固态炼钢用双辊连铸机直接把铁水制成铸铁板带，再通过气固反应进行脱碳，其中铁水通过铁水预处理调整铸铁板带的最终化学成分，此过程省去了转炉炼钢和炉外精炼等工序，大幅度减少了工业气体的排放和能耗。近几年，双辊连铸生产铸铁板带的研究已经取得了很大的进展，成功生产出0.5～3mm厚的铸铁板带，双辊连铸生产碳含量为5%的钢带已经实现工业化生产。高炉长流程由铁矿石冶炼为钢材的过程中需经历反复的还原、氧化过程，金属液的氧势为πO=RTlnpO2，pO2为金属液溶解氧反应氧的分压，R为常数，T为金属液温度，该过程氧势变化。高炉冶炼铁水经过铁水预处理、转炉吹炼、炉外精炼、连铸连轧后成材。在转炉冶炼吹氧脱碳过程中，氧气在液态Fe中的溶解度很高，导致脱碳后钢液氧势很高，需加合金脱氧及氩气搅拌脱除部分夹杂物和气体后进行连铸，此流程工序节点多，冶炼成本较高，所排放的工业气体巨大。即便如此，钢中尚存在一定量夹杂物和气体，从而对钢的质量造成很大的影响。由于氧在固态铁中的溶解度极低，固态脱碳这一新工艺有效地避免了夹杂物和气泡的产生，且在脱碳过程中排放有害气体较少，便于回收利用。固态炼钢工艺流程的氧势变化。由高炉生产的铁水，经铁水预处理调整成分后，直接由双辊连铸等薄板带连铸设备固化，再在高温加热条件下，以气－固反应的形式脱除铁薄带中的碳至所需水平。由于传统炼钢过程中夹杂物和气泡主要来于铁水的氧化过程，而工艺脱碳过程中又省去了高强度吹氧和铁合金脱氧，所以避免了钢中夹杂物和气泡的生成。
2固态脱碳研究
已取得的成果固态脱碳主要是气－固化学反应脱碳和碳在固体内部扩散迁移相结合的冶金物理化学过程。一般情况下，对于气固两相反应脱碳，碳在固相中的扩散过程为反应的限制性环节。固态脱碳借鉴取向硅钢脱碳退火机制，在一定温度下，通入加湿N2+H2形成弱氧化气氛，钢材内部C扩散至表面与气相中的H2O发生可逆反应，来脱除钢中C元素
3结束语
在炼钢的整个工艺过程中，连铸生产是轧钢生产的前道工序，也是炼钢生产中的重要环节。在现代冶金企业中，连铸生产对炼钢生产的重要性越来越凸显。一般来说，连铸生产工艺主要包括钢包中间包结晶器二次冷却拉坯矫直切割辊道输送推钢机铸坯。从某种程度上说，连铸技术的发展和应用对于钢铁企业来说是十分重要的，它改变了以往炼钢车间的生产流程，使车间生产更为自动化和连续化，信息技术也有了广泛应用，使生产质量大幅提高。另外，连铸技术的迅速发展，对冶金行业内的其它行业起到了推动和促进作用，对企业产品结构调整和组织结构优化发挥了重要作用。
一、我国连铸技术的发展状况
连铸，即连续铸钢（ContinuousSteelCasting）的简称。钢铁厂生产各类钢铁产品的过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连铸法。而在20世纪50年代，在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，以及节约能源等显著优势。这种把液态钢水经连铸机直接铸造成成型钢铁制品的工艺相比于传统的先铸造再轧制的工艺大大缩短了生产时间，提高了工作效率。到了80年代，连铸技术作为主导技术逐步得到完善，并在世界各地主要产钢国得到大幅应用。到了90年代初，世界各主要产钢国已经实现了90％以上的连铸比。中国则在改革开放后才真正开始了对国外连铸技术的消化和移植，到90年代初中国的连铸比仅为30％。近年来，连铸技术在我国一直作为部级重点课题项目进行研究。高度的自动化有助于生产出无收缩铸件，但如果液态金属事先不除尽杂质，在铸造过程中就会出现问题。氧化是液态金属杂质的主要来源，气体、矿渣或不溶合金也可能卷入液态金属。为防止氧化，金属应尽量与大气隔离。在中间包，任何夹杂物（包括气泡及其他矿渣或氧化物或不溶合金）也可能被夹杂在渣层。目前国际上铸铁型材已广泛应用于制造液压阀体、高耐压零件、齿轮、轴、柱塞、印刷机辊轴及纺织机零部件。在汽车、内燃机、液压、机床、纺织、印刷、制冷等行业已有广泛用途。
二、连铸技术
1．连铸工艺的优点
连铸的生产过程是一个连续动态的过程，钢液将潜热和显热释放出来，凝固成有规则的铸坯形式。钢在这一过程中完成由液态向固态的转变。这一过程较为复杂，钢内部的热量、动量和质量，在传输过程中发生了一定的相变过程，通过应力和外力作用产生形变过程，这一过程相互影响，往耦合进行。同传统的模铸—初轧开坯的工艺相比，连铸工艺有其自身的工艺特点：
（1）极大地简化生产工艺流程。原有的模铸工艺从脱模、整模、钢锭均热到开坯，极大地增大了生产投资，据有关报道，采用连铸工艺进行生产，占地面积可减少30%，操作费用可节省40%，基建投资可节省40%，耐火材料的消耗可减少15%。
（2）在很大程度上提高金属的收得率。一方面，连铸生产使钢坯的切头切尾损失大幅度降低；另一方面，通过连铸生产，产品更容易接近最终产品，不再使用原有模铸工艺中的加热开坯环节，将金属损失进一步减少，有效地提高金属的收得率。
（3）有效地降低生产过程中的能耗，避免钢锭开坯加热过程中的燃料消耗，总体减少消耗近一半。
（4）提高生产过程中的自动化控制及机械化控制水平，提高劳动生产率，为现代化企业升级改造创造条件。
2．主要工艺参数连铸机的主要工艺参数决定了产品规格和设备性能，同时也是机械设计和设备选型的重要依据，现将主要工艺参数介绍如下：
（1）铸坯断面。铸坯断面是确定连铸机功能要求与机型选择的重要参考数据。我们不但要考虑炼钢炉的容量大小和连铸机的生产能力，同时要兼顾轧钢机的规格同连铸坯断面之间的联系，以保证生产出合格质量产品的同时保证其断面最小最经济。
（2）拉速。在连铸机生产过程中，拉速(m/mim)或注速(kg/(min•流))是衡量连铸机生产能力的重要标志，也是生产过程中操作人员的主要控制参数，其速度受到铸坯质量(内裂、偏析)、安全浇注(防止漏钢)、设备条件(冶金长度)等多重因素影响。
（3）冶金长度。冶金长度就是我们日常所说的铸坯的液心长度。通常在最大拉速并且浇注最厚连铸坯过程中，钢液从结晶器液面位置到全部凝固完全的距离。它是影响弧形连铸机半径和二次冷却区长度的最为重要的工艺参数。
（4）弧形连铸机的半径（外弧半径）。它是影响铸坯厚度和设备高度的重要参数。
（5）铸机流数。在钢包容量固定的前提下，一旦拉速、铸坯断面、浇注时间确定后，可以计算出铸机流数，进一步协调连铸和冶炼的匹配关系。
三、薄带连续铸轧
薄板坯连续铸轧是将热轧同薄板坯铸造联系在一起进行，也就是金属凝体在连铸机生产过程中通过结晶器使金属凝体凝固成薄板坯，之后的工序为通过连轧机最终轧成板材，实际上轧钢和铸造是两种独立的工序。薄板坯连续铸轧工艺从本质上将传统的钢材生产方法进行改变，避免了热轧、粗轧、连铸及相关的加热切头等相关工序，直接将金属液体凝固成型，将轧制和铸造过程结合在一起，极大地缩短了工艺流程，有效地减少了能源消耗，降低了生产成本。
四大展会产生协同效应
四大展会均为行业重要盛会，展会突出展现其卓越的国际化特色，重点关注金属及金属加工工艺高新技术。届时，位于杜塞尔多夫展览中心的12个展馆预计将迎来2000家参展商携最新技术及领先创新成果到场参展。
2011年，四大展会共吸引79000名专业观众。针对往届展会观众的分析显示，展会获得专业人士首肯，97%的观众给予高度评价。与此同时，参展观众在各自企业身居要职，拥有较高权威：80%的观众直接参与公司采购环节。展会具备国际性特色：54%的观众来自欧洲与海外国家，这体现出全球业界对该展领先地位的认可。对于相关行业的从业人士而言，参加国际铸造展览会暨技术论坛、国际冶金技术展览会暨学术会议、国际热处理展览会暨技术论坛及国际精密铸件展览会暨技术论坛四大展会具有重要意义。届时，位于杜塞尔多夫展览中心的12个展馆预计将迎来2000家参展商携最新技术与领先创新成果到场参展。
2015年“璀璨的金属世界”四大展会目前预订形势良好，势必成为年度最佳贸易展会之一。与往届相同，GIFA国际铸造展览会暨技术论坛规模居四大展会之首，其虽历经约60年的发展历史，但仍散发着无限活力。10～13号展馆与15～17号展馆以信息全面的图表为导览，展会布局和结构一目了然。简洁易懂的图示指南为寻找特定展区提供便利。GIFA展会分布如下：11号展馆为铸造和设备，12号展馆为门控与进料技术以及铸造化学品，15～17号展馆展出花型、模具和型芯制造、铸造机械与设备展品。
阳城县位于山西省境内南端中段，古称东泽，唐武德初治泽州，天宝年间改阳城县。在晋中商人尚未兴起之前，潞商就已活跃在这里。阳城盛产铁矿石，富矿含铁可达50％以上，而潞商的崛起恰恰始于盐铁、铁粮的交换。地处河南、晋中、晋南交通要冲的地理优势则加速了潞商的发迹，并很快成为一个地区性的商业集团，到武宗正德年间，潞商已经成为了大明朝举足轻重的商帮。阳城犁镜作为当地名牌产品之一，也随着潞商的脚步远销各地。
阳城犁镜的铸造在明清之际已甚兴盛，直到上世纪80年代，依然伴随着农耕社会下庄户人家的生活。犁镜用来翻土成垅。是耕犁上必备的重要部件。阳城犁镜因质地坚硬、利土、不沾土、耕作轻便。成为广大农民喜爱的名牌产品，最盛时有犁炉数十座，年产七十余万片，有四百多个品种，除供应国内各地区外，还远销朝鲜、日本、尼泊尔、不丹等国。
上世纪末，阳城犁镜冶铸作坊已全部停产，匠人们和铸炼设备散失严重。
冶铸典范
上世纪60年代，太原理工大学曾对阳城生铁冶铸技艺做了实地考察和理化分析。上世纪80年代初。中国科学院自然科学史研究所和北京科技大学冶金史研究所又相继进行了实地考察。
阳城犁镜的制作技艺为何引起如此之高的关注，仅仅因为远销各地吗?
中国科学院研究员华觉民在关于阳城生铁冶铸技艺的报告中说，阳城犁镜铁范铸造在明清之际已臻成熟，其原型可上溯到汉代。从泥范翻制铁范，再用铁范铸作犁镜。具有自成体系的完整的工艺规范，堪称中国式铁范铸造的“活化石”。
早在公元前六世纪的春秋时期，中国就发明了生铁冶铸技术，比西方要早两千年。中国古代使用的是复式的钢铁技术路线。生铁可以直接铸造铁器，或者经高温处理成为可锻铸铁；也可以把生铁炒成熟铁，或者用生铁和熟铁合炼成钢也就是灌钢。西方古代的钢铁技术比较简单，海绵铁经锻打成为熟铁，再锻成铁器件或者渗碳成为钢件。
这两项技术对人们的生活有何影响?与我们最息息相关的就是饮食习惯的形成。最迟从汉代起。中国就能用生铁成批铸造铁锅。欧洲古代只有熟铁，只打造平底锅。因此，中国人用铁锅炒菜，欧洲人用平底锅煎牛排。
正是因为中国人很早就会冶炼生铁，从而涌现出铁范铸造、可锻铸铁、炒铁、灌钢等一系列领先于西方的重大发明。而山西阳城的犁炉炼铁即是中国生铁冶炼技术的代表作，又是中国古人智慧结晶的活态传承。
一脉相承
阳城县文化馆馆长上官小军。一直关注着当地这项技艺的保护与传承。冶铸术的传人年龄大多在60岁以上，集中在横河、蟒河一带。
“前些年，我们经常去那里演出，晚上演出结束后，四周的大山上就会闪起点点火光。忽隐忽现，都是犁炉社在生产。”上官小军说，“以前。一个犁炉社得二三十个人轮班干。后来，犁镜卖不出去了。老匠人们渐渐失散，都以种地为生，生活状况很窘迫。”
他说，如今再恢复生产已经不可能了。老匠人们大多已经辞世，最年轻的也六十多岁了，“不用说生产，就是能清楚的讲述工艺流程的，也只剩一位老人了。”
上官小军所讲的这位老人就是阳城生铁冶铸技艺的传承人吉抓住。吉抓住18岁就到犁炉社干活，师傅是他的舅舅张明锁，曾在马甲、红炉等地任炉头。
1961年，吉抓住小学毕业后就回村务农。因为犁镜社都是在农闲的时候，也就是大冬天，才开始生产，吉抓住曾跟姥爷在犁镜社学习过简单工艺。“厂都建在深山里，冬天山里下大雪，就在雪地垫上厚厚的土，再在上面搭草棚子住。一进山就是好几个月，炉子白天黑夜都不能断火。吃的粮食、蔬菜都是让人用毛驴和骆驼从村里一点一点运进山里。”他说。后来，他正式拜舅舅张明锁为师，开始学徒生涯。
“北有犁炉，南有苏炉”，浇铸犁镜的原铁水由犁炉熔炼。一座犁炉可连续开炉30至90天。俗称30至90火。所用优质铁矿石来自窝子矿，它们品位很高，含铁量在50％以上，硫、磷含量很低。
做犁镜最关键的人是看火师傅。张明锁见外甥吉抓住挺聪明，也好学，就决定培养他当看火师傅。犁炉传统上用晋城所制风箱鼓风，铁水温度约1300~。铁水成分的炉前控制，俗称“看火色”和“看水色”。前者是依据出铁口喷出的火苗和炉缸内铁水情况，来判断炉况和铁水成分是否合格。后者是用长柄小铁勺舀出些许铁水，以嘴轻吹表面，从色泽来判断含碳量的高低。
“水色直接关系到犁镜制作能不能成功，最初没经验，吹时铁水四溅，帽子上烧下不少的洞。”吉抓住说。“更累人的是浇铸铁水，一个舀勺15公斤，一勺铁水40公斤。每浇铸一勺不能超过5秒，技术要求十分的高。”
勤奋让吉抓住在不到一年的时间，就学会了制作犁镜的全套技术。1977年秋天，舅舅去世，吉抓住正式担起了看火师傅的担子。
封存历史
从1980年代开始。伴随着机耕的推广和国家的环保政策，阳城犁镜生产逐渐菱缩。
浇铸犁镜的矿石入炉前，须经过焙烧、破碎和筛分，焙烧时间长达30小时，以去除硫份。吉抓住说，烧要以木炭为燃料和还原剂，烧制木炭的最好原材料为江木，但是江木生长期长，砍伐七八年后才能达到恢复期，最快也得三五年，所以到了1984年，犁镜制作就全面停产了。
上世纪80年代初，中国科学院自然科学史研究所和北京科技大学冶金史研究所在实地考察后，对其学术价值和抢救保护的重要性作了充分论证。他们一致认为：作为阳城生铁冶铸技艺代表作的犁镜，其技艺传授、行业习俗、工具设备、作业运行乃至作坊布局，既有浓厚的乡土气息。又蕴含着丰富的人文内涵。
关键词：含铝钢；短流程；生产实践；LF精炼工艺；CAS吹氩工艺文献标识码：A
中图分类号：TF764文章编号：1009-2374（2017）11-0344-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.175
目前炼钢厂生产含铝钢艺普遍采用的工艺路线为：铁水预处理转炉CASLF连铸。含铝钢钢水在铸机的可浇性主要依靠LF精炼来进行保证。通过LF精炼处理使含铝钢水中的Al2O3、CaS等得到有效的去除。为进一步降低含铝钢的生产成本，我们通过对铁水脱硫工艺的强化、转炉冶炼脱氧合金化工艺的优化、出钢造渣工艺的改进和CAS吹氩工艺优化等措施实现了含铝钢LF工艺的取消，达到短流程生产含铝钢的目标。
1CAS吹氩工艺生产含铝钢的难点
生产含铝钢使用的脱氧剂一般为铝块、铝粒、铝线等铝制品。使用铝制品脱氧会在钢水中产生大量的Al2O3。Al2O3的熔点在2050℃左右，它与钢水的润湿角为0°，钢水与Al2O3的界面涨力较大，Al2O3有相互聚群倾向，两个10mAl2O3夹杂粘结只需要0.03s，粘附力很大且粘附后有足够的强度，因此会导致钢水的纯净度变差，在浇钢过程中Al2O3夹杂物会粘附在2中保水口内壁造成钢水流动性变差，严重的会导致连铸机絮流停机
断浇。
仅通过CAS吹氩精炼工艺生产含铝钢的难点主要是钢中Al2O3含量高和钢水温度可控性差，导致钢水在铸机的可浇性差和铸坯质量不稳定，实现CAS吹氩工艺连续多炉次或整浇次生产含铝钢额难度极大。钢水在CAS站的精炼处理时间一般只有LF炉处理时间的1/5～1/3，使水中Al2O3夹杂物无较为充分的上浮时间，对Al2O3夹杂物的去除不利，同时无法实现钢水提温处理，对连续多炉次保证在铸机的浇注温度不利。
2CAS吹氩短流程生产含铝钢的实践
2.1铁水脱硫工艺强化
为实现仅通过CAS吹氩精炼工艺生产含铝钢，减轻S高产生CaS对钢水可浇性和质量的影响，特对铁水脱硫工艺进行了强化，对铁水进入转炉的S含量要求直接按照钢种要求的S含量进行控制，杜绝转炉冶炼终点S过高的现象出现。
2.2转炉冶炼控制方面
转炉冶炼过程中通过过程枪位和氧压控制，优化冶炼过程的化渣效果，减少因冶炼过程不稳定导致的钢中夹杂物过多的情况，同时对转炉底吹通过在冶炼中后期适当加大底吹氩气流量的方式提高终点钢水的均匀性。转炉冶炼终点控制方面确保钢水不过氧化降低夹杂物总量，对转炉出钢温度进行适当提高，减少LF精炼工艺，提高30℃～40℃，使出钢温度达到1680℃～1710℃，补偿后续钢水在CAS站处理过程中的温度损失。仅通过CAS吹氩工艺生产含铝钢的转炉终点C、终点O和出钢温度控制具体见表1所示。
2.3出钢过程脱氧合金化
脱氧合金化方面主要的工艺优化为：（1）优化脱氧剂铝块的加入时机，由正常走LF炉工艺的随常规硅锰合金一起加入调整为在常规硅锰合金加入的中后期加入，将钢中的氧先通过常规合金中的Si、Mn元素进行初步脱氧，然后再加入Al对钢水进行深脱氧处理，减少脱氧产物中Al2O3夹杂物的产生量，减轻CAS精炼过程中Al2O3上浮去除的处理负担；（2）在出钢过程中对钢水采用渣洗处理，利用出钢过程中钢水良好的动力学条件加入石灰和萤石的混合料进行造渣处理，使钢包顶渣在精炼过程中才能进行夹杂物吸附去除的功能在脱氧合金化后期钢包顶渣化好后就能开始进行，对减少CAS吹氩过程中夹杂物上浮处理的时间有利；（3）强化出钢过程中的全程出钢吹氩工艺，使合金能够得到快速均匀化、渣料能够得到尽早融化；（4）在出钢过程中对AL的加入量进行量化控制，以出钢碳和出钢氧为依据，根据终点氧化性和冶炼钢种的合金加入量合理控制Al的总加入量。在出钢后钢水成分基本均匀的情况下Al含量能够控制在钢种成分要求Al含量上限的0.020%～0.040%，避免在CAS吹氩过程中因Al含量过低导致的补Al操作。
2.4CAS吹氩精炼处理
CAS站的精炼处理的重点为吹氩精炼处理，根据夹杂物状态在CAS吹氩处理前期通过强吹氩的方式进行大型夹杂物的快速上浮去除处理，后期通过软吹氩的方式对微型夹杂物进行上浮去除处理。在实际生产中后期软吹处理时间对钢水在铸机的流动性控制影响明显。正常通过CAS吹氩精炼实现短流程含铝钢生产工艺时软吹氩时间一般为强吹氩时间的2～3倍。另外，在CAS精炼处理软吹氩前对钢水进行钙处理，通过钙处理改变钢中Al2O3夹杂物形态使其球状化，防止在铸机浇注过程中堵塞水口。
2.5铸机生产方面
铸机生产方面主要为保护浇注和拉速控制。保护浇注上确保进行大包的保护浇注并通过密封垫和氩气进行密封保护，同时大包钢水注流先实施套管保护再开浇注流浇注的方式，降低钢水浇注过程中的二次氧化。拉速控制方面，根据不同钢种进行不同拉速的恒速拉钢控制，降低因拉速波动导致的铸坯质量波动的问题。
3实践效果
（1）通过上述工艺的优化的改进，仅通过CAS精炼工艺短流程生产的含铝钢实现了整浇次的连续浇注生产，单浇次连续浇注生产最高炉次达到19炉，能够满足正常的整浇次生产处理要求；（2）通过CAS吹氩精炼短流程工艺生产的含铝钢的铸坯在低倍质量控制上能够控制在A级1.5以内，铸坯物裂纹、疏松等缺陷，铸坯质量控制良好；（3）通过CAS吹氩精炼短流程工艺的实施，节约了含铝钢LF炉精炼的生产成本，对降低生产成本效果明显。
参考文献
关键词：电磁搅拌技术；冶金行业；钢铁；质量；电磁力
中图分类号：TF777文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）07-0043-04
0引言
早在19世纪六七十年代，亚瑟和达勒恩就提出了以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸概念。亚瑟倡导采用底部敞开、垂直固定的厚壁铁结晶器与中间包相连，施行间歇式拉坯。而达勒恩则提出采用固定式水冷薄壁铜结晶器施行连续拉坯、二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂直存放装置。到20世纪二三十年代，连铸过程开始广泛运用于有色金属行业，尤其是铜和铝。连铸技术迅速发展起来。随着连铸技术的发展和广泛应用，连铸坯的质量和品质受到了人们的广泛关注，提高连铸坯的质量成为连铸生产中重点关注的问题之一。而电磁搅拌技术运用于连铸生产可以有效控制钢液凝固过程中的流动、传热、传质等现象，可以有效改善连铸坯的内部组织结构和表面质量，提高连铸坯质量。因此，连铸电磁搅拌技术成为国内外学者研究的热点。
我国独立进行连铸电磁搅拌技术研究始于20世纪70年代，以自主开发为主。到了80年代中期，改革开放逐渐深入，开始引进特殊钢连铸机和板坯连铸机，引进各种类型的电磁搅拌装置。经过三四十年的吸收和研究，我国的连铸电磁搅拌技术得到了长足发展，目前已经能完全自主承担搅拌器的设计、生产、应用，但是，电磁搅拌器的线圈却仍旧依赖进口，提高其使用寿命是当前连铸电磁搅拌技术发展的重要内容之一。
电磁搅拌器在运转过程中，线圈会发热，必须使用循环水降温，而线圈长期浸泡在循环水中或是经受循环水的冲刷，很容易导致线圈表面的防水膜和绝缘膜损坏、失效，进而导致漏电现象的发生。当漏电电流超过一定控制值时，必须及时修复线圈。因此，利用新技术延长线圈使用寿命成为连铸电磁搅拌技术发展的重要方向之一。
1连铸电磁搅拌技术
连铸电磁搅拌技术可以有效提高连铸坯的质量和品质，其原理是：当连铸坯中的液态金属通过交变磁场时，电磁搅拌就通过不同形式的磁场发生装置使液态金属产生感生电流，而感生电流又与磁场的感应强度发生一定的作用，并产生电磁力，而电磁力就控制连铸过程中钢水的流动、传热、传质等现象，提高钢的清洁度，有效扩大连铸坯的等轴晶区，消除其中心疏松或是中心缩孔，从而达到优产的目的，生产出更多高质量连铸坯，生产出更多高质量钢材。从安装位置不同角度来说，连铸电磁搅拌装置可以分成以下五种类型：
1.1结晶器电磁搅拌装置，又称为M-EMS。这种搅拌器适用于当前市场上所有型号的连铸机，主要作用是改善连铸坯表面质量，减少连铸坯内部的杂质，消减中心疏松。这种搅拌装置因适用于所有连铸机，因而也是目前应用最为广泛的搅拌器，一般安装在结晶器的下面，既可以安装在结晶器的，又可以安装在其内部，在实际应用中，多安装在。电磁搅拌器安装在结晶器的，其铁芯激发出来的磁场通过结晶器的钢质水套和铜管进入到钢水中，并借助感生电流与磁场作用产生的电磁力使结晶器内的钢水呈现左右或上下有规律的垂直旋转运动，这种搅拌运动可以改变连铸坯表面的质量。忽略拉坯频率的影响，结晶器内壁表面的磁通密度最大，结晶器内的磁通密度是不一致的，而电磁搅拌使得结晶器内的冷却变得更加均匀。在电磁搅拌作用下，早期凝固的地方被熔化与新进的钢水充分混合然后再凝固，而结晶器内搅拌的地方冷隔的深度就越来越浅。另外，结晶器电磁搅拌装置可以有效增强结晶器内钢水均匀凝固的能力，从而消减连铸坯表面的纵裂，改善其表面质量。
1.2二冷段电磁搅拌装置，又被称为S-EMS。这种电磁搅拌装置的作用在于提高连铸坯内部和表面质量，与结晶器电磁搅拌装置组合起来，大大提升连铸坯的质量和品质。当钢水进入结晶器之后，结晶器的电磁搅拌装置迅速发挥作用，但是，单级的电磁搅拌装置会使得铸坯的下部聚集等轴晶，而上部却聚集柱状晶，这样就会导致铸坯内部出现缩孔、偏析现象，从而影响到连铸坯的内部质量。因此，在二冷段安装电磁搅拌装置是非常有必要的，一般可以在二冷一段和二冷二段分别安装一个电磁搅拌装置，二冷一段就在结晶器的足辊处，该处的电磁搅拌装置与结晶器电磁搅拌装置的作用是相同的，一般不会重复使用，也就是说：一般将二冷一段的电磁搅拌装置或是结晶器电磁搅拌装置与二冷二段电磁搅拌装置组合使用。二冷二段电磁搅拌装置作用在于细化铸坯的晶粒，它能使铸坯上部的柱状晶被流动的钢水打破，并生成大量的等轴晶，从而扩大铸坯等轴晶的范围，消减或是消除中心偏析、中心缩孔现象。
1.3凝固末端电磁搅拌装置，又被称为F-EMS。当浇筑含碳高的特殊钢种时，一般会在液相穴长度的3/4处也就是靠近凝固末端安装一个电磁搅拌装置。在二冷段电磁搅拌装置的作用下，铸坯的下半部聚集等轴晶，如果这时直接将连铸坯拉出来的话，其上部的柱状晶就会向芯部生长，进而影响到铸坯的内部质量。而液相穴3/4处已经是凝固末端，钢水处于糊状，在偏析作用下，该部位的溶质浓度较高，容易造成中心偏析现象，如果在该位置安装电磁搅拌装置，打碎液相穴末端上部柱状晶的生长，并使其下沉分散覆盖到下部的等轴晶上，从而有效减少中心偏析现象，减少中心疏松现象，提高连铸坯内部质量。
1.4组合式电磁搅拌技术，又被称为KM技术，就是说运用前文所提到的三种技术中的任意两种或是三种，形成组合效果，大范围内改善连铸坯表面和内部结构，减少中心偏析现象。
1.5跨结晶电磁搅拌装置。跨结晶电磁搅拌装置安装在结晶器水套外边结晶器与足辊之间，在国内运用较少，只有少数大型钢厂从德国引进了该种电磁搅拌装置。跨结晶电磁搅拌装置的安装位置、磁场分布、磁感应强度、搅拌方式、钢水流动形式等都与前文所提的三种搅拌装置不同。就从其安装的位置来说，其作用是结晶器电磁搅拌装置和二冷段电磁搅拌装置作用的组合。在实际的钢材生产中，包钢运用跨结晶电磁搅拌装置取得了非常好的效果，大大改善了铸坯中心疏松和中心偏析，生产出来的重轨钢大方坯的中心碳偏析平均系数仅为1.15，等轴晶率高达45%-72%，中心疏松得到了明显改善。而前面三种电磁搅拌技术组合起来的效果也不如跨结晶电磁搅拌装置的效果，所以说，深入研究跨结晶电磁搅拌，并推动其广泛运用对钢材生产具有重要现实意义，有利于提高铸坯内部和表面质量，提升铸坯质量。曹建刚等人在《跨结晶器电磁搅拌器磁场特性测试和分析》一文中对280mm×380mm的方坯连铸机跨结晶电磁搅拌装置进行了磁场特性测试，研究结果表明，根据结晶器内外磁场的强度和差别合理选择搅拌工艺和电流强度可以有效提高搅拌效果和延长线圈的使用寿命。
2电磁搅拌技术的工作原理以及用于冶金的机理
2.1电磁搅拌技术的工作原理一个完整的电磁搅拌装置由低频电源装置、感应器和冷却系统组成。低频电源装置把50Hz的工频电转换成两相正交的低频率电源，根据炉子大小、感应器的结构来确定频率，一般在0.5-5Hz之间。感应器由线圈和铁芯组成。冷却系统的作用在于冷却线圈和铁芯，提高其线圈和铁芯的使用寿命。
电磁搅拌技术的工作原理与普通的三相异步电动机的工作原理类似。感应器就相当于电动机的定子，由三相电源供电。当感应器的线圈内通入低频电流时，就会产生一个行波磁场，而磁场穿过炉底就作用于钢水，在钢水中产生感应电势和电流，感生电流又与磁场发生作用，产生电磁力，从而控制钢水的流动，起到搅拌效果。所以说，电磁搅拌技术是靠电磁力对钢水进行非接触性搅拌的，不会对钢水产生污染，只需要根据实际情况改变电流大小就可以调整电磁力大小，从而控制搅拌的力度。而且，电磁搅拌装置的搅拌方式也有很多，包括：强搅、弱搅、正搅、反搅、自动搅等，可以根据工业生产的需要选择合适的搅拌方式。
2.2电磁搅拌技术的冶金机理电磁搅拌技术的冶金机理表现在两个方面：机械效应和热效应。以前文提到的结晶器电磁搅拌技术为例，在实际生产中一般采用旋转搅拌方式，当钢水的旋转速度达到一定的限值时就会产生离心力，并使钢水中的杂质以及气泡聚集在中心，然后再被熔融保护渣吸收掉，从而使得铸坯表面和内部的杂质、气泡较少，提高铸坯的质量。在搅拌的过程中，旋转搅拌使坯壳更加均匀，从而减少了漏钢的可能性，一定程度上改善了铸坯的表面结构。前文也提到过，旋转搅拌可以增强电磁力的作用，并扩大等轴晶的生长空间，减少柱状晶，减少铸坯中心疏松，有利于铸坯内部结构的改善。
3连铸电磁搅拌技术在冶金行业的应用
连铸电磁搅拌技术在我国的研究始于20世纪70年代，经过这几十年的研究和发展，连铸电磁搅拌技术在冶金行业得到了广泛应用，推动了我国冶金行业的发展，也促进了自身技术的进步。
3.1连铸电磁搅拌技术在方圆坯连续铸钢中的应用
目前，连铸电磁搅拌技术应用最为广泛的就是方圆坯连铸钢，目前国内生产优质钢以及高碳钢的工厂都配备有电磁搅拌装置，电磁搅拌技术俨然成为提高铸坯质量的重要技术工艺之一，成为连铸机上必备的技术和装置之一。
连铸电磁搅拌技术就是在金属的连铸过程中通过电磁力控制液态金属的内部运动，从而达到提升连铸坯表面和内部质量的目的。安装在不同部位的电磁搅拌装置会起到不同的效果，这一点在前文已有详细阐述。而安装在不同部位的电磁搅拌装置也适用于不同类型钢种的生产。比如说：结晶器电磁搅拌装置适合于低合金钢、弹簧钢、冷轧钢、中高碳钢的生产；二冷段电磁搅拌装置适用于工具钢、不锈钢的生产；凝固末端电磁搅拌装置适合于弹簧钢、轴承钢、特殊高碳钢的生产。
在连铸电磁搅拌技术设计开发上，国外著名公司主要有：瑞士的ABB、意大利的DANIELI-ROTELEC、德国的CONCAST等，国内的著名企业是：湖南的科美达电气、中科电气等。虽然说国外公司在电磁搅拌技术的研发上时间早、投入多，但是在方圆坯连铸钢的电磁搅拌技术上，我国取得了巨大突破，尤其是在特大圆坯连铸钢电磁搅拌技术在世界处于领先地位。湖南科美达电气有限公司设计的？准900圆坯连铸电磁搅拌系统生产出来的圆坯连铸钢是世界上最大的。其设计出来的？准800圆坯连铸电磁搅拌系统运用到江阴兴澄特钢特大圆坯连铸机上，生产出来的圆坯连铸钢质量优良，第一次投产就达到了质量标准。第一次生产出来的？准800圆坯连铸钢的钢种为：42CrMo4，中心疏松为1级，而中心偏析、中心缩孔、中心裂纹均为0，质量优良。由此可见，连铸电磁搅拌技术应用于方圆连铸钢是有效的，在未来还将有更广阔的发展空间。
3.2连铸电磁搅拌技术在板坯连续铸钢中的应用连铸电磁搅拌技术应用于板坯连续铸钢的生产最早可以追溯到1973年的日本新日铁公司的君律厂，那是世界上第一台板坯连铸机二冷段电磁搅拌装置。到今天，连铸电磁搅拌技术应用到板坯连续钢的生产中，主要是将电磁搅拌装置安装在连铸机的结晶器和二冷段。
3.2.1安装在结晶器的电磁搅拌装置主要作用是控制钢水的流动、传热。1981年，日本新日铁公司设计出基于双边行波磁场的结晶器电磁搅拌技术，到1999年，新日铁公司的连铸机基本上都配备了结晶器电磁搅拌装置，沿板坯宽面配置两台搅拌装置，安装在结余弯月面和水口侧孔之间，其电源是低频和三相，流动形式是水平旋转，它的主要作用是：较少铸坯表面的杂质和气泡，使铸坯坯壳均匀，减少漏钢，减少铸坯表面的纵向裂纹。
1982年，日本的KSC公司和瑞士的ABB公司联合研发出了基于直流磁场的结晶器电磁制动技术。将搅拌器安装在水口侧孔吐出的流股主流处，其作用是：减少铸坯内部杂质，减少纵向和横向裂纹，减少漏钢，提高拉速。
1991年，日本NKK研发出了基于四个行波磁场的流动控制技术，到21世纪，NKK又在此基础上开发出了多模式电磁搅拌技术。该技术需要在板坯连铸机的宽面上配置4个搅拌器，安装在结晶器的半高处，可以起到加速和减速钢水水平旋转的作用，其作用主要是：减少漏钢事故以及系统报警，减少条状和铅笔状裂纹，提高窄面的度，减少宽面上的中部纵裂，有效减少杂质、气泡在内弧侧1/4坯厚处的聚集等。
3.2.2安装在二冷段的板坯电磁搅拌装置，其作用是扩大铸坯中心的等轴晶生长空间，减少中心偏析、中心疏松、中心缩孔，提升铸坯内部质量。而安装在板坯连铸机二冷段的电磁搅拌装置分成三种类型：箱式电磁搅拌器、插入式电磁搅拌器和辊式电磁搅拌器。箱式电磁搅拌器无论是安装还是维修都比较复杂，费用大，功耗大，所以一般不会安装箱式电磁搅拌器。插入式电磁搅拌器的安装流程是：在板坯两面各更换掉一根支撑辊，由非磁性小辊替代——在板坯两面的小辊间各安装一台搅拌器。插入式搅拌器的安装和维护虽然也比较复杂，但是其功耗非常小，搅拌效果也非常好。辊式电磁搅拌器就是将板坯连铸机扇形段的两面各取下一根支撑辊，然后再用电磁搅拌辊替代，起到支撑和搅拌作用。该搅拌器的功耗小，无论是安装还是维修都非常方便，无需对板坯连铸机进行较大幅度的改造，搅拌器安装的位置也非常灵活。
3.3连铸电磁搅拌技术在有色金属熔炼中的应用连铸电磁搅拌技术应用于有色金属熔炼最早是1968年瑞士ABB公司生产的铝熔炼炉电磁搅拌装置，目前，在全球有一百多台铝熔炼炉电磁搅拌装置在运行。而其制造商主要是瑞士ABB公司和我国的优利科公司，而科美达公司则从2005年开始进入研究有色金属熔炼电磁搅拌装置设计研发，目前已为厂家提供16台熔炼炉炉底电磁搅拌装置，运用计算机控制技术和交变频控制技术实现设备的长期运转，提高了生产效率和搅拌效果。
熔炼炉电磁搅拌装置能有效提高有色金属冶炼的效率和金属材料的质量，是提升合金材料质量的重要设备之一。其主要作用是：在有色金属的熔炼过程中，通过搅拌装置减少熔炼时间，使熔体表面和底部的温差变小，减少对熔体的二次污染，清除掉熔体中的非金属杂质，从而细化合金组织，降低能源消耗。
熔炼炉电磁搅拌装置的原理：当感应器中通过低频电流时，会产生行波磁场，而该磁场又使得炉内的溶液产生感应电流，感应电流在与当地磁场作用下形成电磁力，从而推动炉内溶液进行直线运动，而且，电磁力可以使溶液向上做倾斜状流动，从而逐步减小溶液上部与下部的温差。
3.4连铸电磁搅拌技术在坩埚熔炼中的应用电磁搅拌技术应用于坩埚熔炼中主要是改善材料的性能，目前，学界、实物界正将电磁搅拌技术应用于坩埚熔炼作为研究热点，一些著名公司也研发成功了应用于坩埚熔炼的电磁搅拌装置。伴随着国民经济的快速发展，市场对材料工业提出了更高的要求，科学院着力研究如何通过电磁搅拌技术改善材料性能。在这种研究形势下，应用于坩埚熔炼的电磁搅拌技术也呈现出多元化发展，比如说：磁场形态的多元化，既有旋转磁场，也有复合磁场，同时还有螺旋磁场等。再比如说：被搅拌材料的多元化，镁合金、铝合金、单晶硅等。
4连铸电磁搅拌技术在冶金行业的成果
连铸电磁搅拌技术已在冶金行业得到广泛运用，而国内外许多著名公司也开始逐渐将研究视角延伸到其他行业中。就冶金行业而言，科学家经过多年的研究，取得了丰硕的成果，主要表现在以下四个方面：
4.1电磁搅拌器中心的磁感应强度与电流强度有关，电流强度增大，中心的磁感应强度也增大，而搅拌的频率对磁场的分布几乎没有影响，随着搅拌频率的逐渐增加，磁场感应强度减小的幅度非常小，而直接作用于钢水的电磁力则同时受到电流强度和搅拌频率的影响。电流强度增大，电磁力增大；搅拌频率增大，电磁力减小。
4.2旋转电磁力在水平面上是一对力偶，推动钢水进行顺时针匀速旋转运动，同一水平面上相同径向距离的电磁力大小相等，中心处的电磁力最小。
4.3电磁搅拌装置影响着钢水的传热。没有采用电磁搅拌装置的连铸机中过热钢水直接从水口向下流动，过热度消失得非常缓慢，这样就造成铸坯断面上芯部的温度过高。采用电磁搅拌装置之后，原来的水流是从上向下垂直流动，现在就变成了水平流动，从水口流出的过热钢水浸入深度逐渐变浅，轴向温度降低，径向温度升高，使得凝固前沿的温度梯度迅速增加，从而利于传热。
4.4钢水中的磁感应强度与电流强度成反比关系，而电流强度较低时，钢水中的磁感应强度大，而且分布比较均匀；电流强度大时，磁感应强度分布不均匀，一般是角部的磁感应强度大，而中心的磁感应强度小。
5冶金行业的未来发展方向
连铸电磁搅拌技术应用于冶金行业大大推动了我国钢铁市场的发展，钢种越来越多，而钢材的质量和品质也在不断提升。在连铸电磁搅拌技术的发展下，我国冶金行业未来发展方向主要是质量、技术和创新。
连铸电磁搅拌技术可以有效提高铸坯的质量和品质，因此，冶金行业未来的一个重要发展方向就是不断提高钢铁的质量，学会利用先进的电磁搅拌技术实现钢铁质量的提高，利用科学技术减少钢材中的杂质，提高钢材的纯净度，生产出更多类型的连铸坯。冶金企业要根据公司的实际情况对现有技术和连铸机进行适当改进，引进先进技术，提高连铸机的作业效率，减少能源浪费，改善铸坯表面和内部结构，提高铸坯质量。既要研发具有自主知识产权的新技术，也要学会吸收国外的先进技术和工艺，开展实验研究，研发新装置，逐步缩小我国钢铁与世界钢铁的距离，加强国际交流合作，缩短新技术、新装置研发、应用于工业生产的周期，充分发挥科技的力量。
6结束语
经过大量的实验证明，连铸电磁搅拌技术应用于冶金行业可以提高铸坯质量、降低成本消耗、增加连铸钢种、减少中心缩孔、消除中心偏析、增加铸坯内部等轴晶率等，总而言之，连铸电磁搅拌技术应用于冶金行业大大提高了钢铁质量，为钢铁行业发展注入了发展活力。
在未来，连铸电磁搅拌技术将与工业计算机控制技术、冶金技术、信息技术等融合起来，提高冶金行业的科技含量，将知识变成生产力，开创冶金行业新风象，逐步实现电磁搅拌的可视化、自动控制化等。而冶金企业也要抓住发展机遇，运用新技术、新装置，研发新技术、新装置，增加生产的科技含量，提高生产效率，减少能耗，提高经济效益，生产出更多高质量的钢材，推动我国冶金企业走向世界。
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