板坯连铸结晶器振动装置

f—频率；
Vc—拉坯速度，n/min； Sm—振幅。
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（5）负滑脱率
当结晶器下振动速度大于拉坯速度时，速度负
滑脱率 εs 计算如下：
! " εs=
Δt T/2
=
2 π
cos-1
Vc π f Sm
100%
正弦振动的结晶器速度和加速度分别按正弦 和余弦规律变化，在上下死点速度变化比较平稳，
（4）负滑脱时间
在一个振动周期里，结晶器下振动速度大于拉
坯速度的时间是负滑脱时间，用 Δt 表示，振痕深度
受 Δt 的影响，通常，Δt=0.10-0.25s。
! " Δt=
60 πf
cos-1
Vc πfSm
式中：
（1）
冲击力不大，而且在负滑脱阶段有利于脱模和促进
断裂坯壳压合。
非正弦振动则根据拉坯阻力要求，保证一定的
负滑动量，采用上升时间比下降时间长的非正弦波
形曲线。
结晶器振动的基本参数有：振幅、频率和波形
偏斜率等。
（1）振幅
结晶器在最高和最低位置之间下降或上升，所
移动的距离称振动行程，又称“冲程”h，冲程的一半
称为振幅 A，A=h/2。
2011 年第 2 期 总第 30 期
重工与起重技术 HEAVY INDUSTRIAL ＆ HOISTING MACHINERY
No．2 2011 Serial No．30
板坯连铸结晶器振动装置
大连重工·起重集团有限公司办公室 杨鑫新
摘 要：概述了板坯连铸结晶器振动装置的型式及功能特 点，并着重阐述了液压振动结晶器的振动形式。 关键词：板坯连铸；结晶器振动装置；振动波形
的设计，以制造出双车及以上任意长度的牵车台。该 技术的采用可以无限地将折返式翻车机卸车系统模 拟成贯通式翻车机卸车系统，不但可以解决不摘钩 专用敞车卸车系统的折返作业问题，还可以极大提 高通用敞车折返式翻车机卸车系统的作业效率。根 据此构思设计的目前国际上最大的翻车机卸车系统 六车牵车台 2010 年已投放市场。
振动时
α=0，如图
5
所示，α=
A1 A0
×100%。
图 4 液压振动机构 1.上框架 2.顶部板簧 3.液压缸
4.底部板簧 5.底部框架
图 5 波形偏斜率示意图
3 结晶器振动形式及其对铸坯的影响
无论何种连铸结晶器振动装置，都要求振动台 按设定的振动波形和振幅、相位、频率进行工作，从 而获得理想的负滑脱量和波形偏斜率等工艺参数。 结晶器振动装置的振动形式主要为正弦振动和非 正弦振动两种方式。
液压振动装置采用非正弦曲线振动，可在线调 节振动波形、频率和振幅，选择最佳的振动特性参 数，同时保证拉速和铸坯质量的提高，结晶器液压振 动机构见图 4。结晶器安装在振动台上，两根板簧与 上框架相连，对结晶器起到导向定位和蓄能的作用。 振动杆和振动台架相连，液压缸不承受弯力矩，仅承 受轴向载荷。振动信号通过比例伺服阀控制油缸动
2. 2 四偏心轮振动机构 四偏心轮振动机构做正弦振动。电机带动中心
减速机，通过万向轴带动左右两侧的分减速机，每个 减速机各自带动偏心轮，两偏心轮具有同向偏心点， 但偏心距不同。结晶器弧线运动是利用两条板式弹 簧，两端分别与振动台框架和振动头恰当位置连接 实现弧形振动，使振动台只能做弧线摆动，不发生前 后移动。由于结晶器振幅不大，两根偏心轴的水平安 装不会引起明显的误差，如图 3 所示。四偏心轮振 动机构使结晶器振动平稳，适合高频小振幅，降低生 产能耗，但其结构较复杂，无法在线调节振幅。 2. 3 液压振动机构
坯速度时的时间是正滑脱时间，用 tp 表示。正滑脱
时间是影响保护渣消耗量的主要因素，tp=T－Δt。
% # $& tp=
60 f
1-
1-α π
arccos
1-(α)Vc 2πfA
（4）
综上所述，为保证具有一定的负滑动，可以通过
不断改变振动频率以适应不同拉坯速度的需要。非
正弦振动中增加了波形变形率的参数，其工艺效果 是在相同的拉速下降低 f，或是在相同的 f 条件下实 现更高的拉速。
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图 3 四偏心轮振动机构 1.电动机 2.万向接头 3.中心减速机 4.分减速机 5.偏心轴 6、7.偏心轮 8.板式弹簧板 9.振动台框架
作，带动上框架上的结晶器进行振动，结晶器振动 时的平衡点可以微调。由于工作时油缸的实际振幅 很小，振动中平衡点的位置对系统固有频率影响较 小，因此可以认为油缸的振动特性直接反应结晶器 的振动特性。
负滑动为：
（2）
ε=
Vห้องสมุดไป่ตู้-Vc Vc
×100%=
2f
S-Vc Vc
×100%
式中：
（3）
Vp—结晶器振动的平均速度，VP =2 f Sm； T —振动一次的周期，s。
负滑脱可保住“脱模”，有利于坯壳拉裂部位愈
合，正弦振动的 εs 选 30％~40％效果较好。 （6）正滑脱时间
在一个振动周期里，结晶器下振动速度小于拉
振幅小则结晶器液面稳定，浇铸易于控制，铸
坯表面也较平滑。振幅小有利于减少坯壳被拉裂的
危险性。
（2）频率
结晶器上、下振动一次的时间称为振动周期 T，
单位为秒；1 秒内振动的次数即为频率 f。正弦振动
方式采用高频率、小振幅、较大的负滑脱量的振动
较为有利。
（3）波形偏斜率
非正弦振动的一个参数是波形偏斜率 α，正弦
短臂四连杆振动机构结构简单，电机通过减速 机经偏心轮的传动，拉杆做往复运动，带动连杆摆 动，使振动架能按弧线轨迹振动。能够较准确实现 结晶器的弧线运动，有利于铸坯质量的改善。其工 作原理如图 2 所示。
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图 2 短臂四连杆式振动机构（外弧侧） 1.结晶器 2.振动架 3.拉杆 4、5.连杆
结 晶 器 振 动 装 置 按 结 构 型 式 可 以 分 为 ：短 臂 四 连 杆 振 动 机 构 、四 偏 心 轮 振 动 机 构 和 液 压 振 动 机构。 2. 1 短臂四连杆振动机构
短臂四连杆振动机构广泛应用于小方坯和大 板坯连铸机上，区别在于小方坯连铸机振动机构多 安装在内弧侧，如图 1 所示，而大方坯连铸机振动 机构则安装在外弧侧。
4 结论
结晶器振动装置的运动精度对铸坯的表面质量 有很大影响。现有技术普遍采用四偏心或四连杆振 动机构，只能实现固定正弦曲线振动波形，无法满足 铸坯表面质量要求。为提高拉坯速度、提高铸坯表面 质量及产量，高频率、小振幅的非正弦振动得到广泛 应用。而液压振动式结晶器能够充分满足上述要求， 降低了设备备件的更换频率，缩短了设备维护停机 时间，延长设备正常运行周期，从而减少维护成本和 时间，提高生产效率及产品质量，并能实现振幅和频 率的在线调整，在生产不同的钢种和产品时，大大提 高了灵活性，是未来结晶器振动装置发展不可替代 的趋势。
参考文献 [1] 刘明延等. 板坯连铸机. 机械工业出版社，1990
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【专利信息】
大型多车迁车台
专利号：ZL201020150203. 6 专利权人：大连华锐股份有限公司 设计人：王金福
该技术采用多组串联的构思，为了克服多组设 备在垂直面与水平面的超静定问题，从而保证长大 牵车台运行过程不发生扭动，采用在各组间只约束 设备水平运行方向的机构及在各组的一端分别导向
1 概述
结晶器是连铸铸坯成型设备，结晶器振动装置 是连铸机的重要设备之一。其主要功能是使结晶器 按给定的振幅、频率和波形偏斜特性沿连铸机外弧 线运动，目的是便于“脱模”，防止铸坯在凝固过程 中与结晶器铜壁发生粘结而出现粘挂漏钢事故。其 动态性能直接影响着产品的质量和生产效率，是目 前连铸技术的研究热点之一。本文简要介绍了连铸 结晶器振动装置的型式、功能及振动形式，阐明结 晶器液压振动装置更适于提供一个完整的振动平 台，以适应各种不同的浇铸条件，是未来发展趋势。
图 1 短臂四连杆振动机构
2 结晶器振动装置结构型式及功能特点
结晶器振动装置做上下往复运动，上方的结晶 器随之上下振动，使结晶器内凝固的钢水与铜板脱 离，避免坯壳与铜板粘结造成拉裂或拉漏事故；使 液面上融化了的保护渣流入结晶器壁，保持坯壳与 铜板间润滑良好，减小其摩擦力并阻止粘结使铸坯 具有良好的表面质量。通过小振幅高频率，可减小 振痕深度，防止横向裂纹的产生。
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