯的質(zhì)量及整個(gè)板坯的振痕深度進(jìn)行了評價(jià),結(jié)果表明,鑄坯的表面性狀得到了明顯穩(wěn)定的改善。