【正文】 波形單一 ,在線不能調節(jié) ,未能實現振動波形的優(yōu)化 。通過對生產、試驗數據的綜合評價，研究發(fā)現，保護渣消耗量與總的周期時間有很好的對應關系（見圖 ），并得到如下的實驗公式： 式中： Q單位面積的保護渣消耗量， ； 拉坯速度， m/min； f振動頻率 Hz； η 保護渣的液渣粘度， . 17 圖 保護渣消耗量與正滑脫時間的對應關系 很明顯，它是保護渣粘度和振動頻率的函數，給出了一個與時間有關的保護渣消耗機制，由于高頻振動以及高拉速減少了坯殼的“接觸時間”，保護渣消耗量降低。結晶器周期性振動的結果，導致液渣在彎月面處的流動、聚集以及向結晶器和坯殼間填充的重復進行，從而改善了結晶器的潤滑狀況。對于增加保護 16 渣消耗而言正滑脫時間和負滑脫時間是振動周期內的兩個必不可少的過程：正滑脫期間，結晶器相對坯殼向上運動。早期的研究曾提出一個負滑脫時間保護渣流入量的模型，但是隨后 的試驗結果表明，保護渣消耗量是正滑脫時間的增函數，圖 。振動的同時要求提供結晶器潤滑，兩者的共同作用是減少坯殼和結晶器壁間的摩擦力，以得到最好的表面質量和防止粘結漏鋼的最佳安全性。當然，現在所采用的非正弦振動與早期的非正弦振動雖然振動波形同為非正弦，但其目的和實現方式上二者有本質的區(qū)別。這一成果對于推動連鑄技術的發(fā)展，使其從實驗室走向工業(yè)化 應用做出了開拓性的發(fā)展，表 示出了連鑄結晶器振動技術的發(fā)展演變情況。 結晶器振動技術 結晶器振動技術早期只應用于有色金屬的澆注，由于沒有弄清與結晶器潤滑的關系，結晶器震動的概念也經歷了各種變化?？梢哉f，結晶器振動是澆注成功的先決條件，是連鑄發(fā)展的一個重要里程碑。連鑄在采 13 用固定結晶器澆注時，鑄坯直接從結晶器向下拉出，由于缺乏潤滑，易與結晶器發(fā)生粘結，從而導致出現拉不動或者拉漏事故，很難進行澆注。 結晶器振動技術的發(fā)展 結晶器振動是連鑄技術的一個基本特征。基于防止粘結性漏鋼的考慮 ,保護渣消耗量的臨界最小值從經驗上可取為 0. 3 kg/ m2。對于冶金效果來說 ,結晶器保護渣具有兩個重要的功能 ,即 :均勻傳熱和良好潤滑。當 f cr ≤ f ≤ f in 時 ,負滑脫時間隨頻率增加而增大 ,且變化趨勢較陡 (頻率的微小變動可引起負滑脫時間的強烈變化 ) ,即為非穩(wěn)定區(qū)域 ,合理的頻率值應該避開這兩個區(qū)域。對于各種振動波形 ,在給定拉速、 振幅及波形偏斜率的情況下 ,均存在著一個頻率臨界值 f cr 和轉折值 f in。綜合考慮到負滑脫時間對結晶器振動冶金效果的正負兩方面的影響效果 ,在優(yōu)化同步控制模型時應對其目標值進行適當選取 ,且對于不同的鋼種 ,還應按鋼種特性 (特別 12 是裂紋敏感性 )來加以考慮 ,例如包晶鋼對應的負滑脫時間目標值即應取得相對更小一些。負滑脫時間即是指在振動周期內結晶器向下運動的速度 超過拉速的時間 [ 1 ],在這期間結晶器相對于鑄坯向下運動 ,坯殼受到壓應力作用 ,該 “壓合” 效果可彌補正滑脫期間坯殼受到的拉應力作用 ,從而減小裂紋生成的可能性 ,以及使鑄坯表面的振痕變淺 ,這對于鑄坯的表面質量是有利的。該振動發(fā)生裝置可用于不同結構和大小的結晶器振動裝置，具有較廣泛的推廣應用價值。其中摩 擦力的檢測可以作為漏鋼預報的一種輔助手段。通過在線調節(jié)波形偏斜率和振動頻率可以獲得全部最優(yōu)的振動工藝參數。 伺服電機驅動偏心軸的非正弦振動裝置打破了結晶器機械振動發(fā)生裝置和液壓伺服振動發(fā)生裝置的傳統(tǒng)模式，將機械振動發(fā)生裝置中的偏心軸連桿機構由原普通交流電機驅動改為由伺服電機驅動，并融合液壓伺服振動裝置中的電氣控制原理，從而創(chuàng)造出一種新型、結構簡單、緊湊的結晶器振動發(fā)生裝置。該非正弦振動的工作原理是：伺服電機連續(xù)、單向、變角速度轉動驅動偏心軸，通過連桿驅動結晶器振動臺實現非正 弦振動。該技術是由燕山大學最新開發(fā)的非正弦振動技術。該機構的工作原理是：伺服電機驅動滾珠絲杠交替、變轉速、正反轉運動，通過滾珠絲杠驅動螺母，使結晶器振動臺實現非正弦振動。該技術是由衡陽鐳鉬公司開發(fā)的非正弦振動方式。該機構簡單，緊湊，運行平穩(wěn)性好。現已推廣應用于首鋼二煉鋼，濟鋼一煉鋼，臨鋼，河北文豐等鋼鐵公司。該裝置結構緊湊，不但可以應用于四連桿振動裝置上，也可以用于四偏心振動機構中。 該非正弦振動裝置于 1998 年應用于首鋼第二煉鋼廠 鑄機，獲 2021 年北京市科技進步二等獎。其工作原理是通過兩個正弦波迭加產生非正弦振動波形。 1） 普通電機非正弦 由普通電機驅動的非正弦振動裝置包括雙偏心迭加機構、非圓齒輪機構，反向平行四連桿機構。 2）數字缸驅動的非正弦 據報道億美博公司開發(fā)了數字缸非正弦振動裝置。 該系統(tǒng)于 1998 年 12 月應用于新興鑄管股份 有限公司煉鋼廠的羅可普方坯連鑄機。 1 液壓非正弦 1）伺服液壓系統(tǒng)驅動的非正弦 在“九五”期間由燕山大學和第二重型機器廠合作開發(fā)的結晶器伺服液壓系統(tǒng)，其液壓站提供壓力源，由工業(yè)控制計算機和控制軟件組成的監(jiān)控系統(tǒng)產生正弦、非正弦等波形。 結晶器非正弦振動裝置的分類 。因此，振動裝置的發(fā)展主要表現在實現振動軌跡的機構上，如導軌式、長臂式、差動式（包括四偏心式）、短臂四連桿式（包括半板簧、 10 全板簧式）。 2）結晶器振動裝置的發(fā)展 連鑄生產對結晶器振動的要求主要有兩個，一是使結晶器精確地按著給定地運動軌跡振動，如直線或圓弧線運動軌跡；二是使結晶器按著給定地速度規(guī)律進行振動，如正弦或非正弦振動規(guī)律。其負滑動時間短，有利于減輕鑄坯表面振痕深度，正滑動時間長，可以增加保護渣的耗量，增強結晶器壁與坯殼間的潤滑，正滑動速度差小，可以減小摩擦力，減小坯殼中的拉應力，減少拉裂；負滑動量大，即結晶器相對于鑄坯向下運動的位移量大，有利于鑄坯的強制脫模。正弦振動 目前仍被廣泛應用。 隨著負滑動理論的不斷發(fā)展和完善，出現了正弦速度規(guī)律，正弦振動速度規(guī)律采用偏心輪實現。但這種波形的采用，使固定的結晶器變?yōu)檎駝拥慕Y晶器，使結晶器技術產生一個飛躍。這種振動方式對鑄坯脫模是有效的，早期得到 了應用。 結晶器振動技術的每一次進步都使連鑄生產再上一個新臺階，結晶器振動技術主要包括結晶器振動規(guī)律和振動裝置兩個方面： 1）結晶器振動規(guī)律的發(fā)展 結晶器由靜止變?yōu)檎駝?，引起了連鑄工作者的廣泛關注和興趣，人們紛紛進行試驗研究工作，對粘結性漏鋼機理進行了研究，發(fā)展了各種結晶器振動規(guī)律。從此，結晶器振動便成了連鑄生產的標準操作。與此同時，容漢斯振動結晶器又被應用于德國曼內斯曼（ Mannesmann）公司胡金根廠（ Huckiugen）的一臺連續(xù)鑄鋼試驗連鑄機。 Rossi）獲得了容漢斯振動結晶器的使用權，并在美國的阿178。 1949 年容漢斯的合作者美國人艾爾文178。 Junghans）。 H178。因此澆鑄速度很低，鑄坯的液相心長度一般不超過結晶器長度。 結晶器振動技術的發(fā)展歷史 一、 振動的結晶器使連續(xù)鑄 鋼實現工業(yè)化 回顧連續(xù)鑄鋼的發(fā)展歷史，連續(xù)澆鑄的生產方式首先是從有色金屬開始的。若以冷卻室代替奧斯陸蒸發(fā)結晶器的加熱室并除去蒸發(fā)室等，則構成奧斯陸冷卻結晶器。晶體流化床對顆粒進行水力分級 ,大顆粒 8 在下，而小顆粒在上，從流化床底部卸出粒度較為均勻的結晶產品。加熱后的溶液在蒸發(fā)室中蒸發(fā)并達到過飽和，經中心管進入蒸發(fā)室下方的晶體流化床 (見 流態(tài)化 )。 奧斯陸型蒸發(fā)結晶器 ， 又稱為克里斯塔爾結晶器， 一種母液循環(huán)式連續(xù)結晶器。晶體于結晶器底部入淘析柱。在環(huán)形擋板外圍還有一個沉降區(qū)。加熱后的溶液在導流筒底部附近流入結晶器，并由緩慢轉動的螺旋槳沿導流筒送至液面。 DTB 型蒸發(fā)結晶器 ， 即導流筒 擋板蒸發(fā)結晶器，也是一種晶漿循環(huán)式結晶器 。作為產品的晶漿從循環(huán)管上部排出。晶漿在加熱室內升溫（通常為 2～ 6℃ ），但不發(fā)生蒸發(fā)。 強制 循環(huán)蒸發(fā)結晶器 ， 一種晶漿循環(huán)式連續(xù)結晶器 。間歇操作得到的晶體較大，但晶體易連成晶簇，夾帶母液，影響產品純度。為提高晶體生產強度，可在槽內增設攪拌器。常用的結晶器有： 結晶槽 ， 一種槽形容器，器壁設有夾套或器內裝有蛇管，用以加熱或冷卻槽內溶液。 連鑄機結晶器振動技術 結晶器 介紹 結晶器是 用于 結晶 操作的設備?？梢哉f ,結晶器振動是澆注成功的先決條件 ,是連鑄發(fā)展的一個重要里程碑。連鑄在采用固定結晶器澆注時 ,鑄坯直接從結晶器向下拉出 ,由于缺乏潤滑 ,易與結晶器發(fā)生粘結 ,從而導致出現拉不動或者拉漏事故 ,很難進行澆注。 二十一世紀 , 鋼鐵工業(yè)正朝著環(huán)境友好、資源循環(huán)、性能極限、高效生產方向發(fā)展 , 其核心推動力來自鋼鐵行業(yè)技術的創(chuàng)新和集成 , 即 : 連續(xù)、緊湊、快節(jié)奏的高效生產工藝技術 。其 中以高拉速連鑄的主要技術為主導和重點，因此許多相關技術都圍繞展開，如高效結晶器技術，高質量保護渣技術，鑄坯連續(xù)矯直技術以及結晶器振動方式研究等。從上 個世紀 50年代連鑄技術應用于鋼鐵工業(yè)以來，經過 30 年的發(fā)展，到了上個世紀 80 年代，連鑄技術已經進入了完全成熟的時代，新世紀以來，鋼鐵工業(yè)面臨一系列挑戰(zhàn)，包括符合環(huán)境保護要求的排放物，節(jié)能和改善操作者勞動條件的迫切要求，材料性能方面受到其它材料的競爭，在生產效率方面受到投資和成本限限制等。 年 , 形成單臺鑄機對單臺連軋機的生產流程 .在品種結構方面 : 隨著電磁技術及凝固控 制技術的應用 , 連鑄品種將有望實現品種的 100%, 而且實現組織控制、內部及表面質量控制 , 達到全無缺陷坯高效生產 . 在電磁連鑄方面 : 隨著超導技術的發(fā)展 , 用于澆注鋼的電磁約束結晶器、電磁激震裝置的工業(yè)化將成為可能 , 在此基礎上 , 將有望開發(fā)無模、無振動、斷面形狀可任意組合的連鑄機 .連續(xù)鑄鋼是把液態(tài)鋼用連鑄機澆注、冷凝、切割而直接得到鑄坯的工藝。 本說明書要是對短臂四連桿機構進行了設計，其內容如下： ① 連鑄振動機構的簡介、發(fā)展、運動形式和運動規(guī)律； ② 設計方案的確定； ③ 工藝參數的確定； ④ 振動機構的運動分析和電動機的選擇； 4 ⑤ 結晶器的誤差分析； 關鍵詞 連鑄 振動機構 短臂四連桿 曲率中心 圓弧運動 Abstract ............................................................................................................................ 2 摘要 ................................................................................................................................. 3 第一章 緒論 ................................................................................................................. 5 現代連鑄技術的發(fā)展方向 .................................................................................... 5 連鑄機結晶器振動技術 ....................................................................................... 6 結晶器介紹 ............................................................................................... 6 結晶器振動技 術的發(fā)展歷史 ....................................................................... 8 結晶器振動工藝參數分析 ........................................................................ 11 結晶器振動技術的發(fā)展 ............................................................................ 12 結晶器振動技術 ...................................................................................... 13 結晶器振動和潤滑的關系 ........................................................................ 15 第二章 設計部分 ..........................................................................