【文章內(nèi)容簡介】 和螺桿蝶形彈簧調(diào)整時所需要的潤滑管路，大大精簡了結(jié)晶器的設(shè)計，同時提高了工作人員的安全性，使結(jié)晶器的可接近性大大提高。圖 31 加緊裝置圖 32 結(jié)晶器夾緊裝置結(jié)晶器在連鑄生產(chǎn)過程中，受的力非常復(fù)雜，因為結(jié)晶器的寬邊鋼板是弧線的，因此受力是變化的，在結(jié)晶器的設(shè)計過程中，工廠設(shè)計時遍采用的是計算機模擬結(jié)晶器內(nèi)部受力情況。因此，我在本次畢業(yè)設(shè)計過程中只能通過簡單的力學(xué)計算來得到結(jié)晶器寬邊調(diào)整液壓缸的受力情況。圖 33 結(jié)晶器夾緊裝置受力示意圖鋼水靜壓力計算= （31)式中 ——最大鋼水靜壓力 ——結(jié)晶器壓面到足輥中心線的距離 ——鋼水密度 (32)式中 ——受壓面積 ——結(jié)晶器壓面到足輥中心線的距離 ——板坯寬度 = (33) = (34) ——鋼水靜壓力 ——結(jié)晶器壓面到足輥中心線的距離 ——板坯寬度 ——鋼水密度 設(shè)定作用力作用在距底面(最大壓力足輥處)1/3 高度上。上下部液壓缸受力及窄面板壓緊力計算對上部液壓缸作用點取=0則 = (35) = (36)上下各設(shè)置兩個液壓缸，故每個液壓缸受力1/2與1/2。實際上由于考慮到一定的安全系數(shù)，則上下部液壓缸受力為 = (37)式中 ——上下部每股液壓缸的實際受力 ——上下部每個液壓缸的計算受力 ——安全系數(shù) 取 = = (38)式中 ——上下部每股液壓缸的實際受力 ——上下部每個液壓缸的計算受力 ——安全系數(shù) 取 =經(jīng)過計算，上下兩組液壓缸的受力應(yīng)該是==經(jīng)上述計算，查機械手冊，連鑄機使用的液壓缸是專用的液壓缸，手冊上沒有記錄，故上網(wǎng)聯(lián)系一液壓缸生產(chǎn)廠進行生產(chǎn)。撫順天寶重工液壓制造有限公司，該公司長期生產(chǎn)重型機械液壓設(shè)備，有著豐厚的生產(chǎn)經(jīng)驗，能夠做出滿足我本次設(shè)計的液壓夾緊缸。配合液壓鎖緊回路，能夠完成寬邊的調(diào)整和夾緊動作。但是連鑄機結(jié)晶器在連鑄生產(chǎn)過程中是不斷振動的，因此液壓缸的受力還受到振動的影響，這就需要反饋系統(tǒng)，利用微處理計算機進行調(diào)整，這在我本次設(shè)計的工作要求之外。結(jié)晶器寬邊調(diào)整機構(gòu)采用的是液壓缸調(diào)整和夾緊，在安裝過程中，因為結(jié)晶器的水箱和銅板以及窄邊調(diào)整機構(gòu)等一系列組件都是通過銅板水箱兩側(cè)的螺栓和液壓缸直接懸吊起來的，一次，寬邊調(diào)整裝置在安裝時就不能和普通的液壓缸一樣采用尾部耳環(huán)連接。為了保證結(jié)晶器的強度，保證在連鑄生產(chǎn)過程中隨著結(jié)晶器的不斷振動，寬邊調(diào)整裝置不會錯位，依然能夠順利正常的工作。這次結(jié)晶器寬邊調(diào)整液壓缸的安裝比較特殊，首先在結(jié)晶器的框架上，在預(yù)先計算好的中心線上打出和液壓缸同等直徑的通孔，然后將液壓缸穿過通孔，通過尾部法蘭，用螺栓將液壓缸固定在結(jié)晶器框架上，這樣安裝，即保證了結(jié)晶器在連鑄生產(chǎn)過程中不會發(fā)生軸向躥動，也不會發(fā)生徑向振動，這樣的安裝方式大大提高了結(jié)晶器寬邊調(diào)整的精度。同時這樣的安裝方式，便于微計算機反饋調(diào)整裝置的測量，又再一步提高了結(jié)晶器寬邊調(diào)整和夾緊裝置的穩(wěn)定性和精度。 (1) 液壓缸使用工作油的粘度為29～74mm2/S，推薦使用ISOVG46抗磨液壓油。工作油溫在－20℃~＋80℃范圍內(nèi)。在環(huán)境溫度和使用溫度較低時，可選擇粘度較低的油液。如有特殊要求，需特別注明。(2) 液壓缸要求系統(tǒng)過濾精度不低于80μm要求，要嚴格控制油液污染，保持油液的清潔，定期檢查油液的性能，并進行必要的精細過濾和更換新的工作油液。(3) 安裝時要保證活塞桿頂端連接頭的方向應(yīng)與缸頭、耳環(huán)(或中間鉸軸)的方向一致，并保證整個活塞桿在進退過程中的直線度，防止出現(xiàn)剛性干擾現(xiàn)象，造成不必要的損壞。(4) 當液壓缸安裝上主機后,在運轉(zhuǎn)試驗中應(yīng)先檢查油口配管部分和導(dǎo)向套處有無漏油，并應(yīng)對耳環(huán)和中間鉸軸軸承部位加油。(5) 液壓缸若發(fā)生漏油等故障要拆卸時，應(yīng)用液壓力使活塞的位置移動到缸筒的任何一個末端位置，拆卸中應(yīng)盡量避免不合適的敲打以及突然的掉落。(6) 在拆卸之前，應(yīng)松開溢流閥，使液壓回路的壓力降低為零，然后切斷電源使液壓裝置停止運轉(zhuǎn)，松開油口配管后，應(yīng)用油塞塞住油口。(7) 液壓缸不能作為電極接地使用，以免電擊傷活塞桿。(8) 常見故障及排除方法可參照下列方法維修:外部漏油活塞桿碰傷或拉傷,缸筒內(nèi)表面拉傷,用極細的砂紙或油石修磨,仍然漏油可采用金工技術(shù)修復(fù),修復(fù)后如新品使用性能。防塵圈擠出或反唇,拆開檢查重新更換?；钊突钊麠U上的密封件磨損或損傷,更換密封件。液壓缸安裝定心不良,使活塞桿伸出困難,拆下來檢查安裝位置是否符合要求?；钊麠U爬行和蠕動液壓缸內(nèi)進入空氣或油內(nèi)有汽泡,松開接頭將空氣排出。液壓缸的安裝位置偏移,在安裝時檢查與主機運行方向平行?；钊麠U全長或局部彎曲,活塞桿全長校正不直度小于等于千分之三或更換活塞桿。缸內(nèi)銹蝕或拉傷,采用金工技術(shù)修復(fù)達到使用要求。通過對本章的工作，完成了了寬邊調(diào)整的夾緊裝置這一重要部分，對結(jié)晶器的整體結(jié)構(gòu)有了更深層次的認識。本章工作還進行了液壓缸的選擇，選擇了液壓缸的的型號，對液壓缸的行程，運動速度，工作原理等方面也有了了解，掌握了液壓缸的分類，安裝方式和實際工作的注意事項。 第4章 結(jié)晶器調(diào)寬裝置的選擇計算對于板坯連鑄機來說，結(jié)晶器的寬度根據(jù)所要澆鑄的板坯的斷面不同時可以進行調(diào)節(jié)的。起調(diào)寬方法有在線停機調(diào)寬和澆鑄中調(diào)寬兩種。過去多采用前者，但隨著連鑄技術(shù)的進步，尤其是對于80年代發(fā)展起來的熱傳送熱裝機連鑄直接軋制工藝，更需要應(yīng)用澆筑過程中的調(diào)寬技術(shù)。而條調(diào)寬技術(shù)關(guān)鍵中的關(guān)鍵中的關(guān)鍵就是結(jié)晶器窄邊調(diào)整機構(gòu)。結(jié)晶器窄邊調(diào)整機構(gòu)從連鑄生產(chǎn)線誕生以來就一直是結(jié)晶器不可或缺的一部分。從最開始的手動機械調(diào)寬，到后來的電動機械調(diào)寬到現(xiàn)在的液壓調(diào)寬，經(jīng)過一系列的變化，窄邊條款機構(gòu)精度越來越高，性能越來越穩(wěn)定，越來越適應(yīng)快速連鑄生產(chǎn)的要求。圖41 調(diào)寬裝置圖 42 結(jié)晶器調(diào)寬裝置結(jié)晶器在澆鑄生產(chǎn)過程中的調(diào)寬方法有兩種。第一種是T型變化，第二種是Y型變化。T型變化時早期結(jié)晶器的變化方式，因為我本次設(shè)計采用的新型的液壓調(diào)寬裝置，所以我選用的的是較為先進的Y型變化，其變化的示意圖如下圖所示。 變錐度 寬度變大 錐度設(shè)定a 寬度縮小 錐度設(shè)定 b 圖43 結(jié)晶器窄邊調(diào)整過程示意圖 a 寬度變大 b 寬度變小板坯調(diào)寬時的有關(guān)錐度設(shè)定和調(diào)寬速度選擇是由制造工藝確定的。以下是控制調(diào)寬過程的數(shù)學(xué)公式: = (41)式中: ——窄面頂部和底部的調(diào)整速度差； ——加速度；——結(jié)晶器高度； ——拉速。根據(jù)經(jīng)驗，調(diào)寬速度一般為:寬度變大時，每側(cè) 010 mm/min寬度變小時，每側(cè) 020 mm/min我在本次設(shè)計中借鑒寶鋼連鑄機工藝要求，選擇錐度位3～16 mm，澆鑄時調(diào)寬速度:調(diào)寬用2～10mm/min ，調(diào)窄用2～20mm/min在澆鑄中調(diào)寬時，機構(gòu)處于帶熱負荷狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。為了保證正常澆鑄，窄邊必須與初期凝固的坯殼保持良好的接觸面，窄邊的倒錐度必須適當，因此寬度調(diào)節(jié)的速度是在低速下進行的，而且移動速度要穩(wěn)定。調(diào)寬素的機錐度的調(diào)節(jié)量必須與所澆鑄的鋼種、澆鑄速度等參數(shù)相對應(yīng)。且寬度、錐度的變化時相互配合的，可見，調(diào)寬裝置的驅(qū)動要求比較特殊。西歐那個上所屬，調(diào)寬裝置的驅(qū)動要滿足以下要求:(1)調(diào)速范圍寬。(2)調(diào)速精度高。(3)力矩穩(wěn)定性好；(4)適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。過去一般采用的的機械驅(qū)動，這種驅(qū)動方式剛度剛性很好，但是因為絲桿的螺母之間總是存在間隙，所以停止精度就比不上液壓調(diào)寬的方式。由于調(diào)寬裝置的設(shè)置環(huán)境和相當惡劣的工作條件，在電動調(diào)寬方式中，直流電子調(diào)速系統(tǒng)更不能滿足要求。就是一半的交流電機驅(qū)動也不能滿足工作要求，寶鋼采用的交流鼠籠型異步電動機加上帶矢量控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，它的性能無論是動態(tài)還是靜態(tài)都是非常優(yōu)秀的，尤其是輸出恒轉(zhuǎn)矩性能良好。但是這套性能工作原理復(fù)雜，設(shè)備成本高昂，所以我在本次畢業(yè)設(shè)計中并沒有采用如此先進的驅(qū)動方式，而是采用的基本的液壓調(diào)整方式，只要滿足我設(shè)計所需要的工作精度就可以了。本次設(shè)計，通過查找相關(guān)的資料，我采用的是日本新日界廠的系統(tǒng)，下面是這套系統(tǒng)的工作原理圖。條款是，單邊的移動速度可達100mm/min。告訴調(diào)寬技術(shù)將更利于連鑄直接軋制的鑄坯尺寸配合以及提高鑄坯的成品率。結(jié)晶器窄邊調(diào)整機構(gòu)是固定在結(jié)晶器框架上的。因為窄邊調(diào)整機構(gòu)的調(diào)整范圍比較大，我本次設(shè)計的調(diào)整范圍是960mm至1600mm。所以如果兩邊采用單桿液壓缸進行調(diào)整的過程中，在惡劣的工作環(huán)境和不斷的震動過程中，液壓缸的活塞桿可能發(fā)生撓度變形。這樣，很大程度上影響了結(jié)晶器的精度甚至導(dǎo)致窄邊卡死進而導(dǎo)致結(jié)晶器不能正常工作。所以在這次設(shè)計中，我采用了四個步進液壓缸，一邊一對，分別固定在結(jié)晶器的窄邊銅板上，這樣就在很大程度上解決了活塞桿撓度變形的問題。但是很可能在不正常的工作條件下，活塞桿依然會發(fā)生變形。在寶鋼的結(jié)晶器窄邊機構(gòu)中，已經(jīng)出現(xiàn)了導(dǎo)向缸，即分別在每兩邊的一對液壓缸中間加上一組導(dǎo)向缸，這樣就完美的解決了活塞桿變形的問題。其機構(gòu)如下圖所示。圖44 寶鋼的結(jié)晶器窄邊調(diào)整機構(gòu)(帶導(dǎo)向缸)在安裝時，不能僅僅把窄邊調(diào)整系統(tǒng)通過法蘭固定在結(jié)晶器框架上，考慮到肋板的強度不夠，在結(jié)晶器框架上加上兩個縱向的三角形肋板，這樣，從理論上經(jīng)過論證完全能夠承受住窄邊調(diào)整機構(gòu)在工作時所需要的軸向力。我的設(shè)計如下圖所示。將窄邊調(diào)整機構(gòu)用螺栓固定在加強之后的肋板上，這樣不僅有更好的強度，而且更加便于安裝，更加便于窄邊調(diào)整機構(gòu)的拆卸和維修。圖45 有加強肋板的結(jié)晶器框架通過本章的工作，了解并進一步熟悉了結(jié)晶器的另一重要組成部分調(diào)寬裝置即窄邊調(diào)整裝置，理解了該機構(gòu)的機械構(gòu)造和工作原理，同時指出了該部分的不足之處，并提出了自己的合理化建議和嘗試改進。本章同上一張有共同之處，也進行了液壓缸的選擇，進行了相關(guān)的計算分析。對該機構(gòu)個別部分進行了改進，將原來的機械結(jié)構(gòu)替換為液壓機構(gòu)，節(jié)省了空間，方便操作，提高了工作效率，同時也節(jié)省了成本，便于自動控制。 第5章 結(jié)晶器銅板及水箱的選擇計算連鑄機結(jié)晶器的長度是決定連鑄機工作的可靠性和鑄壞質(zhì)量的最重要的參數(shù)之一。結(jié)晶器越長, 在其出口處的鑄坯的凝固殼就越厚越堅固, 但拉坯力和拉應(yīng)力也同時增大。對于各種尺寸規(guī)格的鑄坯都存在一個在鑄坯凝固殼中應(yīng)力最小的合理的結(jié)晶器長度, 此長度可以取近似方坯斷面的鑄坯為例進行計算。在計算時采用如下假設(shè)條件:(1)鑄坯整個周邊的結(jié)晶均勻(2)當量應(yīng)力根據(jù)強度的動力學(xué)理論進行計算。在結(jié)晶器出口處具有足夠強度的鑄坯凝固殼的厚度可按式式計算: = = (51)式中:——凝固系數(shù)——金屬在結(jié)晶器中存在的時間——結(jié)晶器有效區(qū)段長度——澆鑄速度與液態(tài)金屬結(jié)晶的同時, 凝固殼便產(chǎn)生相變收縮, 鋼水靜壓力把凝固殼壓向結(jié)晶器壁, 而其收縮又阻止其向結(jié)晶器壁靠近。在研究上述現(xiàn)象的過程中, 得出一個結(jié)論, 即在結(jié)晶器中存在若干區(qū)段:直接接觸區(qū), 間接(脈動)接觸區(qū)和在鑄坯和結(jié)晶器壁之間有一定間隙的區(qū)段?？梢约俣? 結(jié)晶器與鑄壞之間的摩擦是發(fā)生在有效區(qū)段全長范圍內(nèi)。拉坯力可由下式確定:= (52)式中:——摩擦系數(shù)——鋼水比重——鑄坯斷面周長這時由拉坯力產(chǎn)生的拉應(yīng)力: == (53)由鋼水靜壓力產(chǎn)生的拉應(yīng)力由下式算出:=+=() (54)根據(jù)強度動力學(xué)理論，當量應(yīng)力可有下式確定: (55)把有(3)(4)公式得到的代入得到:= (56)根據(jù)實驗數(shù)據(jù), 鑄坯表面溫度按波狀曲線變化，這條曲線可以修直，并可以用下面的指數(shù)函數(shù)表示: (57)鑄坯凝固殼的平均溫度是=250(5+) (58)式中——鋼水溫度(大約1500℃) (59)把(8)的溫度規(guī)律率考慮在內(nèi)=127(1) (510)理想的是盡量增大F值。若代入數(shù)值，k=3厘米/ ，時，F(xiàn)=127(1) (511)對于可根