板坯連鑄結晶器振動參數的優化

劉　亮，徐曉文

（湘潭鋼鐵有限公司 寬厚板廠，湖南 湘潭411101）

結晶器振動可以防止坯殼與銅板粘結而發生漏鋼事故，同時減少澆注過程銅板與坯殼之間的摩擦阻力，起到改善鑄坯表面質量的作用。結晶器振動目的能否實現的關鍵取決于振動方式的選擇和參數的確定。從振動參數研究入手，結合奧鋼聯板坯連鑄機本身特點，選擇非正弦運動方式，合理確定了振頻、振幅、波形偏斜率等參數，達到了穩定生產、改善質量的目的。

1　振動機構設備

1.1DYNAFLEX振動裝置

湘鋼板坯連鑄機采用VAI開發的DYNAFLEX振動裝置，液壓缸直接連到結晶器，采用比例伺服閥控制，振動頻率0～400 Hz，振幅0～12 mm，其振幅、振頻、負滑脫等參數可通過系統中在線調整，設備部件包括：板簧裝置，底板連接梁，零號扇形段耳軸座，結晶器配水板，振動臺架，左板簧組，右板簧組，裝有伺服閥塊的液壓缸，緩沖彈簧，底板。

1.2　結晶器振動參數分析

振幅的選擇應考慮到在最大拉速下不使拉速與振幅比值過小，且在避免臨界振動頻率過高的前提下，應盡量采用小振幅。而在確定最小振幅時因為考慮到最小拉速，也不能使拉速與振幅比值過大，以保證較短的負滑動時間。一般情況下，選擇振幅值在4～7 mm范圍內比較合適。對于任何給定的拉速、振幅值，都有1個臨界振動頻率［1］。如當波形偏斜率α為0.2時，由負滑脫時間為0時，可得到臨界振動頻率為74.3 Hz；當結晶器振動頻率小于臨界振動頻率時，負滑脫時間不存在，無法控制粘結，故取振動頻率值時應避開振動頻率小于臨界值的情況出現；在振動頻率的可取值范圍內，隨著波形偏斜率α的增大，負滑脫時間減少，雖然負滑動率值有所增加，對結晶器內脫模情況有利，但振動加速度增大，對設備沖擊加大，不利于保持設備長期穩定，故波形偏斜率α取值宜在0.2～0.4。

1.3　結晶器振動方式選擇

正弦振動過程中鑄坯與結晶器之間時刻存在相對運動，由于結晶器的運動速度按正弦規律變化，加速度則按余弦規律變化，所以過渡比較平穩，沖擊力較小。與正弦振動相比，非正弦振動的最大特點是上升時間比下降時間長，因而加大了保護渣的消耗量，使結晶器彎月面附近的液體摩擦力減少［1］，同時在結晶器下移過程中，非正弦振動下移速度快、移動時間短，有利于減小振痕深度，且在負滑脫期間，結晶器相對坯殼下移距離等于甚至大于正弦振動時的下移距離，對坯殼有很好的壓合效果［2］。非正弦振動較正弦振動能獲得更好鑄坯表面質量，其優勢明顯。非正弦系數從0.5提升到0.65后，對應的波形偏斜率參數達到0.3，非正弦振動加強，坯殼與銅板粘結情況得到改善，鑄坯表面振痕深度明顯降低。

2　板坯連鑄機振動優化實踐

振痕深度是衡量鑄坯表面質量的重要標準之一，過深的振痕會造成鑄坯表面裂紋和成分的偏析。振痕深度與負滑脫時間有關，負滑脫時間越長，則振痕越深，振痕處坯殼夾渣就越嚴重，漏鋼的可能性隨之增加。控制振痕深度需考慮負滑脫時間和拉速、振幅的匹配關系來實現［3］。湘鋼板坯連鑄機在使用過程中存在坯殼與銅板粘連、振痕深度過深的情況。振動參數及運動方式選擇所應遵循的基本條件［4］：1）負滑脫時間在0.1 s左右，保證振痕深度在允許范圍之內。2）正滑脫時間＞0.1 s，保證保護渣消耗量＞0.3 kg/m，保證結晶器內有足夠的潤滑，減少坯殼粘連。3）必須有一定的負滑動超前量，能夠保證坯殼的愈合。

遵照上述原則，將原振動參數進行優化，優化后振幅4～5 mm，振頻160～170 Hz，負滑脫時間0.1～0.12 s，結晶器上升時間長且速度平緩，在正滑動時間里結晶器振動速度與拉坯速度之差減小。結晶器內摩擦阻力減小，初生坯殼所承受的拉伸應力減少，坯殼粘連的幾率得到降低。結晶器下降時間短且速度快,在負滑動時間里結晶器振動速度與拉皮速度差值加大，作用于初生坯殼的壓應力增大，有利于脫模，且負滑脫時間短，鑄坯表面振痕深度降低，表面質量得到改善［5］。湘鋼板坯連鑄優化前后振動參數如表1所示。

表1　湘鋼板坯連鑄振動參數優化前后對照

3　結語

優化振動參數，可以使鑄坯振痕深度明顯降低，杜絕粘結情況出現，從而使鑄坯表面質量得到改善。振動參數設置應遵循一定原則，負滑脫時間越低越能降低振痕深度，現階段負滑脫時間在0.1 s時可以兼顧設備與工藝雙方需求。