【文章內容簡介】 產生的機理有兩種當結晶器相對于 坯殼運動是在液體保護渣薄層內進行生的摩擦力稱為液體摩擦力 用下式來表示其大小 當結晶器壁和固態(tài)保護渣之間產生相對運動時這種固體與固體接觸產生的摩擦力稱為固體摩擦力用如下的式子來表示 對于從彎月面到結晶器出口的各個位置根據(jù)操作條件 鑄造速度結 晶器振動條件保護渣物性 計算固體摩擦力和液體摩擦力的大小據(jù)此來判斷是液體潤滑還是固體潤滑起支配作用顯然這里應該是較小的摩擦力起支配作用并作為該處的摩擦力 結晶器中摩擦力的分布 根據(jù)結晶器潤滑機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)來計算結 晶器采用正弦振動時其計算結果如圖 25 所示 液體摩擦力的最大值 曲線 A和 B 呈現(xiàn)十振動周期內最大相對速度的時候如圖 22 中的兩條曲線當相對速度等于零時 液體摩擦力因此在一個振動周期中液體摩擦力在兩條曲線 A和 B之間變化負滑動期間的相對速度比正滑動期間的小因此負滑動期間的液體的摩擦力絕對值較小 圖 25 結晶器內液體保護渣摩擦力和固體保護渣摩擦力的分布 固體摩擦力是由兩條直線 fs 表示的 由圖 25 可以看出液體潤滑在結晶器上部起支配作用在結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滑起支配作 用 第三章 結晶器振動方案的比較論證確定及經濟性分析 31 本課題研究的目的 針對傳統(tǒng)的電機驅動偏心輪結晶器振動裝置存在的缺點開發(fā)研制電液伺 服驅動的結晶器振動裝置及計算機控制系統(tǒng)基于智能控制的基本思想改進 控制方法滿足連鑄工藝對跟蹤正弦給定振動波形的要求有效抑制非對稱負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 結晶器的振動波形正弦波 3 毫米 結晶器的重量 12 噸 33719 由于基本圓弧半徑較小而使長臂振動機構又獲得了應用 導軌式振動機構 這種振動機構可以實現(xiàn)弧形運動也可以實現(xiàn)直線運動由于導軌式振動機構避免了長振動臂結構也比較簡單因此早期應用較多但由于導軌不易獲得充分潤滑又不易保持清潔所以磨損較嚴重影響運動軌跡精度因而逐漸被其他振動機構所替代 雖然近年來導軌式振動機構又在羅可普連鑄機上得到了應用但是導軌式振動機 構所固有的缺點在生產中依舊暴露無遺使一些生產廠家不得不對其進行改造 差動齒輪振動機構 差動齒輪振動機構是我國 60 年代中期開發(fā)并應用于生產的弧線軌跡振動機構結晶器固定在由彈簧支撐的振動框架上用凸輪或偏心輪強迫框架下降利用彈簧的反力使其上升振動框架的內外弧側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)圓半徑內弧側的節(jié)園半徑比較大相互嚙合的扇形齒輪擺動時就時與其相連的兩個小齒輪曳不一樣因而可使結晶器產生弧線運動由于它結構復雜齒輪和導向件磨損較嚴重等原因而未被得到推廣但差動原理卻在后 來的四偏心結結機構上得到了應用其結構如圖 31 所示 圖 31 差動式振動機構 在結晶器的振動框架 1上固定有導軌和齒條 2在距離為 A的兩側裝有兩根長軸 3 軸支撐在軸承 12 上軸上裝有齒輪 4 和導輪 5 以及不同節(jié)圓半徑的扇形齒輪6 及 7 在振動框架 1 兩端還裝著導向塊 8 在扇形齒輪 6 上裝有連桿 9 和與傳動機構相連的偏心輪 10振動框架 1下面還支撐有彈簧 11目的是平衡一部分負荷并使振動框架 1產生一個向上的恢復力兩個軸 3就產生反復的轉動齒輪 4廁通過齒條嚙合關系使振動框架 1產生振動 但由于扇形齒輪 6和 7的節(jié)圓半徑不同所以兩側齒輪 4 的角速度也不同則振動框架將產生弧線振動 圓弧半徑為 R框架 1兩側齒條節(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 四連桿振動機構 它是一種雙搖桿機構它的兩個搖桿可以裝設在連鑄機的外弧側也可裝在內弧側如圖 32 示后者適用于小方坯連鑄機前者適用于板坯連鑄機便于拆裝二冷區(qū)的扇形段當使兩搖桿 AD和 BC平行且等長時四連桿振動機構可用于直弧形或立式連鑄機 不論是裝在鑄機的內弧側還是外弧側四連桿機構 ABCD中的 CD連桿在某一瞬間的運動是繞瞬心 O 的轉動因此只要使兩搖桿 AD 和 BC 的延長線交 于鑄機的圓弧中心 O 由于結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動軌跡誤差很小 一般在給連鑄機圓弧半徑結晶器振幅及四連桿機構參數(shù)的合理約束條件下通過優(yōu)化設計能夠使板坯連鑄機結晶器振動軌跡誤差Δ R≤ 01mm 小方坯的Δ R≤002mm 圖 32 連桿振動機構 由于四連桿振動機構的搖桿長度較短因此結晶器運動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用于各種連鑄機四連桿振動機構的主要缺點是各桿件只做擺動運動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生較嚴重的局部磨損 四偏心振動機構 四偏心振動機構是在連鑄機結晶器振動裝置中的應用廣泛的一種振動機構具有一些獨特的優(yōu)點其工作原理如圖 33 圖中 2 為振動臺架 7 為結晶器其中 1為結晶器外弧中心點 13 為偏心軸在每根偏心軸上都裝有兩個偏心套通過內 外側各兩根連桿 4和 5將振動臺架在四個角鉸接并用板式彈簧 6實現(xiàn)結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 度及安裝尺寸就可以實現(xiàn)結晶器的近似圓弧擺動 圖 3335 所示相應的計算機控制系統(tǒng)方塊圖如圖 36 示采用閥控缸驅動雙搖桿機構實現(xiàn)結晶器的往復振動將液壓缸的位置 或結晶器鞍座的位置 通過位移傳感器反彼到綜合端與指令信號比較得到誤差信號然后由計算機算得控制量并經過 DA 和電流負反彼放大器后驅動電液伺服閥構成閉環(huán)控制系統(tǒng)利用計算機產生各種指令信號 期望振動規(guī)律 通過選擇適當?shù)目刂坡墒瓜到y(tǒng)槍出跟蹤指令信號從而獲得所要求的振動規(guī)律 圖 35 晶器電液伺服振動裝置示意圖 圖 36 結晶器振動波型計算機控制系統(tǒng)方塊圖 用閥控缸驅動雙搖桿機構實現(xiàn)結晶器的往復振動將液壓缸的位置通過位移傳感器反饋到綜合端與指令信號比較得到誤差信號然后由計算機算得控制量并經過 DA 和電流負反饋放大器后驅動電液伺服閥構成閉環(huán)控制系統(tǒng)利用計算機產生各種指令信號通過選擇適當?shù)目刂坡墒瓜到y(tǒng)輸出跟蹤指令信號從而獲得所要求的振動規(guī)律 液壓振動的動力裝置為液壓動力站它作為動力源向振動液壓缸提供穩(wěn)定的壓力和流量的油液液壓動力站的信號有主站室內的計算機通過 PLC 系 統(tǒng)來控制液壓振動的核心控制裝置為振動伺服閥振動伺服閥靈敏度高液壓動力站提供動力如有波動伺服閥的動作就會失真造成振動時運動不平穩(wěn)和振動波形失真為此要在系統(tǒng)中設置蓄能器以吸收各類波動和沖擊以保證整個系統(tǒng)壓力穩(wěn)定 正弦和非正弦曲線振動靠振動伺服閥控制而振動伺服閥的空子信號來自曲線生成器主控室的計算機通過 PLC 控制曲線生成器設定振動曲線同時也設定振幅和頻率曲線生成器通過液壓缸傳來的壓力信號和位置反饋信號來修正振幅和頻率經過修正的振動曲線信號轉換成電信號來控制伺服閥只要改變曲線生成器即可改變振動波形振幅和頻率曲線生成 器輸入信號的波形振幅和頻率可在線任意設定好振動曲線信號傳給伺服閥即可控制振動液壓缸按設定參數(shù)振動在軟件編程中同時還設置多種報警和保護措施以避免重大事故的發(fā)生這種在線任意調整振動波形振幅和頻率是通常機械振動所不能實現(xiàn)的 第四章 結晶器正弦振動的參數(shù)分析 41 負滑脫量計算 在結晶器下振速度大于拉坯速度時稱為負滑脫負滑脫量的定義為 式中 負滑脫量 結晶器振動時的最大速度 mmin 拉坯速度 4mmin 負滑脫能幫 助脫模有利于拉裂坯殼的愈合正玄振動的選 30～ 40 時效果較好在這里選取為 30 則由公式 可得出結晶器的最大振動速為 1 則 4130 52mmin 0086ms 42 頻率與周期 結晶器上下振動一次的時間稱為振動周期 T單位 s一分鐘內振動的次數(shù)為頻率單位次 min 求解頻率的公式為 式中 結晶器振動頻率 振幅 3mm 結晶器振動的最大速度 52mmin 故 2758 次 min 46 次 s 周期 T 022s 圓頻率 43 結晶器的運動速度和加速度 結晶器振動裝置的速度的大小方向是隨時間的變化而變化的由于結晶器是按正弦曲線規(guī)律振動的若結晶器運動時間為 t s 則振動結晶器任一瞬間的運動速度可由下式求出 可知結晶器的運動速度是按正弦規(guī)律變化的 當 0t 0 時 0 t 00275s 時 52sin 36mmin 方向向下 t 0055s 時 52mmin 振動速度達到最大值 t 00825s 時 36mmin t 011s 時 0 結晶器振動到最 低點準備向上振動 t 01375s 時 – 36 mmin 方向向上 t 016