【正文】 軸承代替滾動軸承，減小內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 20 了磨損。短臂四連桿包括內(nèi)弧四連桿如圖 21a,外弧四連桿如圖 21b。高 中三者性能比較如表 21 表 21 振動機(jī)構(gòu)性能比較 型式 短臂四連桿 擺桿式 四偏心式 構(gòu)造 簡單 較大 零件多 運(yùn)動精 度 良好 近似直線 良好 振動頻率 中可以認(rèn)為結(jié)晶器振動臺是上下運(yùn)動。 圖 圖 從圖中可以看出，振動 平面在做一個(gè)繞 o3 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)角非常小。由平行四邊形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性，結(jié)晶器在振動過程中一直保持豎直狀態(tài)。這樣就將振源機(jī)構(gòu)的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為 平行四邊形機(jī)構(gòu)的高頻小振幅震動。在平行與流注方向的兩側(cè)、各有一個(gè)相同的震動機(jī)構(gòu)，由一臺電機(jī)通過雙輸出減速機(jī)，同步的驅(qū)動兩個(gè)振源機(jī)構(gòu)的偏心部件產(chǎn)生振動。振動沖程為 h=0~8mm，頻率為 f=0~600/min 在線自動調(diào)節(jié)。 結(jié)晶器的運(yùn)動是又液壓缸借助一個(gè)振動臂來產(chǎn)生的。其特點(diǎn)是只有結(jié)晶器銅管 、導(dǎo)流水套和結(jié)晶器上的法蘭參與振動，而其他零部件如外水套、冷卻水、閃爍計(jì)數(shù)器、結(jié)晶器電磁攪拌器及足輥等不參與振動。 液壓伺服式振動機(jī)構(gòu) 傳統(tǒng)的結(jié)晶器振動裝置是通過振動臺使結(jié)晶器產(chǎn)生正弦或非正弦振動，這內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 16 種振動方式存在著振動質(zhì)量大及維修困難等缺點(diǎn)。這種振動機(jī)構(gòu)是靠偏心輪連桿的推力，作用于振動臺的四角，使結(jié)晶器的運(yùn)動非常平穩(wěn)，不會由于結(jié)晶器的內(nèi)阻力作用點(diǎn)的偏移而是結(jié)晶器運(yùn)動不平穩(wěn)。適當(dāng)選擇彈簧的長度，可以是運(yùn)動軌跡誤差不大于。結(jié)晶器運(yùn)動的弧線定中是利用兩條板式彈簧來實(shí)現(xiàn)的。它是近年來新投產(chǎn)連鑄機(jī)中采用較多的一種。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 15 圖 33 雙短臂振動機(jī)構(gòu)原理圖 四偏心式振動機(jī)構(gòu) 四偏心式振動機(jī)構(gòu)是近幾年才出現(xiàn)的一種新型振動機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動軌跡準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用前者時(shí) a 點(diǎn)和 d點(diǎn)做 固定的鉸點(diǎn)。在雙搖桿式振動機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)搖桿長度的選擇必須滿足： ab=cd(a`b`=c`d`),且 ab(a`b`)與 cd(c`d`)各自連線的延長線應(yīng)通過曲率中心 O 點(diǎn)。所以，使結(jié)晶器在圓弧徑向產(chǎn)生誤差。圓弧線的半徑應(yīng)當(dāng)是結(jié)晶器振動的曲率半徑 R。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 14 圖 32 差動齒輪式振動機(jī)構(gòu)簡圖 雙搖桿式振動機(jī)構(gòu) 此種機(jī)構(gòu)也稱為雙短臂式或是四連桿式振動機(jī)構(gòu)。所以，當(dāng)扇形齒輪 5 擺動時(shí)，就使與其相連的兩個(gè)小齒輪產(chǎn)生不同的線速度，反應(yīng)在振動框架的兩側(cè)齒條上，其上鞋運(yùn)動的線速度也不一樣。振動框架由內(nèi)、外弧側(cè)的齒條 6 分別與節(jié)圓半徑相等的小齒 輪 4 相嚙合。 圖 31 弧形連續(xù)鑄鋼設(shè)備 差動式振動機(jī)構(gòu) 這種機(jī)構(gòu)是利用齒輪或凸輪機(jī)構(gòu)的差動原理來實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的弧線運(yùn)動的，現(xiàn)以差動齒輪機(jī)構(gòu)為例來說明。 技術(shù)方案介紹 目前結(jié)晶器振動裝置的形式主要有差動式振 動機(jī)構(gòu)、雙搖桿式振動機(jī)構(gòu)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 13 四偏心輪式振動機(jī)構(gòu)、液壓伺服式振動機(jī)構(gòu)等。結(jié)晶器振動裝置的振動動作一般是由電機(jī)、連桿、偏心輪等實(shí)現(xiàn)的。 結(jié)晶器振動裝置是連鑄機(jī)及軋鋼機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，使連鑄生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。 與傳統(tǒng)的直流電機(jī)或交流變頻電機(jī)驅(qū)動偏心凸輪的結(jié)晶激振系統(tǒng)相比，電液伺服驅(qū)動的連鑄機(jī)結(jié)晶器激振系統(tǒng)具有能實(shí)現(xiàn)正弦振動、易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制、布置方便和可以實(shí)現(xiàn)多流連鑄機(jī)共用泵站節(jié)能及群控等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)晶器的作用是為了對鋼水進(jìn)行一次冷卻，使其形成坯殼，同時(shí)為了保證出料均勻，減少拉坯摩擦力，避免鋼水粘壁、漏鋼，改善鑄坯表面質(zhì)量。連鑄坯的產(chǎn)量占整個(gè)鋼產(chǎn)量的百分率可反映一個(gè)國家煉鋼工藝的先進(jìn)水平 ，因而連鑄比的提高受到國內(nèi)外的廣泛重視。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 12 第三章 結(jié)晶器振動方案的選擇 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 簡介 連鑄是指使鋼水連續(xù)不斷地通過水冷結(jié)晶器，凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出，經(jīng)噴水冷卻全部凝固后切成坯料的鑄造工藝。結(jié)晶器向上振動速度與拉坯速度之差較小，有利于減小結(jié)晶器施加給鑄坯向上作用的摩擦力，即可減小坯殼中的拉應(yīng)力，減小鑄坯拉裂事故的發(fā)生。非正弦速度規(guī)律主要特點(diǎn)是 :負(fù)滑動時(shí)間比較短，這有利于減輕鑄坯表面振動痕跡的深度，提高鑄坯表面質(zhì)量 。 (4)非正弦速度規(guī)律 如圖 22的非正弦速度規(guī)律 [4]。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 11 基于正弦振動規(guī)律上述的優(yōu)點(diǎn)，它是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)晶器振動規(guī)律。 3)由于結(jié)晶器振動的加速度較小，因此可以采用較高頻率的振動，這有利于消除坯殼與結(jié)晶器壁的粘結(jié)，也就提高了結(jié)晶器的脫模作用。 2)由于結(jié)晶器振動速度是按正弦曲線變化，其加速度就是按照余弦曲線變化的。二是速度規(guī)律的實(shí)現(xiàn)用偏心輪取代了之前使用的凸輪。 (3)正弦速度規(guī)律 正弦速度規(guī)律如圖 22 的曲線所示 (正弦速度與余弦速度相同 )。 生產(chǎn)實(shí)踐證明，梯形速度規(guī)律是一種相對比較好的振動規(guī)律，因此這種振動規(guī)律被使用了許多年。負(fù)滑動運(yùn)動可以在坯殼中產(chǎn)生壓應(yīng)力，可以使結(jié)晶器里已經(jīng)斷裂的坯殼被壓合，并且能夠使粘結(jié)在結(jié)晶器內(nèi)壁上的坯殼強(qiáng)制脫模 。 (2)梯形速度規(guī)律 梯形速度規(guī)律是在矩形速度規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些改進(jìn)，如圖 22中的曲線 2所示即為梯形速度變化規(guī)律。雖然凸輪曲線在上升和下降之間有過渡連接曲線使結(jié)晶器振動的加速度達(dá)不到無窮大，但是仍然很大。為了保證結(jié)晶器與鑄坯之間速度嚴(yán)格的同步 運(yùn)動，結(jié)晶器振動機(jī)構(gòu)與拉坯機(jī)構(gòu)之間要實(shí)行嚴(yán)格的電器連鎖 。其表達(dá)式如下： svf c43? 式中： f — 結(jié)晶器振動頻率 cpm S— 振幅 mm cv — 拉坯速度 mm/min 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 9 生產(chǎn)實(shí)踐證明，矩形振動方式對鑄坯的脫模是有效的，相比靜止不動的結(jié)晶器，這種振動方式大大提高了鑄坯的表面質(zhì)量，提高了連鑄的生產(chǎn)效率，在早期得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)閺慕Y(jié)晶器振動技術(shù)發(fā)展的歷史過程來看，每當(dāng)結(jié)晶器采用了一種新的振動規(guī)律時(shí)，新的振動規(guī)律都較過去的振動規(guī)律更為合理，而且都對鑄坯的連續(xù)澆注、鑄坯的表面質(zhì)量及拉坯速度的提高產(chǎn)生了重大的影響。 結(jié)晶器振動規(guī)律的演變 結(jié)晶器振動技術(shù)的發(fā)展過程來看，結(jié)晶器振動技術(shù)先后經(jīng)歷了矩形速度規(guī)律、梯形速度規(guī)律值到目前應(yīng)用最廣泛的正弦振動規(guī)律以及近幾年更為先進(jìn)的非正弦振動規(guī)律。國外的應(yīng)用情況表明，采用連鑄結(jié)晶器非正弦伺服振動，能夠有效地減少鑄坯與結(jié)晶器間的摩擦力，從而防止坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)而被拉裂 ，減小鑄坯振痕，提高鑄坯質(zhì)量川一〔 9l。 機(jī)械振動的振動裝置由直流電動機(jī)驅(qū)動，通過萬向聯(lián)軸器，分兩端傳動兩個(gè)蝸輪減速機(jī)，其中一端裝有可調(diào)節(jié)軸套，蝸輪減速機(jī)后面再通過萬向聯(lián)軸器，連接兩個(gè)滾動軸承支持的偏心軸，在每個(gè)偏心輪處裝有帶滾動軸承的曲柄，并通過帶橡膠軸承的振動連桿支撐振動臺，產(chǎn)生振動。結(jié)晶器振動的目的是防止拉坯坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)，同時(shí)獲得良好的鑄坯表面，因而結(jié)晶器向上運(yùn)動時(shí)，減少新生的坯殼與銅壁產(chǎn)生粘結(jié)，以防止坯殼受到較大的應(yīng)力，使鑄坯表面出現(xiàn)裂紋 。與此同時(shí)，容漢斯振動結(jié)晶器又被西德曼內(nèi)斯 (Mannesmann)公司胡金根廠的一臺連續(xù)鑄鋼試驗(yàn)連鑄機(jī)上成功應(yīng)用結(jié)晶器振動技術(shù)在這兩臺連鑄機(jī)上的成功應(yīng)用，為結(jié)晶器振動技術(shù)的廣泛應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。羅西 (Irving Rossi )獲得了容漢斯結(jié)晶器振動技術(shù)專利的使用權(quán)，并首次在美國約阿 1949 年 S直到 1933 年現(xiàn)代連鑄的奠基人一德國的西格弗里德 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 7 第二章 結(jié)晶器振動技術(shù) 結(jié)晶器振動技術(shù)發(fā)展的歷史 最初的連鑄機(jī)結(jié)晶器是靜止不動的，在 拉坯的過程中坯殼很容易與結(jié)晶器內(nèi)壁產(chǎn)生粘結(jié)，從而出現(xiàn)坯殼“拉不動”或拉漏鋼水的事故發(fā)生。 (3)增加了系統(tǒng)存在間隙的機(jī)會。 圖 1 某連鑄機(jī)原振動系統(tǒng) 振動系統(tǒng)環(huán)節(jié)過多造成振動不穩(wěn)定的原因可歸結(jié)如下： (1)環(huán)節(jié)過多使系統(tǒng)剛度降低，從而導(dǎo)致系統(tǒng)固有頻率降低。從偏心軸至振動臺需經(jīng)過偏心軸、偏心套、軸承、連桿以及關(guān)節(jié)軸承等環(huán)節(jié)。而運(yùn)動傳至內(nèi)弧偏心則還要多一個(gè)環(huán)節(jié)。內(nèi)部的缺陷，主要取決于在第二次冷卻 的時(shí)候的凝固過程 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 6 連鑄機(jī)振動系統(tǒng)應(yīng)注意的部分問題 圖為某連鑄機(jī)原振動系統(tǒng)，從整體上看傳動環(huán)節(jié)太多，從局部上看則結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)過多。 保證坯件表面質(zhì)量的措施有 ： 控制液體鋼在結(jié)晶器時(shí)的液面的穩(wěn)定程度。 表 6 高級鋼材對潔凈度的要求 產(chǎn)品分類 鋼 種 代表規(guī)格 產(chǎn)品材質(zhì)特性要求 清潔度要求 薄板 DI 罐 低碳鋁鎮(zhèn) 靜鋼 ~ 飛邊裂紋 T[O]20 106,D20μm 深沖鋼 超低碳鋁 鎮(zhèn)靜鋼 ~ 超深沖，非時(shí)效性表 面線狀缺陷 [C]20 106，[N]20 106,T[O]20 106， D100μm 蔭罩鋼 低碳鋁鎮(zhèn) 靜鋼 ~ 防止圖像侵蝕 D100μm, 低硫化 導(dǎo)架結(jié)構(gòu)材 13%Cr ~ 打眼加工時(shí)的裂紋 D100μm 42Ni D5μm ， [N]50 106 中厚板 管線鋼 X52~70級低合金鋼 10~40mm 氫引起的裂紋 夾雜物形態(tài)控制 低硫化， S10 106 低溫用鋼 9%Ni 10~40mm 低溫脆化 P%,S% 抗層狀撕裂鋼 結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼 10~40mm 層狀撕裂 低磷化、低硫化 無縫管 座圈材 軸承鋼 Φ 50~300mm 轉(zhuǎn)動疲勞壽命 T[O]10 106, [Ti]20 106 凈化管 不銹鋼 Φ 10 mm 電解浸蝕時(shí)的 表面光潔度 T[O]20 106, [N]50 106， D5μm 棒材 軸承 軸承鋼 Φ 30~65 mm 轉(zhuǎn)動疲勞特性 T[O]10 106, [Ti]15 106 D15μm 滲碳鋼 SCM43420 疲勞特性、加工性 T[O]15 106，P% 線材 輪胎鋼絲 SWRH782B Φ ~ mm 冷拔斷裂 非塑性夾雜 D20μm 彈簧鋼 SWRS SiCr 鋼 Φ ~10 mm Φ ~ mm 疲勞特性、 殘余應(yīng)變性 非塑性夾雜 D20μm (5) 坯件 表面縱裂紋，橫裂紋，星形裂紋，夾渣 坯件 表面質(zhì)量好壞是熱送 、 直接軋制 和 熱裝的前提條件。 坯件 質(zhì)量控制 措施 是： 控制坯件進(jìn)去結(jié)晶器前的哥哥工序，控制液體鋼材在結(jié)晶器上時(shí)的凝固過程，控制坯件在二次冷卻期間的凝固過程 (4) 鑄坯 金 屬夾雜物數(shù)量，類型，尺寸，分布，形態(tài) 上述因子 評價(jià)包括： 剛才的 總 含 氧量 T[O]； 鋼材中雜質(zhì)量 （＜ 50μm）； 鋼材 中大內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 5 粒 的 雜物 含 量（＞ 50μm）。 d) 減少澆鑄周期 ： 實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)設(shè)備的控制的自動化 . 提高板坯連鑄機(jī)設(shè)備堅(jiān)固性、可靠性和自動化水平，達(dá)到長時(shí)間的無故障在線作業(yè)，是提高板坯連鑄機(jī)作業(yè)率水平的關(guān)鍵。 （見表 2），中 國 CSP 鋼產(chǎn)量（ 1050萬 t）與美國 CSP 產(chǎn)量（ 1000萬 t）相當(dāng)。采用了高拉速、高連鑄爐數(shù) 、 高作業(yè)率、高質(zhì)量的連鑄技術(shù)， 40%～55%方坯連鑄機(jī) 還 進(jìn)行了 高級的 改 進(jìn) ， 高產(chǎn)量，短周期，高度情節(jié)的連制的特點(diǎn)，做到了 質(zhì)量與產(chǎn)量 的 高度 統(tǒng)一和爐機(jī)匹配統(tǒng)一。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (畢業(yè)論文 ) 2 國內(nèi)連鑄 的發(fā)展 統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示， 2021年中國 連鑄比為 %， 2021年上半年全國連鑄比達(dá)到%， 中國連鑄比已經(jīng) 進(jìn)軍世界領(lǐng)先水準(zhǔn)，達(dá)到前所未有的飽和狀態(tài) 。目前國際上鑄鐵型材已廣泛運(yùn)用到制造液壓閥體，高耐壓零件，齒輪、軸、柱塞、印刷機(jī)輥軸及紡織機(jī)零部件。 鑄鐵水平連鑄課題為國家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目，鑄鐵經(jīng)過水平連鑄方法生產(chǎn)的型材，無砂型鑄造經(jīng) 常出現(xiàn)的夾渣、縮松等缺陷，其表面平整，鑄坯尺寸精度高 (土 L 0mm)無需表面粗加工，即可用于加工各種零件。中國則在改革開放后才真正開始了對國外連鑄技術(shù)的消化和移植；到九十年代初中國的連鑄比僅為 30％。 連續(xù)鑄鋼的具體流程為：鋼水不斷地通過水冷結(jié)晶器，凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出，經(jīng)噴水冷卻，全部凝固后切