【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 產(chǎn)生的機(jī)理有兩種當(dāng)結(jié)晶器相對(duì)于 坯殼運(yùn)動(dòng)是在液體保護(hù)渣薄層內(nèi)進(jìn)行生的摩擦力稱為液體摩擦力 用下式來(lái)表示其大小 當(dāng)結(jié)晶器壁和固態(tài)保護(hù)渣之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)這種固體與固體接觸產(chǎn)生的摩擦力稱為固體摩擦力用如下的式子來(lái)表示 對(duì)于從彎月面到結(jié)晶器出口的各個(gè)位置根據(jù)操作條件 鑄造速度結(jié) 晶器振動(dòng)條件保護(hù)渣物性 計(jì)算固體摩擦力和液體摩擦力的大小據(jù)此來(lái)判斷是液體潤(rùn)滑還是固體潤(rùn)滑起支配作用顯然這里應(yīng)該是較小的摩擦力起支配作用并作為該處的摩擦力 結(jié)晶器中摩擦力的分布 根據(jù)結(jié)晶器潤(rùn)滑機(jī)理可以把液體摩擦力和固體摩擦力作為彎月面某一距離的函數(shù)來(lái)計(jì)算結(jié) 晶器采用正弦振動(dòng)時(shí)其計(jì)算結(jié)果如圖 25 所示 液體摩擦力的最大值 曲線 A和 B 呈現(xiàn)十振動(dòng)周期內(nèi)最大相對(duì)速度的時(shí)候如圖 22 中的兩條曲線當(dāng)相對(duì)速度等于零時(shí) 液體摩擦力因此在一個(gè)振動(dòng)周期中液體摩擦力在兩條曲線 A和 B之間變化負(fù)滑動(dòng)期間的相對(duì)速度比正滑動(dòng)期間的小因此負(fù)滑動(dòng)期間的液體的摩擦力絕對(duì)值較小 圖 25 結(jié)晶器內(nèi)液體保護(hù)渣摩擦力和固體保護(hù)渣摩擦力的分布 固體摩擦力是由兩條直線 fs 表示的 由圖 25 可以看出液體潤(rùn)滑在結(jié)晶器上部起支配作用在結(jié)晶器下部固體摩擦力比最大的液體摩擦力要小因此在該部位固體潤(rùn)滑起支配作 用 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 31 本課題研究的目的 針對(duì)傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心輪結(jié)晶器振動(dòng)裝置存在的缺點(diǎn)開(kāi)發(fā)研制電液伺 服驅(qū)動(dòng)的結(jié)晶器振動(dòng)裝置及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基于智能控制的基本思想改進(jìn) 控制方法滿足連鑄工藝對(duì)跟蹤正弦給定振動(dòng)波形的要求有效抑制非對(duì)稱負(fù)載造成的靜差并提高系統(tǒng)的相頻寬 3270 1560 毫米毫米 拉坯速度 455 結(jié)晶器的振動(dòng)波形正弦波 3 毫米 結(jié)晶器的重量 12 噸 33719 由于基本圓弧半徑較小而使長(zhǎng)臂振動(dòng)機(jī)構(gòu)又獲得了應(yīng)用 導(dǎo)軌式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)弧形運(yùn)動(dòng)也可以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)由于導(dǎo)軌式振動(dòng)機(jī)構(gòu)避免了長(zhǎng)振動(dòng)臂結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單因此早期應(yīng)用較多但由于導(dǎo)軌不易獲得充分潤(rùn)滑又不易保持清潔所以磨損較嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)軌跡精度因而逐漸被其他振動(dòng)機(jī)構(gòu)所替代 雖然近年來(lái)導(dǎo)軌式振動(dòng)機(jī)構(gòu)又在羅可普連鑄機(jī)上得到了應(yīng)用但是導(dǎo)軌式振動(dòng)機(jī) 構(gòu)所固有的缺點(diǎn)在生產(chǎn)中依舊暴露無(wú)遺使一些生產(chǎn)廠家不得不對(duì)其進(jìn)行改造 差動(dòng)齒輪振動(dòng)機(jī)構(gòu) 差動(dòng)齒輪振動(dòng)機(jī)構(gòu)是我國(guó) 60 年代中期開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)的弧線軌跡振動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)晶器固定在由彈簧支撐的振動(dòng)框架上用凸輪或偏心輪強(qiáng)迫框架下降利用彈簧的反力使其上升振動(dòng)框架的內(nèi)外弧側(cè)面裝有齒條分別與節(jié)圓半徑相等的小齒輪相嚙合裝在小齒輪軸上的扇形齒輪有不同的節(jié)圓半徑內(nèi)弧側(cè)的節(jié)園半徑比較大相互嚙合的扇形齒輪擺動(dòng)時(shí)就時(shí)與其相連的兩個(gè)小齒輪曳不一樣因而可使結(jié)晶器產(chǎn)生弧線運(yùn)動(dòng)由于它結(jié)構(gòu)復(fù)雜齒輪和導(dǎo)向件磨損較嚴(yán)重等原因而未被得到推廣但差動(dòng)原理卻在后 來(lái)的四偏心結(jié)結(jié)機(jī)構(gòu)上得到了應(yīng)用其結(jié)構(gòu)如圖 31 所示 圖 31 差動(dòng)式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 在結(jié)晶器的振動(dòng)框架 1上固定有導(dǎo)軌和齒條 2在距離為 A的兩側(cè)裝有兩根長(zhǎng)軸 3 軸支撐在軸承 12 上軸上裝有齒輪 4 和導(dǎo)輪 5 以及不同節(jié)圓半徑的扇形齒輪6 及 7 在振動(dòng)框架 1 兩端還裝著導(dǎo)向塊 8 在扇形齒輪 6 上裝有連桿 9 和與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連的偏心輪 10振動(dòng)框架 1下面還支撐有彈簧 11目的是平衡一部分負(fù)荷并使振動(dòng)框架 1產(chǎn)生一個(gè)向上的恢復(fù)力兩個(gè)軸 3就產(chǎn)生反復(fù)的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪 4廁通過(guò)齒條嚙合關(guān)系使振動(dòng)框架 1產(chǎn)生振動(dòng) 但由于扇形齒輪 6和 7的節(jié)圓半徑不同所以兩側(cè)齒輪 4 的角速度也不同則振動(dòng)框架將產(chǎn)生弧線振動(dòng) 圓弧半徑為 R框架 1兩側(cè)齒條節(jié)線間距離為 W兩齒輪 4的中心距為 A節(jié)圓半徑為扇形齒輪 6 和 7 的節(jié)圓半徑為則 31 32 33 正確的選擇 WA 及的值便可以得到要求的 R 值 四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu) 它是一種雙搖桿機(jī)構(gòu)它的兩個(gè)搖桿可以裝設(shè)在連鑄機(jī)的外弧側(cè)也可裝在內(nèi)弧側(cè)如圖 32 示后者適用于小方坯連鑄機(jī)前者適用于板坯連鑄機(jī)便于拆裝二冷區(qū)的扇形段當(dāng)使兩搖桿 AD和 BC平行且等長(zhǎng)時(shí)四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)可用于直弧形或立式連鑄機(jī) 不論是裝在鑄機(jī)的內(nèi)弧側(cè)還是外弧側(cè)四連桿機(jī)構(gòu) ABCD中的 CD連桿在某一瞬間的運(yùn)動(dòng)是繞瞬心 O 的轉(zhuǎn)動(dòng)因此只要使兩搖桿 AD 和 BC 的延長(zhǎng)線交 于鑄機(jī)的圓弧中心 O 由于結(jié)晶器的振幅與圓弧半徑相比較小因此瞬心位置變化所造成的運(yùn)動(dòng)軌跡誤差很小 一般在給連鑄機(jī)圓弧半徑結(jié)晶器振幅及四連桿機(jī)構(gòu)參數(shù)的合理約束條件下通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠使板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)軌跡誤差Δ R≤ 01mm 小方坯的Δ R≤002mm 圖 32 連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu) 由于四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)的搖桿長(zhǎng)度較短因此結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)的軌跡精度受溫度載荷及加工誤差的影響較小因此它被廣泛應(yīng)用于各種連鑄機(jī)四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是各桿件只做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)軸承易形成局部磨損特別是在高頻率小振幅的條件下將產(chǎn)生較嚴(yán)重的局部磨損 四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu) 四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)是在連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)裝置中的應(yīng)用廣泛的一種振動(dòng)機(jī)構(gòu)具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)其工作原理如圖 33 圖中 2 為振動(dòng)臺(tái)架 7 為結(jié)晶器其中 1為結(jié)晶器外弧中心點(diǎn) 13 為偏心軸在每根偏心軸上都裝有兩個(gè)偏心套通過(guò)內(nèi) 外側(cè)各兩根連桿 4和 5將振動(dòng)臺(tái)架在四個(gè)角鉸接并用板式彈簧 6實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器仿弧線定中只要合理確定偏心軸偏心套連桿板式彈簧的長(zhǎng) 度及安裝尺寸就可以實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的近似圓弧擺動(dòng) 圖 3335 所示相應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方塊圖如圖 36 示采用閥控缸驅(qū)動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的往復(fù)振動(dòng)將液壓缸的位置 或結(jié)晶器鞍座的位置 通過(guò)位移傳感器反彼到綜合端與指令信號(hào)比較得到誤差信號(hào)然后由計(jì)算機(jī)算得控制量并經(jīng)過(guò) DA 和電流負(fù)反彼放大器后驅(qū)動(dòng)電液伺服閥構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生各種指令信號(hào) 期望振動(dòng)規(guī)律 通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)目刂坡墒瓜到y(tǒng)槍出跟蹤指令信號(hào)從而獲得所要求的振動(dòng)規(guī)律 圖 35 晶器電液伺服振動(dòng)裝置示意圖 圖 36 結(jié)晶器振動(dòng)波型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)方塊圖 用閥控缸驅(qū)動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的往復(fù)振動(dòng)將液壓缸的位置通過(guò)位移傳感器反饋到綜合端與指令信號(hào)比較得到誤差信號(hào)然后由計(jì)算機(jī)算得控制量并經(jīng)過(guò) DA 和電流負(fù)反饋放大器后驅(qū)動(dòng)電液伺服閥構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生各種指令信號(hào)通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)目刂坡墒瓜到y(tǒng)輸出跟蹤指令信號(hào)從而獲得所要求的振動(dòng)規(guī)律 液壓振動(dòng)的動(dòng)力裝置為液壓動(dòng)力站它作為動(dòng)力源向振動(dòng)液壓缸提供穩(wěn)定的壓力和流量的油液液壓動(dòng)力站的信號(hào)有主站室內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過(guò) PLC 系 統(tǒng)來(lái)控制液壓振動(dòng)的核心控制裝置為振動(dòng)伺服閥振動(dòng)伺服閥靈敏度高液壓動(dòng)力站提供動(dòng)力如有波動(dòng)伺服閥的動(dòng)作就會(huì)失真造成振動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)和振動(dòng)波形失真為此要在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器以吸收各類(lèi)波動(dòng)和沖擊以保證整個(gè)系統(tǒng)壓力穩(wěn)定 正弦和非正弦曲線振動(dòng)靠振動(dòng)伺服閥控制而振動(dòng)伺服閥的空子信號(hào)來(lái)自曲線生成器主控室的計(jì)算機(jī)通過(guò) PLC 控制曲線生成器設(shè)定振動(dòng)曲線同時(shí)也設(shè)定振幅和頻率曲線生成器通過(guò)液壓缸傳來(lái)的壓力信號(hào)和位置反饋信號(hào)來(lái)修正振幅和頻率經(jīng)過(guò)修正的振動(dòng)曲線信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)控制伺服閥只要改變曲線生成器即可改變振動(dòng)波形振幅和頻率曲線生成 器輸入信號(hào)的波形振幅和頻率可在線任意設(shè)定好振動(dòng)曲線信號(hào)傳給伺服閥即可控制振動(dòng)液壓缸按設(shè)定參數(shù)振動(dòng)在軟件編程中同時(shí)還設(shè)置多種報(bào)警和保護(hù)措施以避免重大事故的發(fā)生這種在線任意調(diào)整振動(dòng)波形振幅和頻率是通常機(jī)械振動(dòng)所不能實(shí)現(xiàn)的 第四章 結(jié)晶器正弦振動(dòng)的參數(shù)分析 41 負(fù)滑脫量計(jì)算 在結(jié)晶器下振速度大于拉坯速度時(shí)稱為負(fù)滑脫負(fù)滑脫量的定義為 式中 負(fù)滑脫量 結(jié)晶器振動(dòng)時(shí)的最大速度 mmin 拉坯速度 4mmin 負(fù)滑脫能幫 助脫模有利于拉裂坯殼的愈合正玄振動(dòng)的選 30～ 40 時(shí)效果較好在這里選取為 30 則由公式 可得出結(jié)晶器的最大振動(dòng)速為 1 則 4130 52mmin 0086ms 42 頻率與周期 結(jié)晶器上下振動(dòng)一次的時(shí)間稱為振動(dòng)周期 T單位 s一分鐘內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)為頻率單位次 min 求解頻率的公式為 式中 結(jié)晶器振動(dòng)頻率 振幅 3mm 結(jié)晶器振動(dòng)的最大速度 52mmin 故 2758 次 min 46 次 s 周期 T 022s 圓頻率 43 結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度和加速度 結(jié)晶器振動(dòng)裝置的速度的大小方向是隨時(shí)間的變化而變化的由于結(jié)晶器是按正弦曲線規(guī)律振動(dòng)的若結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t s 則振動(dòng)結(jié)晶器任一瞬間的運(yùn)動(dòng)速度可由下式求出 可知結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度是按正弦規(guī)律變化的 當(dāng) 0t 0 時(shí) 0 t 00275s 時(shí) 52sin 36mmin 方向向下 t 0055s 時(shí) 52mmin 振動(dòng)速度達(dá)到最大值 t 00825s 時(shí) 36mmin t 011s 時(shí) 0 結(jié)晶器振動(dòng)到最 低點(diǎn)準(zhǔn)備向上振動(dòng) t 01375s 時(shí) – 36 mmin 方向向上 t 016