【正文】 液壓伺服驅(qū)動(dòng)式鑄坯結(jié)晶器振動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 摘要結(jié)晶器振動(dòng)裝置是連鑄中的關(guān)鍵設(shè)備,其振動(dòng)形式、控制方式以及在線監(jiān)測(cè)與調(diào)整,對(duì)連鑄質(zhì)量具有重要影響。因此,研究連鑄結(jié)晶器振動(dòng)裝置及控制技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)對(duì)連鑄機(jī)結(jié)晶器技術(shù)發(fā)展及結(jié)晶器振動(dòng)方式演變的闡述，提出了電液伺服驅(qū)動(dòng)，并對(duì)其振動(dòng)形式及其工作原理進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的分析。然后繪制了機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)及工藝參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算！最后通過(guò)校核、機(jī)構(gòu)的仿真分析完成了本次設(shè)計(jì)！關(guān)鍵詞：連鑄機(jī)；結(jié)晶器 ；正弦振動(dòng)；電液伺服控制；振動(dòng)裝置Desigh of the hydraulic pressure servo actuation type casts the semifinished product crystallizer shakeout equipmentAbstractThe crystallizer shakeout equipment is in the continuous casting key equipment, its vibration form, the control mode as well as the online monitor and the adjustment, have the material effect to the continuous casting quality. Therefore, the research continuous casting crystallizer shakeout equipment and the control technology have the vital practical significance. This article through the elaboration which evolves to the continue caster crystallizer technological development and the crystallizer vibration way, proposed the battery solution servo actuates, and has carried on the substantive analysis to its vibration form and the principle of work. Then has drawn up the organization diagram, and has carried on the analysis putation to its parameter of movement and the technological parameter! Finally through the examination, the organization simulation analysis has pleted this design! Keywords: mould。 sinusoidal oscillation。 electrohydraulic。目錄摘要 IAbstract II目錄 III第一章 緒論 1 1 連續(xù)鑄鋼的特點(diǎn) 3，特點(diǎn)及演變 5 6 7 7 連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)簡(jiǎn)介 8 8 11 結(jié)晶器振動(dòng)與保護(hù)渣的關(guān)系 12 13 結(jié)晶器中摩擦力的分布 15第三章 結(jié)晶器振動(dòng)方案的比較、論證、確定及經(jīng)濟(jì)性分析 16 本課題研究的目的 16 課題研究?jī)?nèi)容 16 課題方案的選擇 17 振動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 17 振動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 20第四章 結(jié)晶器正弦振動(dòng)的參數(shù)分析 24 負(fù)滑脫量計(jì)算 24 頻率與周期 24 結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度和加速度 25 負(fù)滑脫時(shí)間的確定 26第五章 液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 液壓伺服系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì) 2確定最大功率 29 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，壓力P，流量Q 31 31 計(jì)算液壓缸的主要參數(shù) 31 擬定液壓系統(tǒng)圖 32 液壓元件的設(shè)計(jì) 33 液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 38 系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算 38第六章 機(jī)械設(shè)計(jì) 40 40 41 軸Ⅰ的校核 41 42 43 軸Ⅱ的校核 44 46 截面1校核 47 軸承校核 48 軸Ⅰ軸承校核 48 運(yùn)動(dòng)分析 49第七章 控制系統(tǒng) 50 50 50致謝 52參考文獻(xiàn) 53第一章 緒論由于連鑄技術(shù)具有顯著的高生產(chǎn)效率、高成材率、高質(zhì)量和低成本的優(yōu)點(diǎn)，近二三十年已得到了迅速發(fā)展，目前世界上大多數(shù)產(chǎn)鋼國(guó)家的連鑄比超過(guò)90%。連鑄技術(shù)對(duì)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程的變革、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面起了革命性的作用。連續(xù)鑄鋼是一項(xiàng)把鋼水直接澆鑄成形的節(jié)能新工藝，它具有節(jié)省工序、縮短流程，　提高金屬收得率，降低能量消耗，生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化和自動(dòng)化程度高，鋼種擴(kuò)大，產(chǎn)品　質(zhì)量高等許多傳統(tǒng)模鑄技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。自從20世紀(jì)50年代連續(xù)鑄鋼技術(shù)進(jìn)入工業(yè)性應(yīng)用階段后，不同類型、不同規(guī)格的連鑄機(jī)及其成套設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)70年代以后，連鑄技術(shù)發(fā)展迅猛，特別是板、方坯連鑄機(jī)的發(fā)展對(duì)加速連鑄技術(shù)替代傳統(tǒng)的模鑄技術(shù)起到了決定性作用?！?　　連鑄坯的噸數(shù)與總鑄坯(錠)的噸數(shù)之比叫做連鑄比，它是衡量一個(gè)國(guó)家或一個(gè)鋼鐵工廠生產(chǎn)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，也是連鑄設(shè)備、工藝、管理以及和連鑄有關(guān)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)展水平的綜合體現(xiàn)。　　19701980年，世界連鑄比從4．4％發(fā)展到28．4％，中國(guó)的連鑄比從2．1％發(fā)展到6．2％；至1990年，世界和中國(guó)的連鑄比分別發(fā)展到62．8％和22．4％；到1999年，又分別發(fā)展到84．4％和77．4％。2000年中國(guó)連鑄比發(fā)展到86％，估計(jì)世界連鑄比為87％左右。從統(tǒng)計(jì)數(shù)字可以看出中國(guó)的連鑄技術(shù)在近10年內(nèi)得到了迅速發(fā)展。　　世界上有許多連鑄技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的公司，如西馬克／德馬克、奧鋼聯(lián)、日立造船、住友重機(jī)、丹尼利等。以板坯連鑄機(jī)為例，西馬克／德馬克公司從1962年至2001年新設(shè)計(jì)和改造板坯連鑄機(jī)共約370臺(tái)，奧鋼聯(lián)從1959年至2000年新建和改造板坯連鑄機(jī)共約181臺(tái)，日立造船從1967年至1998年新建并改造板坯連鑄機(jī)共約75臺(tái)，住友重機(jī)提供和改造過(guò)約150臺(tái)各類連鑄機(jī)。截止2000年12月止，中國(guó)共有356臺(tái)(1123　流)連鑄機(jī)，其中板方坯連鑄機(jī)分別為63臺(tái)(78流)、276臺(tái)(1002流)，圓坯、異形坯連鑄機(jī)分別為16臺(tái)(40流)、1臺(tái)(3流)。這些連鑄機(jī)中，絕大部分是立足于中國(guó)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造的。目前中國(guó)國(guó)內(nèi)能夠承擔(dān)連鑄機(jī)研究、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)研究院所、廠有西安重型機(jī)械研究所、北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究院、重慶鋼鐵設(shè)計(jì)研究院、武漢鋼　鐵設(shè)計(jì)研究院、包頭鋼鐵設(shè)計(jì)研究院、馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)研究院、上海重礦公司、一重集團(tuán)公司、二重集團(tuán)公司、大重集團(tuán)公司等，應(yīng)該引起注意的是西安重型機(jī)械研究所在連鑄成套設(shè)備的設(shè)計(jì)、研究和開(kāi)發(fā)方面特別是在大型板坯連鑄成套設(shè)備設(shè)計(jì)方面有著很強(qiáng)的實(shí)力，90年代以后，先后設(shè)計(jì)和改造的板坯連鑄機(jī)有美國(guó)Canister大板坯連鑄機(jī)，攀鋼雙流大板坯連鑄機(jī)，上鋼三廠、鞍鋼寬厚板坯連鑄機(jī)，酒鋼、太鋼、南鋼、馬鋼、凌鋼、武鋼、寶鋼等多臺(tái)大板坯連鑄機(jī)?！　〉侥壳盀橹梗B鑄設(shè)備和工藝技術(shù)日益完善，在新建或改造舊有的連鑄機(jī)時(shí)，人們都會(huì)無(wú)一例外地結(jié)合實(shí)際選擇一些相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。而具有代表性的技術(shù)是：　　(1)鋼液的凈化處理　　　(2)防止二次氧化的保護(hù)澆注及鋼液溫度控制　　(3)鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)，鋼包下渣檢測(cè)，鋼包傾轉(zhuǎn)，鋼包鋼液自動(dòng)稱量?！　　?4)大容量中間罐，中間罐冶金，中間罐熱周轉(zhuǎn)，“冷”中間罐使用，　等離子加熱，中間罐鋼液自動(dòng)稱量?！　　?5)自動(dòng)加保護(hù)渣裝置，保護(hù)渣品質(zhì)分析檢驗(yàn)設(shè)施。　　　(6)結(jié)晶器在線熱狀態(tài)調(diào)寬，多錐度結(jié)晶器，漏鋼預(yù)報(bào)，液面自動(dòng)檢控，電磁　制動(dòng)與電磁攪拌，高性能結(jié)晶器銅板及鍍層?！　?7)機(jī)械式(可實(shí)現(xiàn)正弦振動(dòng)曲線)、液壓式(可實(shí)現(xiàn)正弦和非正弦振動(dòng)曲線)　結(jié)晶器振動(dòng)裝置?！　　?8)大板坯連鑄機(jī)中能夠調(diào)寬、調(diào)厚的零號(hào)扇形段。　　(9)多點(diǎn)彎曲、矯直技術(shù)，連續(xù)彎曲矯直技術(shù)?！　?10)真正意義上的細(xì)輥密布輥?zhàn)优帕校侄屋?，高性能輥?zhàn)硬牧霞岸押笇印！　?11)凝固末端輕壓下，人為鼓肚輕壓下?！　　?12)遠(yuǎn)程調(diào)整輥縫的液壓夾緊式或機(jī)械式扇形段，二冷區(qū)域或二冷區(qū)凝固末端電磁攪拌。　　　(13)二次冷卻區(qū)氣水霧化冷卻及自動(dòng)控制，噴水寬度隨板坯寬度的無(wú)級(jí)切換，1：2530的大流量范圍的氣水霧化噴嘴?！　　?14)全交流拉坯輥傳動(dòng)系統(tǒng)?！　　?15)EIC一體化的電氣、儀表、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?！　?16)結(jié)晶器、零號(hào)扇形段、結(jié)晶器振動(dòng)裝置、扇形段四大周轉(zhuǎn)件整體吊裝更換，完善的離線維修措施?！　　?17)大板坯連鑄機(jī)的上裝引錠、自動(dòng)脫錠?！　　?18)輥縫自動(dòng)測(cè)量?jī)x、自動(dòng)噴印機(jī)、去毛刺機(jī)、鑄坯稱量機(jī)、局部火焰清理機(jī)等關(guān)鍵輔助設(shè)備的應(yīng)用。　　　(19)最佳定尺切割　　　(20)計(jì)算機(jī)質(zhì)量判斷　　　(21)快速硫印　　(22)鑄坯運(yùn)行路線的計(jì)算機(jī)跟蹤　　(23)自動(dòng)開(kāi)澆技術(shù)　　　就世界范圍而言，連比已經(jīng)提高到一個(gè)較高的水平，新的連鑄裝備的投入步伐將有所減緩，隨之而來(lái)的是各類舊有連鑄機(jī)的更新?lián)Q代。不管是新建的還是被改造的連鑄機(jī)都會(huì)朝著高效化發(fā)展，提高無(wú)缺陷坯的比率，擴(kuò)大連鑄鋼品種，推進(jìn)純凈鋼的同時(shí)防止二次氧化，提高連鑄機(jī)的裝機(jī)水平，提高作業(yè)率，合理提高拉速，做好爐機(jī)匹配等以高效化生產(chǎn)的中心的工藝、設(shè)備、操作技術(shù)將是連鑄技術(shù)發(fā)展的必然。 連續(xù)鑄鋼的特點(diǎn)連續(xù)鑄鋼技術(shù)的出現(xiàn)，推動(dòng)了冶金鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)也使鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)模式及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了巨大變革。這些變革帶來(lái)了降低能耗、縮短生產(chǎn)流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量等顯著成果，其結(jié)果使得鋼鐵產(chǎn)品具有了更大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，為煉鋼生產(chǎn)向連續(xù)化、自動(dòng)化方向的發(fā)展開(kāi)辟了新的途徑。連鑄技術(shù)的優(yōu)越性20世紀(jì)70年代以后連鑄技術(shù)迅速發(fā)展，究其原因主要是它與以往的模鑄相比具有很多優(yōu)越性。連鑄與模鑄的根本區(qū)別就在于它們的生產(chǎn)工藝流程是不一樣的。模鑄是把一爐鋼水澆注成多根鋼錠，鋼錠脫模之后經(jīng)初軋機(jī)開(kāi)坯才得到鋼坯，是在間斷的情況下進(jìn)行的。而連鑄是把一爐鋼水連續(xù)不斷地注入到結(jié)晶器中，這樣就可以得到無(wú)限長(zhǎng)的鑄坯，經(jīng)切割后就可以直接生產(chǎn)鑄坯。可見(jiàn)，連鑄比模鑄減少了一道工藝流程。同時(shí)模鑄時(shí)鑄坯的冷卻速度較慢，而連鑄時(shí)因強(qiáng)制冷卻使冷卻速度加快?；谶@些根本差別，連鑄和模鑄比較，就具有許多突出的優(yōu)越性。 1)提高了綜合成材率。采用連鑄工藝的直接經(jīng)濟(jì)效益，首先是提高了綜合成材率。過(guò)去采用的鋼錠開(kāi)坯方式，切頭切尾損失達(dá)到10%^20%，從鋼水到成坯的收得率約為84%^88%。而連鑄的切頭切尾損失僅為1%^39。2%，從鋼水到成坯的收得率為95%^96%，即采用連鑄可以節(jié)約金屬10%左右。金屬收得率的提高必然使得綜合成材率提高。一般來(lái)說(shuō)，模鑄時(shí)綜合成材率為80%左右，而連鑄時(shí)綜合成材率可達(dá)95%以上。據(jù)測(cè)算，連鑄比每提高10%，%%. 2)降低能耗。連鑄節(jié)能主要體現(xiàn)在一是省去開(kāi)坯工藝直接節(jié)能，二是由于提高成坯率和成材率間接節(jié)能兩方面。據(jù)相關(guān)資料報(bào)道，每生產(chǎn)It鋼坯連鑄比模鑄可節(jié)能6271046kJ，^ kg標(biāo)準(zhǔn)煤。按我國(guó)目前能耗水平測(cè)算，It連鑄坯綜合節(jié)能約130 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，可見(jiàn)連鑄對(duì)提高綜合成材率及節(jié)能具有重要意義。應(yīng)當(dāng)指出，隨著澆注鋼種、鑄坯斷面和軋制工藝的不同，連鑄節(jié)能的具體情況也是不同的。 3)產(chǎn)品的均一性好、質(zhì)量高。模鑄鋼錠凝固時(shí)間比較長(zhǎng)，元素偏析顯著，特別是鋼錠頭部和尾部化學(xué)成分差異很大，而連鑄坯冷卻速度快、斷面較小、樹(shù)枝晶間距小、偏析程度輕，尤其是沿鑄坯長(zhǎng)度方向的化學(xué)成分比較均勻，因而其成材的均一性比模鑄好。隨著煉鋼工藝的不斷發(fā)展和連鑄新技術(shù)的應(yīng)用，目前連鑄產(chǎn)品質(zhì)量的各項(xiàng)性能指標(biāo)大都優(yōu)于模鑄成材產(chǎn)品。4)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化。在以往煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中，模鑄是一項(xiàng)勞動(dòng)環(huán)境惡劣且強(qiáng)度大的工序。而連鑄由于其自身設(shè)備和工藝的特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)及計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展應(yīng)用，使得連鑄這一優(yōu)越性更加突出，大多數(shù)連鑄機(jī)己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。這就使操作者從模鑄的繁重體力勞