板坯连铸结晶器振动装置_杨鑫新(1).pdf

摘 要：概述了板坯连铸结晶器振动装置的型式及功能特点，并着重阐述了液压振动结晶器的振动形式 关键词：板坯连铸；结晶器振动装置；振动波形1 概述结晶器是连铸铸坯成型设备，结晶器振动装置是连铸机的重要设备之一 其主要功能是使结晶器按给定的振幅 、频率和波形偏斜特性沿连铸机外弧线运动，目的是便于 “脱模 ”，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现粘挂漏钢事故 其动态性能直接影响着产品的质量和生产效率，是目前连铸技术的研究热点之一 本文简要介绍了连铸结晶器振动装置的型式 、功能及振动形式，阐明结晶器液压振动装置更适于提供一个完整的振动平台，以适应各种不同的浇铸条件，是未来发展趋势 2 结晶器振动装置结构型式及功能特点结晶器振动装置做上下往复运动，上方的结晶器随之上下振动，使结晶器内凝固的钢水与铜板脱离，避免坯壳与铜板粘结造成拉裂或拉漏事故；使液面上融化了的保护渣流入结晶器壁，保持坯壳与铜板间润滑良好，减小其摩擦力并阻止粘结使铸坯具有良好的表面质量 通过小振幅高频率，可减小振痕深度，防止横向裂纹的产生 结晶器振动装置按结构型式可以分为：短臂四连杆振动机构 、四偏心轮振动机构和液压振动机构 。

2. 1 短臂四连杆振动机构短臂四连杆振动机构广泛应用于小方坯和大板坯连铸机上，区别在于小方坯连铸机振动机构多安装在内弧侧，如图 1 所示，而大方坯连铸机振动机构则安装在外弧侧 短臂四连杆振动机构结构简单，电机通过减速机经偏心轮的传动，拉杆做往复运动，带动连杆摆动，使振动架能按弧线轨迹振动 能够较准确实现结晶器的弧线运动，有利于铸坯质量的改善 其工作原理如图 2 所示 2. 2 四偏心轮振动机构四偏心轮振动机构做正弦振动 电机带动中心减速机，通过万向轴带动左右两侧的分减速机，每个减速机各自带动偏心轮，两偏心轮具有同向偏心点，但偏心距不同 结晶器弧线运动是利用两条板式弹簧，两端分别与振动台框架和振动头恰当位置连接实现弧形振动，使振动台只能做弧线摆动，不发生前后移动 由于结晶器振幅不大，两根偏心轴的水平安装不会引起明显的误差，如图 3 所示 四偏心轮振动机构使结晶器振动平稳，适合高频小振幅，降低生产能耗，但其结构较复杂，无法调节振幅 2. 3 液压振动机构液压振动装置采用非正弦曲线振动，可调节振动波形 、频率和振幅，选择最佳的振动特性参数，同时保证拉速和铸坯质量的提高，结晶器液压振动机构见图 4。

结晶器安装在振动台上，两根板簧与上框架相连，对结晶器起到导向定位和蓄能的作用 振动杆和振动台架相连，液压缸不承受弯力矩，仅承受轴向载荷 振动信号通过比例伺服阀控制油缸动板坯连铸结晶器振动装置大连重工 ·起重集团有限公司办公室 杨鑫新图 1 短臂四连杆振动机构图 2 短臂四连杆式振动机构（外弧侧）1.结晶器 2.振动架 3.拉杆 4、5.连杆重工与起重技术HEAVY INDUSTRIAL ＆ HOISTING MACHINERYNo．2 2011Serial No．302011 年第 2 期总第 30 期12- -图 5 波形偏斜率示意图1.电动机 2.万向接头 3.中心减速机 4.分减速机5.偏心轴 6、7.偏心轮 8.板式弹簧板 9.振动台框架图 4 液压振动机构1.上框架 2.顶部板簧 3.液压缸4.底部板簧 5.底部框架作，带动上框架上的结晶器进行振动，结晶器振动时的平衡点可以微调 由于工作时油缸的实际振幅很小，振动中平衡点的位置对系统固有频率影响较小，因此可以认为油缸的振动特性直接反应结晶器的振动特性 3 结晶器振动形式及其对铸坯的影响无论何种连铸结晶器振动装置，都要求振动台按设定的振动波形和振幅 、相位 、频率进行工作，从而获得理想的负滑脱量和波形偏斜率等工艺参数 。

结晶器振动装置的振动形式主要为正弦振动和非正弦振动两种方式 正弦振动的结晶器速度和加速度分别按正弦和余弦规律变化，在上下死点速度变化比较平稳，冲击力不大，而且在负滑脱阶段有利于脱模和促进断裂坯壳压合 非正弦振动则根据拉坯阻力要求，保证一定的负滑动量，采用上升时间比下降时间长的非正弦波形曲线 结晶器振动的基本参数有：振幅 、频率和波形偏斜率等 1）振幅结晶器在最高和最低位置之间下降或上升，所移动的距离称振动行程，又称 “冲程 ”h，冲程的一半称为振幅 A， A=h/2振幅小则结晶器液面稳定，浇铸易于控制，铸坯表面也较平滑 振幅小有利于减少坯壳被拉裂的危险性 2）频率结晶器上 、下振动一次的时间称为振动周期 T，单位为秒； 1 秒内振动的次数即为频率 f正弦振动方式采用高频率 、小振幅 、较大的负滑脱量的振动较为有利 3）波形偏斜率非正弦振动的一个参数是波形偏斜率 α，正弦振动时 α=0，如图 5 所示， α=A1A0×100% 4）负滑脱时间在一个振动周期里，结晶器下振动速度大于拉坯速度的时间是负滑脱时间，用 Δt 表示，振痕深度受 Δt 的影响，通常， Δt=0.10-0.25s。

Δt=60πfcos-1VcπfSm! " （ 1）式中：f—频率；Vc—拉坯速度， n/min；Sm—振幅 重工与起重技术HEAVY INDUSTRIAL ＆ HOISTING MACHINERY图 3 四偏心轮振动机构13- -（ 5）负滑脱率当结晶器下振动速度大于拉坯速度时，速度负滑脱率 εs计算如下：εs=ΔtT/2=2πcos-1VcπfSm! "100% （ 2）负滑动为：ε=Vp-VcVc×100%=2fS-VcVc×100% （ 3）式中：Vp—结晶器振动的平均速度， VP=2fSm；T —振动一次的周期， s负滑脱可保住 “脱模 ”，有利于坯壳拉裂部位愈合，正弦振动的 εs选 30％~40％效果较好 6）正滑脱时间在一个振动周期里，结晶器下振动速度小于拉坯速度时的时间是正滑脱时间，用 tp表示 正滑脱时间是影响保护渣消耗量的主要因素， tp=T－Δttp=60f1-1-απarccos1-(α)Vc2πfA# $% & （ 4）综上所述，为保证具有一定的负滑动，可以通过不断改变振动频率以适应不同拉坯速度的需要 非正弦振动中增加了波形变形率的参数，其工艺效果是在相同的拉速下降低 f，或是在相同的 f 条件下实现更高的拉速 。

4 结论结晶器振动装置的运动精度对铸坯的表面质量有很大影响 现有技术普遍采用四偏心或四连杆振动机构，只能实现固定正弦曲线振动波形，无法满足铸坯表面质量要求 为提高拉坯速度 、提高铸坯表面质量及产量，高频率 、小振幅的非正弦振动得到广泛应用 而液压振动式结晶器能够充分满足上述要求，降低了设备备件的更换频率，缩短了设备维护停机时间，延长设备正常运行周期，从而减少维护成本和时间，提高生产效率及产品质量，并能实现振幅和频率的调整，在生产不同的钢种和产品时，大大提高了灵活性，是未来结晶器振动装置发展不可替代的趋势 参考文献[1] 刘明延等 . 板坯连铸机 . 机械工业出版社， 1990重工与起重技术HEAVY INDUSTRIAL ＆ HOISTING MACHINERY专利号： ZL201020150203. 6专利权人：大连华锐股份有限公司设计人：王金福该技术采用多组串联的构思，为了克服多组设备在垂直面与水平面的超静定问题，从而保证长大牵车台运行过程不发生扭动，采用在各组间只约束设备水平运行方向的机构及在各组的一端分别导向的设计，以制造出双车及以上任意长度的牵车台 该技术的采用可以无限地将折返式翻车机卸车系统模拟成贯通式翻车机卸车系统，不但可以解决不摘钩专用敞车卸车系统的折返作业问题，还可以极大提高通用敞车折返式翻车机卸车系统的作业效率 。

根据此构思设计的目前国际上最大的翻车机卸车系统六车牵车台 2010 年已投放市场 ’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’’大型多车迁车台【专利信息 】14- -。