1 电磁制动原理

　 (1)电磁制动(EMBR)系统工作原理见图1

图1　 EMBR系统原理框图

　 EMBR - ElectroMagnetic Brake，中文意义是电磁制动。它的工作原理是:在结晶器宽边安装上下两对线圈，在线圈中按一定的工艺要求通过一定大小的直流电流，这样在线圈的铁芯和磁极中就产生了一定强度的磁场。浇铸中的钢水就是一个流动的导体，流动的导体切割磁场就会产生一个具有一定方向和大小的反作用力。这个反作用力就是电磁制动力。电磁制动力的作用有二:其一是当拉速处在高拉速的情况下，其作用力也就越　 大，这样就可以让板坯外壳充分冷却，使得漏钢概率降低;其二是当拉速变化时达到稳定拉速的作用，从而达到抑制结晶器液位波动、减少钢水偏析、提高板坯质量的作用。

　 线圈是磁场最终形成的设备，而在线圈中流过一定的电流是磁场形成的前提。在线圈中通过强电流(电流由变频器DCS产生)时，线圈本身会发热，同时线圈安装在结晶器上，而结晶器内流过的是1600℃左右的钢水，因此线圈需要具有低电导率的水来冷却。而线圈本身是由铜管绕制而成，线圈与外界冷却水管必须通过一段绝缘的橡胶管连接，冷却水通过热交换器冷却后循环使用。为了保证线圈在浇钢时能正常使用，冷却水必须具备以下条件:

　 低电导率<2s/cm;冷却水流量39L/min,<35L/min时DCS跳闸;线圈进水与出水的最大水压差0.55 MPa;冷却水系统最大压力0.80MPa;热交换后的最高水温是40℃;最大温升为35℃;平均水温温升为32℃;出水温度在75℃时跳闸;报警电导率4μs/cm;跳闸电导率4μs/cm;工业冷却水的压力范围为0.3～0.7 MPa;工业冷却水的压力范围为35℃;最小工业水流量1.5×156=234 L/mina相对电磁搅拌，电磁制动的磁场是静态的，而电磁搅拌的磁场是变化的，因此电磁制动对稳定结晶器液位有一定的作用。也正由于电磁制动的磁场是静态的，所以电磁制动不会影响结晶器液位控制(MLC)的工作，但是当EMBR电流变化时将对MLC产生一定的影响。所以，在EMBR电流变化时要屏蔽MLC或者对MLC的输入加上过滤器就可以消除EMBR电流变化对MLC带来的影响。

(2) EMBR系统的主要设备见表1。

　 在EMBR所有设备中最核心的设备是线圈，线圈由铜管绕制而成，线圈的铜管和冷却水管通过一段绝缘的塑料胶套连接，所有的塑料胶管和电缆接头用硅胶密封在线圈的一端，因此线圈盖板与线圈本体的连接一定要密封好，不能让蒸汽进入，否则将损坏线圈。

　 变压器将高压电AC6kV转变成低压电AC170V，给两个变频器DCS600供电，变频器将交流电整流成直流电。电压变化范围:0～200V，分别给两组线圈供电，每组线圈由两个线圈串联成，线圈的安装和磁场方向见图2。

图2　 EMBR线圈安装布置图

　 通过图2可看出，通过上下两组线圈的电流所产生的磁场必须方向相反，因此在线圈电缆连接时要注意两点:第一，每组线圈由两个线圈串联而成，同组线圈所产生的磁场方向必须一致(见图2);第二，PLC已将两个变频器输出的电压方向始终保持相反，所以在现场的电缆连接时，上下两组线圈接线应保持一致。

　 在EMBR投入时，线圈内有大电流流过，所以在线圈中的铁芯和磁极会产生大量的铁损和铜损，铁损和铜损将转变成热能消耗掉。因此，线圈的温度在电流流过后将迅速上升，当温度超过75℃后，将产生两个后果:其一，水管与铜管的连接部分——塑料胶管受热膨胀后将会漏水，最终将导致线圈接地，损坏线圈;其二，线圈上的绝缘漆在一定的温度下将被烧坏，最终也将导致线圈接地。因此，线圈必须通过具有一定流量(35～9 L/min)和低电导率的水(蒸馏水<2μs/cm)来冷却线圈。冷却水流过发热的线圈后，水温上升，所以线圈的出水水温将超过进水水温20～30℃，所以在冷却水回水回路中有一个热交换器，在这个热交换器内，工业冷却水将蒸馏水的热量带走，这样，回到水泵中再次用来冷却线圈的蒸馏水将恢复常温。

　 4个线圈的结构完全相同，所以4个线圈是可以互换的。

2 EMBR系统的控制原理

　 EMBR控制系统原理见图3。

　

图3　 EMBR控制原理图

　 从图3中可看出EMBR PLC ( ABB的AC80 )是整个控制系统的核心，它通过Profibus与流线PLC进行通讯，采集所有远程控制信息(来自操作画面);通过Modulbus与E600操作终端通讯，采集所有Local控制信息;通过输人模块采集现场的状态信息，如水的流量、温度等;通过ABB的专用光纤与DCS600 (ABB变频器)通讯采集变频器的状态信息，如运行状态、电流等;同时通过Profibus将现场的一些状态信息反馈回流线PLC，如电流、水的状态等，并在操作画面上显示;通过Modulbus将现场的一些状态信息(如电流、水的状态等)在E600上显示;通过输出模块将水泵等信息在现场操作箱上指示;通过ABB的专用光纤控制DCS600的启动、停止及设定电流。

　 (1) 远程操作信息:"Remote"(远程)与“Local"(本地)，即E600操作选择;变频器进线接触器“Delect"(合)与“Disdelect"(分);EMBR的"Start"(启动)与“Stop"(停止);冷却水泵的"ON"(启动)与“OFF"(停止);电流设定方式"Auto"(自动)与“Manual"(手动);故障复位“Acknowledge";电流曲线编辑： "Edit curve" 。

　 (2) 远程显示信息:Converterl Fault(变频器1故障);Converter2 Fault(变频器2故障);Pump Fault(水泵故障);Pump Overload(水泵过流);Water low Flow lA (lA线圈水流量低);Water low Flow 1B (1B线圈水流量低);Water low Flow 2A（2A线圈水流量低);Water low Flow2B（2B线圈水流量低）;Water level High(水箱水位高);Water level Low(水箱水位低);Safty Switch Open(隔离开关打开)。

　 (3) E600操作信息“Remote"(远程)与“Local"(本地)，即E600操作选择;变频器进线接触器“Defect"(合)与“Disdelect"(分);EMBR的"Start"(启动)与“Stop"(停止);冷却水泵的"ON"(启动)与“OFF"(停止);电流设定“Manual"(手动);故障复位“Acknowledge"。

　 (4) E600故障信息及中文描述见表2。

3 结语

　 梅山炼钢厂2号宽板坯连铸机于2003年投产，其设计拉速为2.4 m/min。根据钢种的不同，其拉速也不一样，但是，其普遍的拉速在1.6～1.8 m/min。梅山炼钢厂1号宽板坯连铸机由于没有电磁制动，普遍拉速在1.0～1.3 m/min。因此，电磁制动技术为宽板坯连铸机拉速提升提供了必要条件，开辟了冶金行业的新纪元。电磁制动也将成为宽板坯高拉速连铸机结晶器上的必要设备。