結晶器非正弦振動波形構造方法研究

梁東+封卓+蔡煒

摘要：結晶器振動是連鑄線的高效連鑄關鍵技術之一，其目的是防止鑄坯粘結而發生拉裂或漏鋼。文章論述了兩種結晶器非正弦振動波形的特點及構造規則，討論了目前比較實用的兩種構造方法，并推導了相應的波形表達式及基本工藝指標參數的計算公式，對比了不同方法的優缺點。

關鍵詞：結晶器；非正弦；振動波形；構造方法；波形表達式；工藝指標參數 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG249 文章編號：1009-2374（2015）35-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.008

1 概述

結晶器振動是高速連鑄機的核心技術，結晶器振動相當于一種脫模的作用，用來防止鑄坯粘結，避免發生拉裂或漏鋼，結晶器作振動時可以周期性地改變鋼水液面和結晶器內壁的相對位置，達到改善結晶器內壁表面潤滑狀況的目的，減少摩檫及粘結阻力，進一步改善鑄坯的表面質量，結晶器向上運動時，減少新生的坯殼與銅壁產生粘結，以防止坯殼受到較大的應力，使鑄坯表面出現裂紋，而當結晶器向下運動時，通過摩擦在坯殼上施加向下的壓力，愈合結晶器上升時拉出的裂痕，這就要求向下的運動速度大于拉坯速度，形成負滑脫。傳統的機械正弦振動具有機械復雜、維護難度大、不能在線調節振幅和頻率、負滑脫時間長、正滑動速度差大等諸多缺點。采用液壓伺服控制系統實現的非正弦振動具有上升時間大于下降時間、負滑動時間短的特點，能夠明顯改善結晶器保護渣的潤滑，減少坯殼和結晶器之間的摩擦力，減少拉裂，并能使拉裂的坯殼得到愈合，使拉坯速度明顯提高，有利于鑄坯的熱送、熱裝和直接軋制。結晶器非正弦振動波形的構造是結晶器非正弦振動技術最基本、最關鍵的問題，由于結晶器振動質量大、振動頻率較高，因此非正弦振動波形函數必須具有最佳振動模型的全部特征，如上升速度緩慢、具有較短的負滑脫時間等，還必須具有良好的動力學特性。比如有人提出的三角波振動，位移曲線為斜直線，上升或者下降過程中，速度保持勻速不變，這樣的振動曲線物理意義明顯，然而在開始起振和速度方向改變時，由于速度瞬間突變，將會對振動機構產生很大的剛性沖擊。因此三角波振動的動力學特性較差，無法用于較高的振動頻率且對機械設備損傷較大。

4 結語

本文討論了兩種結晶器非正弦振動波形的構造方法，前兩種方法的函數表達式都很簡潔直觀，非常適合PLC等工業控制級計算機的在線編程實現，且參數都可以在線計算調節，第二種方法計算公式略為復雜，實際應用中需要更高性能的控制器才能實現，且參數必須離線計算，但是其動力學特性優良，振動沖擊更小，對機械設備更有利，更適合高頻率振動。目前這兩種波形構造方法都被廣泛用于各類連鑄機結晶器液壓振動裝置中。

參考文獻

[1] 張云飛.結晶器液壓振動系統仿真及其控制策略研究[D].重慶大學，2007.

[2] 史小波.DYJ001型結晶器振動電液步進缸設計及特性研究[D].蘭州理工大學，2010.

作者簡介：梁東（1985-），男，湖南婁底人，湖南華菱漣鋼210轉爐廠助理工程師，研究方向：轉爐連鑄工藝過程自動化控制。

（責任編輯：周 瓊）