中文名 | 連鑄結晶器振動技術 | 外文名 | oscillation of mould |
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學????科 | 冶金工程 | 應????用 | 連鑄工藝 |
出現(xiàn)時間 | 20世紀40年代 | 發(fā)明人 | 容漢斯和羅西 |
無論是立式連鑄機還是弧形連鑄機,按結晶器振動的發(fā)展過程均采用過同步振動、負滑脫振動和正弦振動等振動方式。結晶器振動的運動動力在早期是采用凸輪機構實現(xiàn),相應的振動方式為同步式和負滑式。由于凸輪加工困難,且同步式和負滑式振動有較大的沖擊,因之發(fā)展了依靠偏心輪機構實現(xiàn)的正弦式振動方式。偏心輪加工容易,并可調節(jié)振幅和頻率,而得以廣泛使用。隨著對連鑄工藝要求的提高,又發(fā)展了非正弦式振動,它是采用液壓缸來實現(xiàn)的。液壓振動的優(yōu)點是可靠、靈活,可根據(jù)澆鑄條件選擇所需的振動方式。
最早采用的一種振動方式,按其同步振動的曲線形狀稱為云崗式振動。其振動曲線如圖1中曲線1所示。若設v為拉坯速度,vm為結晶器的振動速度,v1為結晶器的上升速度,v2為結晶器的下降速度,則同步式振動時應滿足:
也即是說,結晶器下降時與鑄坯同步,然后以3倍的拉速上升,如此往復振動。這種振動方式的優(yōu)點是能夠滿足連鑄工藝要求,實現(xiàn)同步運動;缺點是用機械連鎖或用電氣控制來實現(xiàn)嚴格的同步要求,裝置都比較復雜,速度變化時機構中沖擊力也較大。
同步振動的一種改進型式,也稱“負滑脫”(圖1中曲線2)即
v2=v(1 ε)
式中ε是負滑率。采用凸輪機構時取ε=10%左右,v1=(2.8~3.2)v;采用偏心輪時取ε=20%~40%。采用負滑動振動,結晶器下降時對坯殼有壓合作用,有利于拉裂坯殼的愈合,并可適當提高拉速。
正弦式振動
其振動速度按正弦規(guī)律變化。(圖1中曲線3)這種振動方式的速度變化平穩(wěn)、無沖擊;能有效實現(xiàn)負滑動,可適當提高拉速;易于改變振動頻率和振幅,實現(xiàn)高頻率小振幅的要求,以改善鑄坯表面質量;用偏心輪實現(xiàn)振動,結構簡單,易于制造且安裝、維修方便。
非正弦式振動
這種振動方式的結晶器上振動速度慢,上升時間長,下降速度快,下降時間短。其效果是對坯殼的壓合時間短,結晶器與坯殼間的摩擦阻力小。非正弦式振動,用液壓振動機構實現(xiàn)。振動方式確定之后,要選擇結晶器振動的結構型式。任何振動機構都必須滿足兩個基本條件:(1)使結晶器準確地沿著一定的軌跡振動;(2)使結晶器按要求的振動方式振動。
結晶器的振動與潤滑的關系
結晶器振動的重要影響主要是對潤滑和振動痕跡形成的作用。振動的同時要求提供結晶器潤滑,兩者的共同作用是減小坯殼和結晶器壁間的摩擦力,以得到最好的表面質量和防止粘結漏鋼的最佳安全性。如前所述,結晶器振動對于改善結晶器壁間的潤滑是非常有效的,但對于結晶器振動如何影響結晶器保護渣的消耗和保護渣的潤滑作用,其機理并不十分清楚。早期的研究曾提出一個負滑脫期間保護渣流入量的模型,但是隨后的試驗結果表明,保護渣消耗量是正滑脫時間的增函數(shù)??梢姡瑢τ谡駝咏Y晶器,正滑脫時間越長,保護渣消耗量越大,由此也引起了大量的爭論。反映振動參數(shù)對保護渣消耗的影響。
結晶器振動參數(shù)設置
結晶器振動的主要參數(shù)有兩類:一類為基本參數(shù),包括振頻、振幅與波形偏斜率;另一類為工藝參數(shù),包括負滑脫時間、負滑脫時間率和正滑脫時間。 結晶器振動參數(shù)的影響:結晶器振動的負滑脫時間控制鑄坯表面的振痕深度,兩者呈函數(shù)關系。負滑脫時間越長,振痕越深; 保護渣的消耗量與結晶器振動的正滑脫時間呈正函數(shù)關系,正滑脫時間越長,保護渣消耗量越大; 結晶器振動的負滑脫時間率、負滑動量、結晶器上振的最大速度都反映結晶器振動的工藝效果但它們不是獨立的參數(shù),而且隨著結晶器振動形式的確定,一般以其正、負滑脫時間來判定結晶器振動的工藝效果。 設置不同的參數(shù)可以得到不同的振動曲線,為獲得良好的結晶器振動工藝效果,同時考慮到振動裝置所承受的沖擊力,保證振動裝置的穩(wěn)定性和使用壽命。
振動波形的設定具體原則是在一定的振幅、振頻及波形斜率的條件下:第 結晶器下振的最大速度Vm盡可能大; 結晶器上振的最大速度盡可能??; 結晶器的加速度應連續(xù)變化,且最大加速度am應盡可能小; Vm/am應盡可能大,即盡可能小的am實現(xiàn)盡可能大的Vm。
振動波形的設定具體原則是在一定的振幅、振頻及波形斜率的條件下:第 結晶器下振的最大速度Vm盡可能大; 結晶器上振的最大速度盡可能??; 結晶器的加速度應連續(xù)變化,且最大加速度am應盡可能小; Vm/am應盡可能大,即盡可能小的am實現(xiàn)盡可能大的Vm。2100433B
結晶器振動是連鑄技術的一個基本特征。連鑄過程中,結晶器和坯殼間的相互作用影響著坯殼的生長和脫膜,其控制因素是結晶器的振動和潤滑。連鑄在采用固定結晶器澆注時,連鑄直接從結晶器向下拉出,由于缺乏潤滑,易與結晶器發(fā)生粘結,從而導致出現(xiàn)拉不動或者拉漏事故,很難進行澆注。結晶器振動對于改善鑄坯和結晶器界面間的潤滑是非常有效的,振動結晶器的發(fā)明引進,工業(yè)上大規(guī)模應用連鑄技術才得以實現(xiàn)??梢哉f,結晶器振動是澆注成功的先決條件,十年來發(fā)展的重要里程碑。近年來,冶金工業(yè)的迅速發(fā)展,要求連鑄提高拉速和增加連鑄機的生產(chǎn)能力,人們對結晶器振動的認識也在不斷深入和發(fā)展。
連鑄機結晶器振動的目的是防止拉坯時坯殼與結晶器黏結,同時獲得良好的鑄坯表面。結晶器向上運動時,減少新生坯殼與銅壁產(chǎn)生黏著,以防止坯殼受到較大的應力,使鑄坯表面出現(xiàn)裂紋;而當結晶器向下運動時,借助摩擦,在坯殼上施加一定的壓力,愈合結晶器上升時拉出的裂痕,要求向下運動的速度大于拉坯速度,形成負滑脫。結晶器壁與運動坯殼之間存在摩擦力,此摩擦力被認為是撕裂坯殼進而限制澆注速度的基本因素。在初生坯殼與結晶器壁之間存在液體渣膜,此處的摩擦為黏滯摩擦,即摩擦力大小正比于相對運動速度,渣膜黏度,反比于渣膜厚度。在結晶器振動正滑脫期間摩擦力及其引起的對坯殼的拉應力就較大,可能將初生坯殼拉裂,為此開發(fā)了采用負滑脫的非正弦振動技術來減小這一摩擦力。理論研究及模擬實驗表明,適當選擇非正弦振動參數(shù)(偏斜率)可減小摩擦力50% ~60%。
在結晶器液壓伺服非正弦振動出現(xiàn)之前都是采用機械式振動裝置的,機械式的振動裝置由直流電動機驅動,通過萬向聯(lián)軸器,分兩端傳動兩個渦輪減速機,其中一端裝有可調節(jié)軸套,渦輪減速機后面再通過萬向聯(lián)軸器,連接兩個滾動軸承支持的偏心軸,在每個偏心輪處裝有帶滾動軸承的曲柄,并通過帶橡膠軸承的振動連桿支撐振動臺,產(chǎn)生振動。機械振動一般采用正弦曲線振動,振動波形、振幅固定不變。
與機械振動相比,板坯連鑄機的液壓振動裝置具有一系列優(yōu)點:振動力由兩點傳入結晶器,傳力均勻;在高頻振動時運動平穩(wěn),高頻和低頻振動時不失真,振動導向準確度高;結構緊湊、簡單,傳遞環(huán)節(jié)少,與結晶器對中調整方便,維護也方便;采用高可靠性和高抗干擾能力的PLC控制,可長期保證穩(wěn)定的振動波形;可改變振動曲線,并可在線設定振動波形等,增加了連鑄機可澆鋼種;改善鑄坯表面與結晶器銅壁的接觸狀態(tài),提高鑄坯表面質量并減少黏結漏鋼。
在20世紀30年代連續(xù)鑄鋼發(fā)展初期,最先使用的是固定式結晶器。在試驗過程中,由于金屬與內壁粘結,使拉坯過程不斷出現(xiàn)拉漏(鋼)事故。為了防止坯殼與內壁粘結,要解決對結晶器內壁的潤滑。經(jīng)多種試驗,如采用間斷拉坯,不斷往結晶器中注油;采用石墨結晶器等都未取得明顯效果。直到40年代初,容漢斯(S.Junghans)和羅西(I.Rossi)把有色金屬連鑄中應用的結晶器振動方式引入到連續(xù)鑄鋼,才得以試驗成功,并使在工業(yè)中大規(guī)模應用連鑄技術成為現(xiàn)實。結晶器振動首先是確定結晶器的振動方式,再據(jù)此選定結晶器振動機構和振動參數(shù)。
采用近似公式計算圓錐半角a/2時,應注意:圓錐半角應在6度以內。用式〔大頭減小頭]除以長度乘28.7等于度數(shù)。結晶器的類型很多,按溶液獲得過飽和狀態(tài)的方法可分蒸發(fā)結晶器和冷卻結晶器;按流動方式...
CSP連鑄機結晶器振動臺振動機構的原理及特性,針對振動臺設計的不足,對振動臺振動液壓缸的位置傳感器內置形式及扇形段鎖緊夾安裝布置進行了改造及優(yōu)化,為連鑄機振動臺的設計、改造,取得了較好效果。關鍵詞:C...
北京萬博振通就很不錯,他們的振動測量技術國內領先,種類也很全,有現(xiàn)場動平衡儀、測振儀、振動測試儀、模態(tài)分析儀、振動數(shù)據(jù)器等等,詳情你可登錄他們的官網(wǎng)www.beijingzhentong.com具體了...
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針對萊鋼3#板坯連鑄機結晶器振動裝置存在的問題,對其進行改造。采用液壓振動裝置來代替四輪偏心式機械振動裝置,建立結晶器重量及振動單元模型,應用ANSYS對系統(tǒng)的模態(tài)分析及瞬態(tài)分析計算。熱試結果表明,采用結晶器液壓振動裝置,可有效改善鑄坯質量。
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天鋼3號連鑄機結晶器原為機械振動,其振動不平穩(wěn),維修成本高,影響初生坯殼在結晶器內的脫模及潤滑,鑄坯質量也受到影響.對3號連鑄機結晶器振動方式進行了改造,由原設計的四偏心式機械振動裝置改為液壓振動.改造后,實現(xiàn)了在線調控振動波形、振動振幅及振動頻率的目的,鑄機拉速提高,鑄坯振痕深度和鑄坯邊裂發(fā)生率降低,連鑄機生產(chǎn)過程中的振動更加穩(wěn)定,鑄坯質量得到進一步提高,在一定程度上也減少了漏鋼事故的發(fā)生幾率.
《連鑄結晶器》在闡明連鑄結晶器內鋼水流動、傳熱、凝固行為、坯殼生長、產(chǎn)生應力等熱狀態(tài)的基礎上,詳細介紹了影響這一過程的結晶器的設計、制造與應用、操作及相關工藝技術,還介紹了鑄坯質量保障措施和結晶器專家系統(tǒng)等。
《連鑄結晶器》可供從事連鑄設計、制造、生產(chǎn)、科研、管理和教學的人員閱讀參考。
就是一個鋼水制冷成型設備。基本由框架,水箱和銅板(背板與銅板),調整系統(tǒng)(調整裝置,減速機等);潤滑系統(tǒng)(油管油路),冷卻系統(tǒng)和噴淋等設備組成。
連鑄結晶器需要和連鑄結晶器保護材料(渣)一同使用。
1、連鑄板坯的表面和內部缺陷與結晶器內鋼液的流動狀態(tài)密切相關。伴隨著連鑄機拉速的提高,結晶器內液面波動加劇,容易產(chǎn)生卷渣,造成鑄坯質量惡化。采用結晶器鋼水流動控制技術可以改善結晶器內流場形態(tài),抑制出料速度以平穩(wěn)液面,促進夾雜物上浮。用于板坯結晶器的電磁制動(EMBr)、電磁流動控制(FC結晶器)和多模式電磁攪拌(M-MEMS)是結晶器鋼水流動控制技術的典型代表。
2、電磁制動器通過對結晶器施加一個與鑄流方向垂直的靜態(tài)磁場而對流動的鋼液進行制動。鋼流由于電磁感應而產(chǎn)生感應電壓,因此在鋼液中產(chǎn)生感應電流,這些電流由于受到靜態(tài)磁場的作用而產(chǎn)生一個與鋼水運動方向相反的制動力。鋼液的流速越快,制動力也越大。電磁制動器具有一個單一的、覆蓋整個板坯寬度的靜態(tài)磁場。電磁制動技術可抑制水口射流速度,減緩沿凝固殼向下流動,促進夾雜物和氣泡上浮。
3 、FC結晶器含有兩個方向相反的制動磁場,第一個位于彎月面區(qū)域,另一個位于結晶器的下部,每一個磁場都覆蓋了板坯的整個寬度。FC結晶器的磁場的上電磁場減少了結晶器彎月面紊流,可防止保護渣卷入凝固殼和角部橫裂;下電磁場可減少鋼液向下流速,有利于夾雜物和氣泡上浮。
4、利用M-MEMS多模式電磁攪拌器可根據(jù)需要以不同的方式攪動結晶器內的鋼水,顯著減少板坯鑄造缺陷。該技術采用4個線性電磁攪拌器,位于結晶器高度方向的中部、浸入式水口兩側,每側2個線圈并排設置,可用于使浸入式水口流出的鋼水制動(EMIS)或加速(EMLA)。第三種工作模式則用于使位于彎月面的鋼水轉動(EMRS),此項技術可有效控制熱傳導梯度和坯殼凝固前沿的均勻性,消除某些鋼種存在的氣孔、針孔和表面夾渣等鑄造缺陷。