结晶器振动的超前量和负滑脱量的区别
正弦振动结晶器摩擦力与负滑脱参数对比分析
的输出力 。
3 结晶器摩擦力及振动参数的实测数 据分析
实验所采用的振频与拉速的匹配关系如图 1所 示 。利用式 ( 9 )结合实测数据 ,计算得到一个振动 周期内摩擦力和速度的瞬态变化趋势 。如图 2 所 示 ,振频和振幅分别为 135 m in- 1和 2. 8 mm ,方向取 向上为正 。从图中可以看出 ,结晶器摩擦力换向的 时刻并不与相对速度同步 ,即相对速度为零时摩擦 力值并不等于零 ,存在一定的滞后 ,其原因可能在于 液渣的流速在相位上滞后于结晶器的振动速 度 [ 4, 8 ] ,从而出现滞后现象 。图中的 T1vr = 0 、T1MDF = 0 、 T2vr = 0和 T2MDF = 0分别表示一个振动内相对速度和摩 擦力为零的 4 个时刻 , T1L 和 T2L 为摩擦力在换向 时滞后于相对速度的时间 。图 3 ( a) 、( b)分别表示 不同拉速下滞后时间和滞后率 (滞后时间与振动周 期 T的比率 , R )的变化趋势 。随着拉速的增加 ,第 1 点的滞后时间先增加后恒定 ,第 2 点的滞后时间先 恒定后增加 ,由于在这一过程中振频增加而振动周 期减小 ,所以两点的滞后率都在增大 ,即随着拉速的 增加摩擦力的换向时刻滞后于相对速度的程度在增 加。
连续铸钢新技术问答
1 合金钢的凝固特性与普通碳钢有哪些不同?合金钢的凝固特性与普通碳钢有所不同，主要体现在以下几个方面：(1)合金钢中合有活泼元素。
如不锈钢中含有Cr、Al、Ti等元素，这些元素易与氧和氮发生反应，生成高熔点的化合物，悬浮于钢被中，既影响了钢液的可浇性，又给铸坯质量带来一些危害。
(2)凝固温度区间发生变化。
合金元素会使钢的固相线和液相线温度区间发生变化，合金元素含量较高时，温度区间会发生较大变化，选择钢液过热度、确定二冷制度时要给予充分考虑。
(3)形成凝固组织。
合金元素及其含量不同会形成不同的凝固组织，有些元素会使铸坯裂纹倾向增加。
(4)物理性能发生变化。
合金元素会使钢的导热系数、热膨胀系数等物理特性发生变化。
一般合金钢的导热系数比碳钢小，而凝固收缩量比碳钢大。
(5)钢的高温性能发生变化。
合金元素会使钢的高温性能发生变化，对钢的热延性曲线有重要影响。
因此，二冷区冷却强度及配水制度要根据所浇钢种实测的脆性温度范围确定。
(6)裂纹的敏感性。
裂纹的敏感性取决于所浇的钢种，是综合因素作用的结果。
2 合金钢连铸工艺有哪些特点?合金钢连铸工艺与碳钢相比有以下特点：(1)根据所浇钢种的需要，对钢液的纯净度、成分和浇注温度，尤其是对微量元素含量的控制，都要求达到规定值。
为此，特殊钢连铸必须配备炉外精炼设备。
(2)结晶器应采用高频率、小振幅的振动。
(3)选用性能良好的保护渣和全过程的保护浇注，保证铸坯质量。
(4)最好使用大容量、深熔池、砌有挡墙(坝)的中间罐，充分发挥中间罐的冶金功能。
(5)应选用合适的耐火材料，以减少消耗和提高钢的纯净度。
(6)采用结晶器器面自动控制，减少液面波动。
3 凝固沟的危害是什么?凝固沟在结晶器内钢液液面起伏的情况下才会出现。
液面上升时，不但振痕间距增加，振痕深度增加，而且还产生弯月面的溢流，形成凝固沟。
冷轧薄板表面的主要缺陷是裂缝，裂缝来源于结晶器保护渣、夹杂物和氩气气泡被裹在凝固沟的下方。
圆坯连铸工艺
24、为什么要控制钢水中的 为什么要控制钢水中的Ca/Al比 为什么要控制钢水中的 比 用铝脱氧的钢液中存在的氧化铝夹杂物，熔点很 高，且夹杂物在钢水的形态是固态，在连铸的过 程中很容易在中间包水口处聚集，引起堵塞。钢 材中的Al2O3在轧制过程中会被破碎，沿轧制方 向连续分布，造成严重的缺陷。为了克服上述缺 点。必须改变Al2O3夹杂物的形态，将固态的 Al2O3 Al2O3夹杂物变为液态的钙铝酸盐夹杂。
10、合金钢连铸机中间包有什么特点
和普通钢连铸机相比，中间包有如下特点： 容量选择较大一些，一般选择有效出钢量的40％； 熔池选择较深一些，有效液面高度最好控制在 800mm以上； 设置挡渣墙和坝，以充分过滤掉大型夹杂物和有 效减少小型夹杂物； 选择专用耐火材料，减少因耐火材料选择不当对 钢水的二次污染，提高钢的纯净度。
23、影响振痕深度的因素有哪些 影响振痕深度的因素有哪些
振动频率和振幅：高频率振动下的振痕深度较浅， 振幅增加，振痕深度增加。因此现代连铸机普遍 采用高频率、小振幅的结晶器振动装置。 拉坯速度：其他条件不变的情况下，拉坯速度增 大，振痕深度变浅。 负滑脱量和负滑脱时间：负滑脱量能够决定是否 有沟状振痕存在，负滑脱时间决定坯壳凹陷的深 度。负滑脱时间越长，坯壳凹陷的越深，振痕也 就越深。 结晶器超前量：超前量越大，形成沟状振痕的机 会越大。 保护渣性能对振痕深度的影响：保护渣黏度越大， 振痕越浅。 采用抛物线结晶器会减少振痕深度
17、什么叫缓冷
缓冷就是将高温铸坯（一般在500度以 上）运入缓冷容器内，在保温状态下 让其缓慢地冷却到200度以下。
18、为什么大多数合金钢钢种需要设置缓冷坑
是因为大多数合金钢，由于合金元素的作用，在 高温冷却过程发生相变，组织应力发生变化而导 致铸坯表面和内部产生裂纹。例如马氏体不锈钢， 当冷却到300～200度时，由于产生马氏体相变， 导致体积膨胀，引起组织应力而形成铸坯的脆性。 再如轴承钢，通过缓冷能够大大降低冷却过程产 生的组织应力和热应力，能够防止白点的产生。 所以一般情况下合金钢连铸铸坯出坯以后都吊入 设置的缓冷坑内。如果条件允许，铸坯最好直接 进行“红送”轧制。
连铸结晶器振动工艺参数
连铸结晶器振动工艺参数2023-11-20汇报人：CATALOGUE目录•结晶器振动工艺参数概述•振动频率•振幅•振动波形•结晶器与铸坯间的摩擦系数•实际生产中的结晶器振动工艺参数调整与优化01结晶器振动工艺参数概述CHAPTER减少摩擦和磨损改善润滑效果促进坯壳均匀生长030201结晶器振动的作用工艺参数对连铸坯质量的影响振动频率01振幅02振动波形03结晶器振动工艺参数的设定与调整CHAPTER振动频率02定义单位振动频率的定义与单位结晶组织裂纹和缺陷润滑和传热振动频率对铸坯表面质量的影响合适振动频率的选择与调整铸坯材质和规格实时监测和调整CHAPTER振幅03定义单位振幅的定义与单位结晶组织振幅过大可能导致铸坯内部气孔和夹杂物的形成，影响铸坯的质量。
气孔和夹杂裂纹振幅对铸坯内部组织的影响铸坯材质铸坯断面尺寸设备性能操作经验01020304合适振幅的选择与调整CHAPTER振动波形04正弦波、方波、三角波等常见波形介绍正弦波方波三角波表面质量不同的波形会对铸坯表面质量产生显著影响。
例如，正弦波能够显著减少铸坯表面裂纹的产生，而方波由于其强烈的振动冲击，可能会导致铸坯表面质量的下降。
内部结构波形也会影响铸坯的内部结构。
例如，三角波由于其稳定性和均匀性，能够促进铸坯形成均匀且稳定的组织结构。
不同波形对铸坯质量的影响选择原则调整策略合适波形的选择与调整05结晶器与铸坯间的摩擦系数CHAPTER通常采用试验测定法，通过模拟结晶器与铸坯的实际接触情况，测量出摩擦力与压力，并计算得到摩擦系数。
摩擦系数的定义与测量方法测量方法定义振动频率摩擦系数的大小直接影响到结晶器与铸坯之间的摩擦力，进而影响到振动频率的选择。
过高的摩擦系数要求更高的振动频率以克服摩擦力，确保铸坯的顺利下滑。
摩擦系数的变化会对振幅产生一定影响。
当摩擦系数增大时，为了保持铸坯在结晶器内的稳定性，可能需要适当增大振幅，以提供足够的振动力。
摩擦系数的不同可能导致振动波形的变化。
连铸结晶器振动参数取值限度问题
连铸结晶器振动参数取值限度问题连铸结晶器振动参数取值限度问题1 前⾔随着连铸技术的发展，结晶器振动技术亦不断发展，主要表现在振动参数的选择更加灵活，振动的⼯艺效果更好，尤其是振动参数更适合连铸⾼拉速的⼯艺要求。
结晶器振动的每⼀次完善都是突破原有振动参数的取值限度，以适应连铸更⾼的⼯艺要求。
随着结晶器⾮正弦振动形式的开发，本⽂讨论振动参数的取值限度问题。
2 结晶器振动参数的影响拉速Vc是连铸⼯艺控制的⼀个最关键的参数，因此结晶器振动参数的选择亦必须适合拉速的要求。
结晶器振动⼯艺参数对其⼯艺效果的影响如下：1）结晶器振动的负滑脱时T N控制铸坯表⾯的振痕深度，即两者呈增函数关系。
T N越长，振痕越深。
2）保护渣的消耗量与结晶器振动的正滑脱时间呈增函数关系，正滑脱时间越长，保护渣消耗量越⼤。
3）结晶器振动的负滑脱时间率、负滑动量、结晶器上振的最⼤速度都反映结晶器振动的⼯艺效果，但它们不是独⽴的参数，⽽且随着结晶器振动形式的确定，⼀般以其正、负滑脱时间来判定结晶器振动的⼯艺效果。
基于上述⼏点，为控制铸坯的振痕深度，希望T N短；⽽为保证结晶器的润滑效果，增加保护渣的消耗量，希望正滑脱时间长，为此⽬的开发了结晶器的⾮正弦振动形式，从⽽突破了结晶器正弦振动参数的取值限度。
3 问题的提出在结晶器⾮正弦振动中引⼊波形偏斜率α这⼀基本参数，增加了振动的独⽴参数，使振动参数的选择更灵活，更适合⾼速连铸的⼯艺要求。
即在⼀定的V C条件下，采⽤⾮正弦振动可以明显地降低振动频率f ，即可以保持f 不变，通过调整α来适合Vc的要求。
此外，⾮正弦振动可以分别构造结晶器的上振和下振速度曲线。
由此提出：在⼀定的Vc下，可否通过不断地增加α⽽⽆限地降低f 。
图1⽰出在⼀定V C和振幅S时，不同α所对应的t N – f 曲线。
可见α增加，t N – f 曲线左移。
图2为对应图1中某⼀t N值时，不同α和f 下的结晶器振动速度V m– 时间t曲线。
结晶器振动全解
连铸技术
结晶器振动参数对拉速的影响
研究表明，采用高频振动有利于提高拉坯速度， 而且提高拉速还有利于减少振痕。但在一定的 工艺条件下，拉坯速度受到冷却速度及设备精 度的限制，提高拉速将会导致拉漏率的上升。
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连铸技术
2.2. 结晶器正弦振动的特性分析
目前描述负滑脱的参数较多，对于同一振幅、频率和拉 速的情况下，这些参数给出了不同的数值。但它们当 中独立的参数只有两个：负滑动率 NS 和负滑脱时间 tN。因为负滑脱参数直接关系到铸坯的脱模和铸坯的 质量，所以参数 NS和tN被称为工艺参数。 目前国外有关文献报道，大多数的负滑脱时间取值范围 在 0.1s ~ 0.25s，认为对于不同的钢种最佳负滑动 时间为 0.1s 左右。至于负滑动率 NS，国内外有关 文献报道在 NS值为-20%～240%范围内变化进行 浇铸，结果对铸坯脱模及表面质量没有任何不利影响。 可见，对于负滑动率 NS 的取值范围是很宽的，工艺 参数的确定主要是确定负滑动时间。
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① 全部 tN 曲线与 Ns＝-0.024 的射线交于顶点，在一 定的拉速范围内，对于任何一拉速和 tN 曲线都有两 个交点，它们分别对应一个高频率和一个低频率。这 两个频率对应相同的负滑动时间。 ② 全部 tN、Ns 曲线相交于坐标系原点 0 点，曲线的 下部相互靠近，并重合于 Ns＝-0.3634(负滑动率极 限值)曲线。s 值越大它们越靠近，tN值越小它们重 合的线段越长，tN＝0 时与 Ns＝-0.3634 曲线全部 重合。 ③ 增大 s 值，可增大 tN 曲线在拉速 Vc轴上的投影， 因此可根据不同的工作拉速选择相应的 s 值。
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连铸技术
1—同步式振动 2—负滑脱振动 3—正弦振动 图 1 结晶器振动方式
高效连铸知识问答
高效连铸知识问答1．什么是高效连铸？答：高效连铸通常定义为五高：即整个连铸坯生产过程是高拉速、高质量、高效率、高作业率、高温铸坯。
陆着市场经济的深入发展，应当添加高经济效益(大幅度降成本)这一项最直接的指标；另外，高自动控制也提到日程上来了。
目前，国内的方坯高效连铸(以150方为例)，应在单流年产15万吨~20万吨合格普碳钢铸坯的水平、板坯应在100万-150万吨合格铸坯的水平。
其铸坯每吨的成本也在逐年降低。
连铸机的全程自动控制水平也在逐年提高。
2．高效连铸技术有哪些主要内容?答：高效连铸技术是一项系统的整体技术，实现高效连铸需要工艺、设备、生产组织和管理、物流管理、生产操作以及与之配套的炼钢车间各个环节的协调与统一。
主要技术内容如下：(1)保证适宜的钢水温度、最佳的钢水成分．并保证其稳定性的连铸相关配套技术。
(2)供应清洁的钢水和良好流动性钢水的连铸相关技术。
(3)连铸的关键技术—高冷却强度的、导热均匀的长寿结晶器总成(包括结晶器整体结构、精密水套、导热均匀的曲面铜管等等)。
(4)高精度、长寿的结晶器振动装置是高效连铸关键技术之一，这其中包括振动装置硬件的优化及结晶器振动形式、振动工艺参数的软件优化。
以往高效连铸采用的半板簧、全板簧及高频小振幅正弦波形起到了一定的正面效果。
目前，中冶连铸研制的新型串接式全板簧振动装置，其精度更高，整体刚度增强，寿命长，对促进高效连铸进一步发展将起到重要作用。
该装置可采用液压传动或机械传动，液压传动可增加正滑脱时间，提高保护渣用量，减小上振速度峰值，降低拉坯阻力，降低负滑脱时间，使振痕深度相应减小。
机械传动可以降低成本，更易于，推广使用。
(5)保护渣技术。
众所周知，保护渣与拉速相匹配，拉速提高后，保护渣黏度等指标要相应改进，保证用量不减或在允许范围内减少，以保证铸坯的高质量。
因此，连铸高效化后必须有低黏度、低熔点、高熔化速度、大凝固系数的保护渣。
保护渣技术是连铸高效化的一项关键技术。
连铸结晶器振动工艺参数
异常情况的预警与处理
预警标准
设定异常参数的阈值，当实时监测数据超过阈值时， 发出预警信号。
预警方式
通过声、光、短信等方式提醒操作人员关注异常情况 。
处理措施
根据异常类型，采取相应的处理措施，如调整振动参 数、清洗结晶器等。
工艺参数的调整与优化建议
调整原则
根据实时监测数据和异常情况，及时调整结晶器的振动参数，确 保连铸过程的稳定性和产品质量。
初始阶段
早期的连铸机采用人工敲击的方式使结晶器振动，这种方 式效率低下且不稳定。
机械式振动阶段
随着机械技术的发展，人们开始采用机械传动装置来实现 结晶器的振动，出现了多种形式的机械式振动装置。
液压式振动阶段
液压技术的引入使得结晶器的振动更加平稳可控，液压式 振动装置逐渐成为主流。
智能化振动阶段
随着计算机技术和传感器技术的发展，结晶器的振动控制 逐渐实现智能化，能够根据实际生产情况自动调整振动参 数，提高铸坯质量和产量。
04
连铸结晶器振动工艺参数的优 化
基于实验的参数优化
实验设计
通过实验方法，对连铸结晶器振 动工艺参数进行优化，需要设计 合理的实验方案，包括选择合适 的实验参数、确定实验范围和实
验步骤等。
数据采集与分析
在实验过程中，需要采集各种数 据，如振动频率、振幅、波形等 ，并对数据进行处理和分析，以 确定各参数对结晶器振动效果的
总结词
随着连铸技术的不断发展，新型振动装置的开发与应 用成为研究重点。新型振动装置应具备更高的稳定性 和可靠性，能够实现更加灵活的振动模式和精确的工 艺参数控制。
详细描述
目前，新型振动装置的开发主要集中在智能化、模块 化和集成化等方面。例如，采用智能传感器和控制系 统，实现对结晶器振动状态的实时监测和自动调整； 采用模块化设计，方便对结晶器进行快速更换和维修 ；采用紧凑型设计，减小设备体积和重量，提高设备 的可靠性和稳定性。这些新型振动装置的开发将为连 铸结晶器振动工艺参数的研究提供更加先进和可靠的 实验平台。
结晶器振动技术简述讲解
结晶器振动技术简述发布时间：2006-11-29 10:34:19 【小中大字体】【评论】浏览：134次概述1 振动的结晶器使连续铸钢实现工业化回顾连续铸钢的发展历史，连续浇铸的生产方式首先是从有色金属开始的。
铸机采用的是垂直固定的结晶器，拉坯过程中，坯壳极易与结晶器壁发生粘结，从而导致拉不动或拉漏事故。
因此浇铸速度很低，铸坯的液相心长度一般不超过结晶器长度。
据有关文献记载，于1913年瑞典人皮尔逊（A·H·Pehrson）曾提出结晶器应按照一定的振幅和频率做往复运动的想法，但真正将这一想法付诸实施的却是德国人容汉斯（S·Junghans）。
容汉斯开发的结晶器振动装置于1933年成功的应用于有色金属黄铜的连铸。
1949年容汉斯的合作者美国人艾尔文·罗西（Irving·Rossi）获得了容汉斯振动结晶器的使用权，并在美国的阿·勒德隆钢公司（Allegheng Ludlum Steel Corporation）的Watervliet 厂的一台方坯试验连铸机上采用了振动结晶器。
与此同时，容汉斯振动结晶器又被应用于德国曼内斯曼（Mannesmann）公司胡金根厂（Huckiugen）的一台连续铸钢试验连铸机。
容汉斯振动结晶器在这两台连铸机上的成功应用，使其在钢连铸中迅速得到了推广。
从此，结晶器振动便成了连铸生产的标准操作。
可以看出是振动的结晶器使连续铸钢生产实现了工业化。
2 结晶器振动技术的每一次进步都使连铸生产再上一个新台阶结晶器振动技术主要包括结晶器振动规律和振动装置两个方面：1）结晶器振动规律的发展结晶器由静止变为振动，引起了连铸工作者的广泛关注和兴趣，人们纷纷进行试验研究工作，对粘结性漏钢机理进行了研究，发展了各种结晶器振动规律。
最早出现的是矩形速度振动规律，基于“拉裂——焊合”理论，其特点是结晶器在下降时与铸坯做同步运动，然后以3倍的拉坯速度上升，即所谓的3:1型振动方式。
结晶器振动参数优化
连铸技术
正弦振动同步控制模型
（1）正弦振动同步控制模型的概念 拉速同频率、振幅的对应关系称为同步控制 模型。由于振幅在生产时不便于调整，而振动 频率的调整却可以通过调整电机转数实现。 拉速—频率同步控制模型的建立是在不同工况下 对频率的动态选择。因此，它的建立仍然是以 工艺参数 tN、Ns 为基础。
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连铸技术
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连铸技术
通过Tn -f曲线可以看出，当振动频率 f 较低时， 振幅和拉速的变化对负滑脱的影响很大，振动 频率的波动对负滑脱时间也有很大影响；但当 振动频率提高到一定值后，振幅、拉速、振动 频率的变化对负滑脱时间几乎没有影响，负滑 脱时间也趋于相同。
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连铸技术
负滑脱时间率 NSR
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连铸技术
③正弦振动 结晶器振动时的运动速度随时间的变化呈一条正 弦曲线。其特点是：结晶器在整个振动过程中 速度一直是变化的，即铸坯与结晶器时刻都存 在相对运动。在结晶器下降过程中有一段负滑 动，能防止和消除粘结，具有脱模作用；由于 结晶器的运动速度是按正弦规律变化的，加速 度必然按余弦规律变化，所以过度比较平稳， 冲击力也较小。
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连铸技术
（2）非正弦振动工艺参数 ）
结晶器非正弦振动具备最佳振动模型的全部特 征，反映该特征的全部参数即为非正弦振动的 工艺参数。 其工艺参数有负滑动时间 tN、负滑动率Ns、负 滑动时间率 NSR、负滑动超前量 NSA 和正 滑动速度差△v。
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连铸技术
①负滑动时间 tN
在其它参数为常数时，α 越大，负滑脱时间越短，振痕 越浅。目前，正弦振动 tN的取值已从过去的 0.5s 减少 到 0.25~0.10s，甚至更短。但如 tN过短将不利于脱模 及拉裂坯壳的“愈合”。一般对于低碳钢 tN应不小于 0.1s，而中碳钢 tN应不小于 0.07~0.10s 。
结晶器振动
连铸技术
③正弦振动 结晶器振动时的运动速度随时间的变化呈一条正
弦曲线。其特点是：结晶器在整个振动过程中 速度一直是变化的，即铸坯与结晶器时刻都存 在相对运动。在结晶器下降过程中有一段负滑 动，能防止和消除粘结，具有脱模作用；另外， 由于结晶器的运动速度是按正弦规律变化的， 加速度必然按余弦规律变化，所以过度比较平 稳，冲击力也较小。
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连铸技术
① 全部 tN 曲线与 Ns＝-0.024 的射线交于顶点，在一 定的拉速范围内，对于任何一拉速和 tN 曲线都有两 个交点，它们分别对应一个高频率和一个低频率。这 两个频率对应相同的负滑动时间。
② 全部 tN、Ns 曲线相交于坐标系原点 0 点，曲线的 下部相互靠近，并重合于 Ns＝-0.3634(负滑动率极 限值)曲线。s 值越大它们越靠近，tN值越小它们重 合的线段越长，tN＝0 时与 Ns＝-0.3634 曲线全部 重合。
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（2）非正弦振动工艺参数
连铸技术
结晶器非正弦振动具备最佳振动模型的全部特
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2.2振动参数对铸坯质量的影响
连铸技术
(1)结晶器振动参数对铸坯振痕的影响
由结晶器振动在铸坯表面形成的横向痕迹称为振 痕。振痕深度是衡量铸坯表面质量的重要标准 之一，过深的振痕会造成铸坯表面裂纹和成分 的偏析。大量的实验表明，振痕深度与负滑脱 时间有关，负滑脱时间越短，振痕深度就越浅。 缩短负滑脱时间、降低振幅和提高振动频率均 可以减少铸坯的振痕，改善铸坯质量
④当 NS<2.4％时，负滑动时间曲线随频率 f 的增加 而下降，特别是当 z 值较小时，如 z<5 时，曲线下 降得非常缓慢。
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正弦振动同步控制模型
结晶器振动参数计算
1）结晶器振动的正弦速度曲线的数学表达式为：V=(πfS/1000)sim((2πf/60)t)；式中V（ m/min）为结晶器运动速度、S=2A（ mm）为振程即2倍于振幅A、f（ 1/min）为振动频率。
2）当V=Vc时：负滑动（脱）时间=下降的速度大于拉速的下降时间tn=60/(πfd)arccos(1000Vc/s/π/fd)。
3）设:Z=S/Vc（ mm*min/m）；则tn=60/(πfd)arccos(1000/s/π/fd/Z)。
A为振幅，单位mm，Vc为拉速，单位m/min，f为频率，单位1/min。
取不同的Z值可画出负滑动时间随振动频率变化的曲线，称为负滑动曲线（ tn——f）。
4）据有关资料和厂家的数据，负滑动时间取值范围在0.1~0.25s,认为对于不同的钢种最佳负滑动时间为0.1s左右。
且一般对于底碳钢负滑动时间不小于0.1s，而中碳钢负滑动时间应不小于0.07~0.1s。
1）负滑动率NS=（Vc-Vm)/Vc×100%，式中：Vc为拉坯速度（ m/min），Vm为结晶器振动平均速度（Vm=2Vmax/π=2fS/1000；m/min），Vmax为结晶器振动最大速度（Vmax=πfS/1000； m/min）。
正弦NS:20~-240%；非正弦NS:-53.4~-108.8%（有关文献报道的日本钢管公司福山厂5号连铸机）。
2）NS=1-（2Vmax/πVc）；当Vc=Vmax时，结晶器中的坯壳处于受拉和受压的临界状态。
此时NS=36.34%为负滑动率的极限值，当Vc＞Vmax时，即NS＞36.34%时，结晶器对坯壳不产生负滑动；NS＜36.34%时产生负滑动。
通过采用数值法上计算机可求得：当NS=2.4%时负滑动时间取得最大值。
3）tn=60/(πfd)arccos(2/π（1-NS）)；在NS值给定的情况下，tn与f成反比双曲线关系；该曲线称为负滑动率等值曲线。
结晶器振动的超前量和负滑脱量的区别
结晶器振动的超前量和负滑脱量的区别结晶器实施有规律的往复振动，可以防止拉坯时坯壳与结晶器黏结，同时获得良好的铸坯质量。
结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与结晶器壁产生黏结，以防止坯壳受到较大的应力，减少铸坯表面出现裂纹；而结晶器向下运动时，借助结晶器壁与坯壳的摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕。
高效连铸对结晶器振动要求高频，小振幅，负滑脱时间不易太长，正滑脱时间里振动速度与拉速之差减小，合适的结晶器超前量。
在结晶器下振速度大于拉坯速度时，称为“负滑脱。
结晶器超前量指负滑脱时间里结晶器行程超过铸坯的那段距离。
研究认为，结晶器超前量取3—4mm较合适。
一方面，结晶器超前量应足够大，以确保坯壳在钢液面处能与结晶器较好地分离。
防止粘结；另一方面，结晶器超前量也不能太大，否则会产生深的、不均匀的振痕。
结晶器非正弦振动的优点：拉速越高，保护渣的消耗量越低，润滑效果越差；尤其在结晶器液面附近发生漏钢的危险就越大。
如何能提高弯月液面下铸坯与结晶器的润滑就成为突出的问题。
结晶器非正弦振动波形使正滑脱时间增长，负滑脱时间减少，减小拉坯阻力，增加保护渣的消耗量，增加铸坯与结晶器的润滑减少漏钢。
结晶器实施有规律的往复振动，可以防止拉坯时坯壳与结晶器黏结，同时获得良好的铸坯质量。
结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与结晶器壁产生黏结，以防止坯壳受到较大的应力，减少铸坯表面出现裂纹；而结晶器向下运动时，借助结晶器壁与坯壳的摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕。
高效连铸对结晶器振动要求高频，小振幅，负滑脱时间不易太长，正滑脱时间里振动速度与拉速之差减小，合适的结晶器超前量。
在结晶器下振速度大于拉坯速度时，称为“负滑脱。
负滑脱量的定义为：a=(Vmax一Vc)/Vc×100%式中：a—负滑脱量%， Vmax—结晶器下振时最大速度，m/min； V拉—拉坯速度，m/min。
负滑脱能帮助“脱模”。
高拉速连铸结晶器的非正弦振动振幅
连铸结晶器内摩擦力对生产率和铸坯质量影响显 著，而结晶器非正弦振动作为实施高效连铸的关键技 术，可有效改善润滑、减小摩擦，因此对结晶器振动 参数的研究值得关注。研究表明[1−7]：结晶器内摩擦力 分为液体渣膜中由黏性牛顿流体产生的液体摩擦力和 结晶器壁与固体渣膜间库仑摩擦产生的固体摩擦力，
总摩擦力为二者之和；结晶器不同部位摩擦状况不同， 上部以液体摩擦为主，下部以固体摩擦为主；弯月面 初凝壳较薄，是振痕和表面缺陷发生源；固体摩擦力 与钢水静压力成正比，连铸过程中变化不大；摩擦力 变化规律与结晶器振动波形一致；优化振动参数能改 善振动效果。在此基础上，结合李宪奎等[8]提出的振
Abstract: A mathematical model to the represent liquid flux friction in mold was established by heat-transfer model, heat-stress model and actual data. The effect of non-sinusoidal oscillation amplitude on liquid friction force was analyzed at casting speed of 2.0 m/min, the selection principle and determination method of amplitude were also introduced. The results show that the small amplitude application at certain casting speed can restrict the maximal liquid friction force, increase the flux consumption and decrease the negative strip time. The amplitude should be suitably increased with casting speed to improve the ameliorate oscillation effect. Combined with the casting production, the optimum amplitudes casting speed of 2.0 m/min and 2.2 m/min are obtained as ±4 mm and ±4.5 mm, respectively. The flux film thickness that accords with the practical condition commendably provides guidance to study the mold lubrication mechanism. Key words: continuous casting mold; non-sinusoidal oscillation; amplitude; liquid friction force; flux film; lubrication
结晶器振动参数计算
1）结晶器振动的正弦速度曲线的数学表达式为：V=(πfS/1000)sim((2πf/60)t)；式中V（ m/min）为结晶器运动速度、S=2A（ mm）为振程即2倍于振幅A、f（ 1/min）为振动频率。
2）当V=Vc时：负滑动（脱）时间=下降的速度大于拉速的下降时间tn=60/(πfd)arccos(1000Vc/s/π/fd)。
3）设:Z=S/Vc（ mm*min/m）；则tn=60/(πfd)arccos(1000/s/π/fd/Z)。
A为振幅，单位mm，Vc为拉速，单位m/min，f为频率，单位1/min。
取不同的Z值可画出负滑动时间随振动频率变化的曲线，称为负滑动曲线（ tn——f）。
4）据有关资料和厂家的数据，负滑动时间取值范围在0.1~0.25s,认为对于不同的钢种最佳负滑动时间为0.1s左右。
且一般对于底碳钢负滑动时间不小于0.1s，而中碳钢负滑动时间应不小于0.07~0.1s。
1）负滑动率NS=（Vc-Vm)/Vc×100%，式中：Vc为拉坯速度（ m/min），Vm为结晶器振动平均速度（Vm=2Vmax/π=2fS/1000；m/min），Vmax为结晶器振动最大速度（Vmax=πfS/1000； m/min）。
正弦NS:20~-240%；非正弦NS:-53.4~-108.8%（有关文献报道的日本钢管公司福山厂5号连铸机）。
2）NS=1-（2Vmax/πVc）；当Vc=Vmax时，结晶器中的坯壳处于受拉和受压的临界状态。
此时NS=36.34%为负滑动率的极限值，当Vc＞Vmax时，即NS＞36.34%时，结晶器对坯壳不产生负滑动；NS＜36.34%时产生负滑动。
通过采用数值法上计算机可求得：当NS=2.4%时负滑动时间取得最大值。
3）tn=60/(πfd)arccos(2/π（1-NS）)；在NS值给定的情况下，tn与f成反比双曲线关系；该曲线称为负滑动率等值曲线。
正弦振动结晶器摩擦力与负滑脱参数对比分析
速时振痕浅间距大 ,有利于控制铸坯表面质量 [ 5 ] 。
结晶器相对于铸坯的相对速度可表示为 :
vr = v ( t) + vc
(4)
由式 (3) 、(4)可得负滑脱时间 tN 的方程为 :
tN =π1fa rcco s( aπ+fAbf)
(5)
进而可得负滑脱率 (NSR )的方程为 :
N SR
= tN T
图 1 振频与拉速的匹配关系 F ig. 1 Rela tion sh ip between frequency and ca sting speed
第 10期
臧欣阳等 :正弦振动结晶器摩擦力与负滑脱参数对比分析
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图 2 结晶器摩擦力的周期变化 F ig. 2 Per iod ica l var ia tion of m ould fr iction dur ing
由于液压缸的输出力可直接测得 , 因此在相同 振动参数下将拉坯状态与冷态 (未拉坯的空载状
态 )时液压缸的输出力作差 , 便可得到该振动条件 下的瞬态结晶器摩擦力值 , 这也是目前普遍采用的 计算方法 [ 7 ] , 即 :
MD F = Fhot - Fcold
(9)
式中 , Fhot为拉坯时液压缸的输出力 ; Fcold为冷态时
A
sin2πf
t
(1)
式中 , A 为行程 ; f 为振频 。对式 ( 2 )求导可得到振
动速度方程
v ( t) =πfA co s2πf t
(2)
本文所涉及的连铸工艺要求拉速的大小与振频
呈线性关系 ,关系式为 :
vC = a + bf
(3)
式中 , a、b为工艺参数 。研究表明 ,此种模型在高拉
结晶器振动参数对连铸坯表面质量的影响
参数
优 化 前
优 化 后
断面
150 @ 210 150 @ 150 130 @ 130 150 @ 210 150 @ 150 130 @ 130
拉速P m#min- 1
1. 0~ 1. 7 2. 0~ 2. 8 2. 8~ 3. 2
1. 0~ 1. 8 1. 8~ 2. 8 2. 8~ 3. 2
负滑脱率P %
目前铸机条件下结晶器振动参数特点如表根据拉速范围铸坯断面要求选定负滑脱率或负滑脱时间前提下再根据正弦振动形式间的数学关系式确定其它振动参数振动频率负滑脱时间结晶器导前振痕间距振动参数优化由于振程是不容易改变的而且其它振动参数都是通过负滑脱率来调整根据式优化前后结晶器振动参数振程10mmtablemouldoscillationparametersbeforeafteroptimizationoscillationextent10mm参数断面振动频率p次min结晶器导前pmm振痕间距pmm150210131311951015015011154193141613013010174192151615021037381812015515015033341315617515161301303133111751811617
( 4) 在铸坯与结晶器之间润滑不良严重时, 铸坯与结晶器铜板发生粘结, 粘结使该处传热增 加, 弯月面凝固加剧, 弯月面坯壳厚度增加, 强度 增加, 造成钢水溢流并在器壁上凝固, 形成铸坯表 面上的搭结现象, 即带根的疤。
由此, 目前南钢铸坯表面缺陷产生主要原因
为: 润滑不良, 铸坯与结晶器间的机械作用力大, 导致拉坯阻力大所致。
及拉坯力等作用下, 这些裂纹将进一步扩展, 由此 导致振沟下谷部裂纹。该裂纹在高温下产生, 导 致裂纹内被氧化, 形成氧化铁, 这带来轧制过程中 裂纹不能焊合, 轧材上出现结疤及掉块现象。
关于结晶器
18.什么是“凸形”结晶器?答：“凸形”结晶器是康卡斯特公司推出的一种高效方坯结晶器技术，又名Convex结晶器。
它的基本特征是：结晶器上部内腔铜壁面向外凸出而不是平的，即上口内圆角大于90°,往下沿整个结晶器长度方向上逐渐变为平面，即至铜管出口处内圆角又恢复到90°角,康卡斯特公司认为：上部凸面区传热效率高，角部气隙小，能使坯壳与结晶器尽量可能保持良好接触，坯壳向下运行时，逐渐冷却收缩并自然过渡到平面段。
结晶器下部壁面呈平面正好适应了坯壳本身的自然收缩，使结晶器传热效率大为改善。
19．什么是自适应结晶器?答：自适应结晶器是达涅利(Danieli)公司开发的一种高效方坯结晶器，又称Danam结晶器。
其具体做法如下；采用薄型铜管，加大并调节结晶器冷却水压，使薄铜壁紧粘坯壳以消除气隙，实现高拉速。
在Danam结晶器里，通过调节水压，使其上部对铸坯侧面和角部采取不同的横向冷却，来控制气隙的形成，确保坯壳均匀凝固。
20．什么是“钻石”结晶器?答：“钻石”结晶器是VAI公司推出一种高效方坯结晶器，又称DIAMOND。
VAI采用的技术解决办法如下：VAI认为提高拉速，坯壳在结晶器内生长的均匀性和增加坯壳厚度很重要，解决结晶器内坯壳生长均匀性问题，其本质就是如何降低结晶器内气隙热阻。
VAI 采用比常规抛物线锥度大一些的新抛物线形锥度，提高整个结晶器长度上坯壳与结晶器的接触性，方便坯壳在结晶器内均匀生长。
增加坯壳厚度的有效办法是延长结晶器长度，增加结晶器中铸坯质点在结晶器内的生长时间。
VAI经过计算，认为铜管延长至1000mm长较好。
采用过大的抛物线锥度和延长铜管至100mm后，会使结晶下部摩擦力增加很大，不利于拉坯。
VAI通过研究，发现摩擦力过分增大的压力峰值出现在结晶器下部四角边沿区域。
为了减小摩擦力，VAI采用从距结晶器顶部300～400mm处开始，一直到下口为直结晶器角部区域没有锥度，而且愈往下角部无锥度区域也增大。
连铸期末复习资料
方坯板坯宽厚比小于3大于3坯壳安全厚度(mm)8~1015连铸机规格的表示：a- 组成1台连铸机的几数若为1时忽略；R-机型为弧形或椭圆形连铸机；b-连铸机的圆弧半径m ，（可浇铸坯的最大厚度）c-铸机拉辊辊身长度mm ，（可容纳铸坯最大宽度）拉坯速度是指每分钟拉出铸坯的长度，单位是m/min ，简称拉速。
浇注速度q 是指每分钟每流浇注的钢水量，单位为是t/(min 流)，简称注速。
凝固定律： 实际拉速是最大理论拉速的90%~95%。
铸机的圆弧半径R 指铸坯外弧曲率半径，单位是m 。
液相深度：D 不换单位冶金长度：钢包作用：用于盛装、运载钢液并进行浇注的设备，也是钢液炉外精炼的容器。
钢包的容量：应与炼钢炉的最大出钢量匹配。
留有10%的余量和一定的炉渣量；大型钢包的炉渣量应该是金属的3%~5%，小型钢包的渣量为5%~10%；钢包上口还应留有200mm 以上的净空。
钢包的形状与尺寸：耳轴的位置应比满载重心高200~400mm ；为便于清除残钢残渣，钢包桶壁应有10%~15%的倒锥度；大型钢包桶底应向水口方向倾斜3%~5%。
钢包由外壳、内衬（一般有保温层、永久层和工作层组成）、注流控制机构和底部供气装置等部位组成。
长水口又称保护套管用于钢包与中间包之间保护注流不被二次氧化，同时也避免了注流的吸气、飞溅以及敞开浇注的卷渣问题。
常用的长水口有熔融石英质和铝碳质两种。
钢包回转台主要有直臂式和双臂式两类。
中间包的作用：减压、稳流、去渣、贮钢、分流和中间包冶金。
（即减少钢液静压力，稳定注流；有利于夹杂物上浮，净化钢液；将钢液分配给结晶器；贮存一定量的钢液，更换钢包时不会停浇；可以将部分炉外精炼手段移到中间包内实施。
）中间包的容量是钢包容量的20%~40%，在通常浇注条件下，钢液在中间包内应停留8~10min，才能起到夹杂物上浮和稳定注流的作用。
中间包刚水量：中间包内型尺寸：在液面以上留有约200mm的净空；水口距离包壁端部200mm以上；倾角9~13度为宜；钢液注入位置与水口的距离应有利于刚也分配，钢液在中间包内不致形成死角；注流的冲击点到最近水口中心距离应大于500mm；水口中心距端墙应在400~600mm以免卷渣和对端墙过分的冲蚀。
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结晶器振动的超前量和负滑脱量的区别
结晶器实施有规律的往复振动，可以防止拉坯时坯壳与结晶器黏结，同时获得良好的铸坯质量。
结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与结晶器壁产生黏结，以防止坯壳受到较大的应力，减少铸坯表面出现裂纹；而结晶器向下运动时，借助结晶器壁与坯壳的摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕。
高效连铸对结晶器振动要求高频，小振幅，负滑脱时间不易太长，正滑脱时间里振动速度与拉速之差减小，合适的结晶器超前量。
在结晶器下振速度大于拉坯速度时，称为“负滑脱。
结晶器超前量指负滑脱时间里结晶器行程超过铸坯的那段距离。
研究认为，结晶器超前量取3—4mm较合适。
一方面，结晶器超前量应足够大，以确保坯壳在钢液面处能与结晶器较好地分离。
防止粘结；另一方面，结晶器超前量也不能太大，否则会产生深的、不均匀的振痕。
结晶器非正弦振动的优点：
拉速越高，保护渣的消耗量越低，润滑效果越差；尤其在结晶器液面附近发生漏钢的危险就越大。
如何能提高弯月液面下铸坯与结晶器的润滑就成为突出的问题。
结晶器非正弦振动波形使
正滑脱时间增长，负滑脱时间减少，减小拉坯阻力，增加保护渣的消耗量，增加铸坯与结晶器的润滑减少漏钢。