小方坯连铸机结晶器振动偏摆标准量化分析

小方坯连铸机结晶器振动偏摆标准量化
分析
摘要：本文采取两种方法，一是按仿弧振动，二是根据结构角度，来对固有
偏摆值进行计算，且结合以往经验以及数据积累，获取相应的振动偏摆标准，在
此基础上，针对结晶器振动偏摆，就能够判断其有没有合格，总之通过文章的探究，以期能为相关人员提供借鉴。

关键词：结晶器；偏摆标准；结构角度；仿弧振动
引言：对于结晶器振动装置来讲，常常被用来支撑结晶器，同时让其根据振动规律，进一步来上下振动。

针对振动偏摆数据，如果其超过标准，将对产品质量造
成影响，有的时候，还会造成一系列事故，例如漏钢。

现如今在国内大部分钢厂中，都开展产品质量升级，人们更加注重振动偏摆。

理想情况下，对于结晶器振
动来讲，是做仿弧振动的。

不过因为一系列因素，比如设置结构以及安装方法等，难以彻底做仿弧振动，发生偏摆的现象。

在这样的情况下，会对产品质量造成影响，如果情况严重的话，会引起漏钢。

如今大多数企业选择了振动偏摆测试仪，
可以对偏摆数据进行测量。

该测试仪有着较多的构成成分，比如振动传感器，数
量为2，信息采集系统等。

通常情况下，将传感器置于法兰，由此开展测量。

能
够同时测量多个方向的测量信号，也就是X方向、Y方向以及Z方向（即垂直方向）。

不过现如今国内不存在统一的振动偏摆标准，判定数据有没有超过标准。

文章将某小方坯连铸机当作例子，对偏摆标准进行计算。

1.X方向振动偏摆标准
理想情况下，该方向偏摆数据应是零，存在较多的因素，可能对偏摆值造成影响，一般体现于以下几点。

第一，测量误差，当放置传感器时，不可以和中心线彻底平行，不然的话，会致使测量误差。

第二，铰接点间隙，游隙形成的偏摆
误差。

第三个常见因素是：振动台结构刚度[1]。

结合以往经验与数据积累，用X 来表示这一方向的偏摆标准，数值不超过200微米。

2.Y方向振动偏摆标准
由于传感器置于法兰，来开展测量，会让该方向形成固有偏摆值。

也就是理想状况下，该方向偏摆数据，存在固有偏摆值。

在对偏摆值进行计算时，可以采取两种方式，一是结合仿弧振动计算，二是根据结构角度实行计算。

2.1按仿弧振动计算
图1所示为仿弧振动简图，用R表示弧半径；针对法兰以及中心线，用H表征二者之间的距离；正负S代表振幅；而对于固有偏摆值，则用M来进行表示。

当处于高位时，对于连铸机中心和测量位置，两者间的距离为：M2=
(1)。

针对结晶器，当其处于低位时，对于连铸机中心和测量位置，两者间的距离为：M1= (2)，结合式子1和式子2，可以获得固有偏摆值，即：M=M1-M2（3），将式（1）与式（2）代入式子（3）中，能够获得：M=
- (4)，某企业某连铸机，其参数是：R为9米，H为460毫米，振幅介于负的4毫米至正的四毫米之间。

把这些数据代进式子（4）里面，可以算出M，即固有偏摆值为409.4微米。

图1仿弧振动简图
2.2从振动台结构角度计算
具体利用过程中，因为设计结构，并没有彻底开展仿弧运动。

文章将某连铸机当作例子，根据结构角度，对固有偏摆值进行计算。

振动台结构原理见图2，当处于零位，通过虚线表征结晶器，当处于地位，通过实线表示。

ABCD属于四连杆结构，杆的长度依次是L1（表示驱动杆）、L2、L3以及L4。

对于AB以及AD，β为二者之间的夹角；用γ来表征水平夹角；从零位至低位时，针对驱动杆，用a1来表示其摆动角度；正负S是振幅；用M来表征固有偏摆值；对于AB以及BD，用V来表示二者之间的夹角；对于B1C1以及B1D，用V1来表示二者之间的夹角；对于BC以及BE，用W来表示二者之间的夹角；针对BE，用Z表征其夹角；针对B1E，用Z1表征其水平夹角[2]。

以下为某连铸机有关的参数：其中杆长（L1至L4）依次大概是800毫米、794毫米、800毫米以及872毫米，CE约为1148毫米，BE约为2000毫米，γ以及β依次约为8.6°以及74.0°，振幅介于负的4毫米至正的4毫米之间。

把这些数据代入相关公式，可以算出M1，即固有偏摆值约为195.9微米，a1约为0.253°。

同理可知，从零位至高位时，能够得出M1，即固有偏摆值约为213.6微米，a1也约为0.253°。

综上所述，可以求出固有振动偏摆值：M等于M1与M2之和，也就是409.5微米，针对驱动杆，其摆动角度大小为0.506°，也就是a的数值。

图2振动台结构原理
2.3Y方向振动偏摆标准计算
理想条件下，对于该方向的偏摆数据来讲，应和固有偏摆值相等。

存在较多的因素，可能对偏摆值造成影响，一般体现于以下几点。

第一，固有偏摆值。

第
二，测量误差，当放置传感器时，不可以和中心线彻底平行，不然的话，会致使测量误差。

第三，轴承游隙以及磨损等，从而形成的偏摆误差。

根据以上分析能够看出，对于摆动角度来讲，其数值大概只有0.5°，在这样的情况下，轴承极有可能产生局部磨损。

第四，结构刚度，在受热的情况下，对于框架来讲，其极有可能出现变形。

结合以往经验以及数据积累，针对新振动台，对于这一方向的偏摆标准，设成Y小于等于M加上300微米，用式子表示为：Y≤M+300；保养的振动台，因为一系列因素的存在，例如轴承出现局部磨损等，所以对于该方向偏摆标准，设成Y小于等于M加上450微米，用式子表示为：Y≤M+450。

3.实际测量数据比较
对于偏摆检测仪来讲，通常情况下，就是针对轴类以及盘类零件，对其径向进行相应检测。

设计新颖，不仅美观，而且有着很好的精度，易于进行操作。

在跳动指标检测方面，其属于不可缺少的仪器。

除了可以检测径向以及端面跳动，在配置有关附件之后，对于管类零件，能够实现对其径向以及端面的检测。

通过对振动偏摆仪的利用，针对振动台偏摆，进一步来开展实地测量，现如今，这一连铸机产品质量可靠，详细测试结果见表1。

在有效对比的前提下，能够得出这样的结论，即：无论是X方向，还是Y方向，偏摆标准设置都是科学的[3]。

偏摆标准见表2，相比于标准值，如果测试值较大，则说明偏摆数据不合理，在这样的情况下，应该对振动台进行更换处理。

表1偏摆测量结果
振动方向标准值
第一
流
第二
流
第三
流
第四
流
X方向200微
米
52微
米
143
微米
94微
米
123
微米
Y方向
M+450=
860微米
652
微米
765
微米
661
微米
762
微米
表2振动偏摆标准
振动方向标准值某连铸机备注X方向200微米200微米--
优秀Y方向（M+300）微
米
720微米新振动台
合格Y方向(M+450)微米850微米
在线以及保养振动台
结论：综上所述，采用以上两种方法，一是按仿弧振动，二是根据结构角度，对固有偏摆值进行计算，所得计算结果差不多一致。

从Y方向上来分析，对于振
幅以及偏摆值，二者存在正相关关系，也就是振幅范围越宽，则表明有着更大的
偏摆值；就频率而言，其和偏摆值没有关系，不会造成影响；从Y方向上来分析，对于弧半径以及偏摆值，二者存在负相关关系，也就是弧半径越小，偏摆值就越大。

摆动角度非常小，轴承极有可能产生局部磨损。

参考文献：
[1]董志龙,卞大鹏,汤浩,尹言利,钱白锡,何海东.小方坯连铸机结晶器振动偏摆
标准的量化研究[J].连铸,2020,44(05):63-65.
[2]何婧,何亚莉.小方坯连铸机结晶器振动装置设计及特点[J].冶金设备,2019(05):15-18+29.
[3]何婧,何亚莉.小方坯连铸机结晶器振动装置设计及特点[J].冶金设备,2018(05):15-18+29.。