在電磁連鑄中(EMC)，在結(jié)晶器外水平繞一線圈，并通以交流電。垂直磁場和鑄件內(nèi)感生的水平方向的次級電流相互作用產(chǎn)生的勞倫茲(Lorenz)力即使交流電流方向改變也總是向內(nèi)的。這樣，對初始坯殼總形成一個束緊的力，并支撐著坯殼，初始坯殼與結(jié)晶器表面間的間隙就增大，從結(jié)晶器吸收的熱量下降，實現(xiàn)了緩冷。由于較低的冷卻速度，初始坯殼不會在彎月面上形成，因結(jié)晶器振動而產(chǎn)生的結(jié)晶器-坯殼間隙的壓力波動就因間隙增大而減小。結(jié)果就可防止生成振痕和鉤痕，從而也防止了鉤痕卷入夾雜物和氣泡。用EMC可大大減少板坯表面10mm深度內(nèi)的夾雜物數(shù)量。這是JRCM電磁連鑄項目的研究成果之一。對2.2和2.3提到的中間包和結(jié)晶器流場控制以去除夾雜物來講，計算電磁流體動力學(xué)研究是必不可少的。4控制夾雜物化學(xué)成分耦合析出模型分析凝固觀偏析時考慮了溶質(zhì)向固體的反向擴(kuò)散。假設(shè)剩下的液體內(nèi)達(dá)到局部熱力學(xué)平衡，包括夾雜物的析出。這個模型可模擬凝固時夾雜物化學(xué)成分的變化，曾用于控制奧氏體不銹鋼的氧化物夾雜。當(dāng)固體分?jǐn)?shù)為0.5時，厚壁耐磨鋼板中氧含量的氧化鋁、氧化硅含量計算值與觀察結(jié)果很好相符。兩種結(jié)果都指出，當(dāng)鋼中總氧量從40ppm增至80ppm時，氧化鋁含量急速下降而氧化硅含量大大增加。在總氧量40ppm的鋼中，即使在高溫下，夾雜物中大都是堅硬的結(jié)晶相，為氧化鋁和MgO?Al2O3尖晶石，這些夾雜物是不能變形的。而在總氧量為80ppm的鋼中，在1200℃時液態(tài)相占夾雜物的80%，這些夾雜物被認(rèn)為是可以變形的。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，成功地開發(fā)了一種可拔絲的奧氏體不銹鋼。對輪胎鋼絲也作了類似的分析。對厚壁耐磨鋼板控制夾雜物化學(xué)成分來說，計算熱力學(xué)是很有用的。

1. 溶于鐵中

  幾乎所有的合金元素(除Pb外)都可溶入鐵中, 形成合金鐵素體或合金奧氏體, 按其對α-Fe或γ-Fe的作用, 可將合金元素分為擴(kuò)大奧氏體相區(qū)和縮小奧氏體相區(qū)兩大類。

  擴(kuò)大γ相區(qū)的元素—亦稱奧氏體穩(wěn)定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它們使A3點(γ-Fe α-Fe的轉(zhuǎn)變點)下降, A4點( γ-Fe的轉(zhuǎn)變點)上升, 從而擴(kuò)大γ-相的存在范圍。其中Ni、Mn等加入到一定量后, 可使γ相區(qū)擴(kuò)大到室溫以下, 使α相區(qū)消失, 稱為完全擴(kuò)大γ相區(qū)元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 雖然擴(kuò)大γ相區(qū), 但不能擴(kuò)大到室溫, 故稱之為部分?jǐn)U大γ相區(qū)的元素。

  縮小γ相區(qū)元素——亦稱鐵素體穩(wěn)定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上升, A4點下降(鉻除外, 鉻含量小于7%時, A3點下降; 大于7%后,A3點迅速上升), 從而縮小γ相區(qū)存在的范圍, 使鐵素體穩(wěn)定區(qū)域擴(kuò)大。按其作用不同可分為完全封閉γ相區(qū)的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區(qū)的元素(如B、Nb、Zr等)。