机械工程学报

作者：王璞, 肖红, 沈厚发, 陈希青, 陈列, 兰鹏, 张家泉

单位：1. 北京科技大学冶金与生态工程学院 北京 100083;2. 湖南中科电气股份有限公司电磁中心 岳阳 414000;3. 清华大学材料科学与工程学院 北京 100084;4. 建龙北满特殊钢有限责任公司 齐齐哈尔 161041

关键词：高强齿轮钢,大圆坯连铸,M-EMS安装位置,结晶器液面波动,过热耗散；

基金：国家自然科学基金资助项目（U1860111）。

结晶器冶金对于特殊钢连铸过程凝固与后续产品质量至关重要。以高强齿轮钢42CrMo以铸代锻φ 650 mm特大断面圆坯连铸生产工艺为背景，基于三维电磁-流动-传热-凝固耦合模型，研究了结晶器电磁搅拌（Mold electromagnetic stirring，M-EMS）器安装位置对大圆坯连铸结晶器冶金行为的影响。结果表明，结晶器铜管磁屏蔽效应导致搅拌器安装位置越低，搅拌效率越高；电磁搅拌可显著减轻因水口侧孔射流冲刷所造成的坯壳生长不均匀性、强化钢液过热耗散，也会不同程度地增强液面波动。搅拌器位置由330 mm下移至730 mm三个代表性工况下，钢液面最大波高差降低2.5 mm，坯壳凝固前沿最大冲刷速度增加0.069 m/s，铸流中心钢液过热耗散位置后移0.159 m，结晶器出口坯壳厚度极差降低1.1 mm。综合认为，搅拌器安装位置在弯月面下约530 mm时，既有利于控制合适的液面波动与坯壳生长均匀性以改善铸坯表面质量，也有利于因钢液过热耗散促进等轴晶形成而提高大圆坯的中心质量。

来源：2021年第2期

《机械工程学报》期刊编辑部

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