【正文】 此值為負滑動的極限值，當 caVV? 時，即 %NS? 時，結晶器對坯殼不產(chǎn)生負滑動； %NS? 時產(chǎn)生負滑動。但它們當中獨立的參數(shù)只有兩個：負滑動率 NS 和負滑動時間 Nt 。因此，頻率的微小變化也會引起 Nt 的很大變化。因此，大多數(shù)連鑄機的結晶器振動裝置的振幅都是可調的。 （ 4）正弦式振動可通過偏心（軸）輪來實現(xiàn)，不需要凸輪機構，制造比較容易。 （ 2）負滑脫時間較正弦振動短，使得鑄坯振痕較正弦振動淺，提高了鑄坯表面質量。 第 23 頁 圖 結晶 器振動方式 根據(jù)結晶器振動的運動軌跡，現(xiàn)代結晶器的振動方式分為正弦型振動和非正弦型振動兩大類。但此種振動方式所在的主要問題是：實現(xiàn)運動規(guī)律的凸輪加工制造比較麻煩；為了保證嚴格的同步運動，振動機構和拉坯機構之間要實行嚴格的電氣連鎖；在上升和下降的轉折點處速度變化很大，加速度在理論上等于無窮大。 第 22 頁 3. 板坯連鑄結晶器振動機構設計 結晶器振動的目的 結晶器及其振動系統(tǒng)是連鑄機中的重要組成部分，結晶器的作用是為了對鋼水進行一 次冷卻，形成坯殼便于拉矯。 Ⅱ剖面的計算應力： ? ?1 MP 50caca MW? ? ? ?? Ⅵ剖面的計算應力： ? ?2 MP 80caca MW? ? ? ?? 按文獻 [3,表 151]查得： ? ?1 70MPa? ? ca? ? ?1? ，所以安全。如果容量選大了，不僅使設備投資費用增加，而且由于電動機經(jīng)常在輕載情況下運行，運行效率和功率因數(shù)（對異步電動機而言）都會下降。若拉速太快，會使結晶器出口處坯殼薄，容易產(chǎn)生過大變形甚至拉漏事故，同時又會造成鑄坯內(nèi)部的疏松和縮孔，使質量變壞反倒降低產(chǎn)量。在理論計算和優(yōu)化的基礎上，國外陸續(xù)出現(xiàn)了雙錐度結晶器和多錐度結晶器。拉速小于 m/min時，錐 度值取 ％～ ％。對于板坯連鑄機來說，鑄坯寬面和窄面的錐度要求是不一樣的，由于板坯厚度方向寬面的面積大，坯殼的剛性較弱，在鋼水靜壓力的作用下，坯殼很容易貼向銅板，消除氣隙，所以厚度方向錐度可以小一些。如果有液芯壓下或輕壓下應同時加上壓下量，實際中，要求結晶器的斷面尺寸應當比連鑄坯斷面的公稱尺寸大一些，通常約大 1～ 3%左右。由于實行高速澆鑄，結晶器還需適當加長，但過長既會延緩鑄坯的進一步冷卻凝固又會造成浪費。 39。 （ 5）振動時慣性力要小，為提高鑄坯表面質量，結晶器的振動廣泛采用高頻率小振幅，最高已達 400 次 /min，在高頻振動時，慣性力不可忽視，過大的慣性力不僅影響到結晶器的強度和剛度，進而也影響到結晶器運動軌跡的精度。 應用結晶器非正弦振動技術在工藝上具有降低結晶器與初始凝固坯殼之間的摩擦力、降低漏鋼率、提高拉速和鑄坯表面質量等優(yōu)點，在設備上具有大幅度降低振動頻率、提高振動裝置的使用壽命、減少維護等優(yōu)點，因此應 用機械驅動結晶器非正弦振動及控制技術具有十分重要的意義。該振動方式仍保留同步式振動愈合時間較長的特點，愈合時間約占整個周期的 66%～ 71%，此種振動模式也需由凸輪機構來實現(xiàn)。小方坯連鑄結晶器有了很大發(fā)展 , 近年來開發(fā)的利用結晶器和電磁力支撐鋼液 , 減少坯殼和結晶器之間的接觸壓力的“軟接觸結晶器” , 也取得了可喜的工藝效果 , 其形成的鑄坯表面沒有振痕 , 近乎鏡面 , 極大地改善了鑄坯表面質量。應用這種結 晶器，澆鑄 115 115mm 方坯時，拉坯可以從 2～ 3m/min 提高到5m/min以上，并且鑄坯質量良好，經(jīng)濟效益顯著。 在國內(nèi)板坯連鑄結晶器的發(fā)展，從斷面尺寸不可調到斷面尺寸可調，目前已有在澆鑄過程中調整寬度的板坯連鑄結晶器，這標志著板坯連鑄結 晶器新的發(fā)展階段。其中，采用液壓伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)的非正弦振動技術具有上升時間比下降時間長，負滑動時間較短的特點，可明顯改善結晶器保護渣的潤滑，大幅度的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，是鑄坯表面質量及拉坯速度明顯提高，有利于鑄坯的熱送、熱裝和直接軋制。 1982 年統(tǒng)計數(shù)字表明，世界平均連鑄比為 30％左右，而我國的連鑄比僅為 %。總體講，連鑄造工藝相對模鑄工藝可提高金屬收得率約 9%。隨著連鑄與軋鋼工藝更緊密地結合起來，連鑄熱裝和直接軋制技術已在日本發(fā)展并興盛起 來，歐美和世界其它國家（地區(qū)）也緊跟著普遍推行，已成為連鑄工藝發(fā)展的基本趨向。 1969 年法國瓦盧愛克建成第一臺立式離心旋轉連鑄機并投產(chǎn)，用于生產(chǎn)管坯。 1952 年英國巴羅廠建成第一臺小方坯連鑄機，鑄坯斷面為 50 50～ 100 100mm，生產(chǎn)碳鋼和低合金鋼， 1954 年第一臺澆鑄圓坯的 4 流連鑄機在聯(lián)邦德國建成。 nonsinusoidal oscillation。本文討論了正弦振動的特點、主要參數(shù)及其確定。 關鍵詞： 結晶器；正弦振動；非正弦振動；橢圓齒輪 全套圖紙，加 153893706 第 II 頁 The Design of Oscillating Mechanism of Continuous Casting Machine with The Size in Width 1400 and Hight 220 Abstract This paper is intended to give an introduction to the oscillating mode of the slab continuous casting mould as well as the improvement of the original oscillating mechanism At the same time after the practical in Angang Group and the detailed analysis and calculation , I give a designation mechanism of casting mould. In the oscillating mode of the casting mould , because of its own features the sine drive bees the main oscillating mode of the modernized slab continuous casting mould and develops at a fast speed .This paper discusses the features of the sinusoidal oscillation ,main parameter and its confirmation. With the development of continuous casting technique, the advantages of the nonsinusoidal oscillation which is relative to sinusoidal oscillation, bee more and more clear to people。在此基礎上，于四十年代由容漢斯在德國建成第一臺澆鑄鋼水的試驗連鑄機，開始了連續(xù)鑄鋼的試驗研究工作。同年，第一臺弧形連鑄機在聯(lián)邦德國梯林根鋼廠投產(chǎn)，鑄坯斷面為 250 1600mm,1965 年聯(lián)邦德國埃斯維特爾鋼廠 4 流圓坯弧形連鑄機投產(chǎn)。 以日本為代表的一批發(fā)達國家（地區(qū)）接近或基本實現(xiàn)了“全連鑄化”的目標。 （ 1） 簡化了鑄坯生產(chǎn)的工藝流程，省去了模鑄工藝的脫模、整模、鋼錠均熱和開坯工序。 我國是世界上研究和應用連鑄技術較早的國家。 最近幾年國際上又提出了高效連鑄的新概念，從國外已經(jīng)取得的經(jīng)驗看，高效連鑄采用的主要技術有：結晶器液面控制技術，結晶器非正弦振動技術，電磁制動技術及高拉速保護渣技術等。最初連鑄機的結晶器是靜止的，在拉坯過程中坯殼與結晶器壁極易發(fā)生粘結，從而導致拉不動或者拉漏事。最新的，在澆鑄中用電動遙控的可調寬度結晶器，增加了電動機傳動寬面調整裝置，配備有連續(xù)錐度測量系統(tǒng)，在調寬的同時保證了錐度。這種結晶器錐度，使坯殼角部和其它部位一樣，緊貼內(nèi)壁以同樣的速度生長，且生長速度加快。由于振動減小了拉坯阻力，漏鋼事故明顯減少，鑄坯質量有所改善，因而在連鑄結晶器振動應用早期采用很廣。 從連鑄發(fā)展的歷史上看，每當結晶器采用了一種新的較過去更為合理的振動規(guī)律時，都對連鑄坯的澆鑄、表面質量及拉坯速度的提高產(chǎn)生了重大的影響。 （ 2）結構剛性要好，結晶器內(nèi)壁與高溫金屬接觸，外壁通冷卻水，而它的壁厚又很?。▋H有 10～ 20mm），因此在它的厚度方向溫度梯度極大，熱應力相當可觀，其結構必須具有較大的剛性，以適應大的熱應力。結晶器長度增加后可提高鑄機拉速，增加鑄坯產(chǎn)量。 80 ~ 120LL?? （ ） 盡管如此，結晶器的長度在世界各國還是 很不一致。結晶器的斷面尺寸寬邊和窄邊分別按照以下經(jīng)驗公式計算： 圖 結晶器銅板孔型斷面圖 結晶器寬邊 00 (1 .5 % ~ 2 .5 % )B B B??上 （ ） 0 0 0(1. 5% ~ 2. 5% ) %B B B B B? ? ?下 寬 （ ） 式中， B上 一結晶器上口寬度（ mm）； B下 — 結晶器下口寬度（ mm）； 0B — 鑄坯公稱寬度（ mm）； B寬 一結晶器寬面錐度（ mm）。 板坯連鑄結晶器倒錐度的要求及對倒錐度的改進 結晶器的錐度概念是指結晶器的上口尺寸與下口尺寸不同，形 成一個上大下小倒錐形的型。這時錐度可按下式進行計算， K = 100%BBBL? ?下 上上 （ %/m） （ ） 式中 B上 、 B下 — 分別為結晶器上、下口的寬邊邊長（ mm） 對于板坯連鑄機，拉速大時，錐度要小。隨著連鑄技術的發(fā)展，出現(xiàn)了單錐度結晶器銅管，與以前的無錐度銅管相比，單錐度有較大的進步，提高了結晶器傳熱能力，加快了拉坯速度， 結晶器壽命也有了一定的提高，所以得到了廣泛的應用。這種設計，使鑄坯坯殼生長更加均勻，坯殼厚度也有所增加。 因此，由公式（ ）得 cV 23 19700 10 / m i n13? ??? ? ? ?????。蝸桿結構圖如下圖 所示，以下對 蝸桿進行校核： 圖 蝸桿軸的結構圖 蝸桿的材料和機械性能 減速機的蝸桿受力較大并要求限制軸的尺寸與重量，需提高軸頸的耐磨性，以及處于惡劣條件下工作，所以采用 40Cr 合金鋼，為提高軸的強度（尤其是疲勞強度）和耐磨性，對其需要進行調質處理。 2．校核Ⅴ剖面的疲勞強度 Ⅴ剖面因配合 76Hk引起的應力集中系數(shù)由文獻 [4,附表 1－ 1]查得： ?? ? ??? Ⅴ剖面因過度圓角引起的應力集中系數(shù)由文獻 [4,附表 1－ 2]（用插值法）查得： 80 72 42Ddr???? 2 ?? ?? ? ??? 因此，按配合引起的應力集中系數(shù)來驗算Ⅴ剖面。當發(fā)生粘結時，振動能強制脫模，消除粘結。從而在坯殼中產(chǎn)生壓應力，可以使結晶器里斷裂的坯殼壓合，使粘結的坯殼強迫脫模；結晶器在上升和下降的轉折點處，速度變化比較緩和，有利于提高運動的平穩(wěn)性。所以，為了減少拉裂，應保持 第 24 頁 適當?shù)呢摶撀省? 結晶器正弦振動理論分析 正弦振動的優(yōu)點 正弦式振動的振動速度與時間的關系是一條正弦曲線，在整個振動周期中，結晶器和鑄坯均存在相對運動，它有以下特點 ： （ 1） 結晶器下降過程中，有一小段下降速度大于拉坯速度的負滑脫階段，可防止和消除坯殼與器壁的粘結，具有脫模作用。 合理的、或最佳的工藝參數(shù)是通過基本參數(shù)的正確選擇來實現(xiàn)的，也就是說正弦振動的基本參數(shù)振幅和頻率的確定應以獲得最佳工藝參數(shù)為前提，以便確保澆鑄生產(chǎn)的順利進行及獲得質量良好的鑄坯。 圖 負滑動時間曲線 參看圖 ，從時間軸上的某一點作一水平線，該線與負滑動時間曲線有兩個交點。 但對于較小時，如 Z 5 時，由于負滑動時間曲線升緩慢，因 此所對應的較低頻率可以采用，但必須使在該頻率下的負滑動率 NS 20％。 ? ?0 si n 2 /m a aV V t dt V? ? ?? ?????? （ ） 式中 aV — 結晶器振動最大速度， m/min； ?— 偏心 (軸 )輪的角速度， rad/s。對于不同的鋼種，最佳負滑動時間為 s 左右 ??6 。據(jù)有關研究表明，其最佳振動參數(shù)應該具有最短的負滑動時間，而又具有不太高的振動頻率。雖然曲線的頂部上升較緩慢，但兩個交點所對應的低頻率和高頻率差別不大。 中間各級振幅的確定仍然是根據(jù)中問各級拉坯速度以同樣的原則 來確定。其振幅和頻率是最為重要的兩個基本參數(shù)。 （ 5）非