结晶器液压振动装置

结晶器液压振动装置在

板坯连铸机上的应用及实践

1 前言

安钢第三炼钢厂于1999年11月投产，采用结晶器液压振动装置的板坯连铸机。本文对液压振动及运行情况进行简介，分析和探讨振动参数及出现的铸坯表面质量问题，并对液压振动参数进行优化，从而提高了铸坯表面质量，使表面横裂纹大幅度减少。

2 板坯连铸机主要参数

第三炼钢厂现有100t超高功率电弧炉一座，LF精炼炉一座，一台液压振动的直结晶器弧形板坯连铸机，铸机的主要参数如下：

基本弧半径8m；

结晶器长度900m；

浇注断面厚150mm、宽950 ~ 1250mm，

厚200mm、宽1200 ~ 1500mm，

厚250mm、宽1200 ~ 1500mm；

工作拉速 150mm 1.6~1.7m/min，

200mm 1.2~1.4m/min，

min；

250mm 1.0m/

结晶器液面控制电磁涡流控制，

液面波动±3mm；

结晶器振动方式液压伺服控制振动；

设计年产量67万t / a 。

3 液压振动装置简介

液压振动装置由两个相互独立的机械单元组成，两单元可互换，并用C - 型框架相连，通过直接采用液压缸和耐磨损板簧导向系统，可实现高振频下的最小水平位移。

结晶器液压伺服振动装置由电气控制部分和液压驱动部分组成。电气控制部分组如图1[1]所示。

图1 功能发生器组成框图

液压振动电气控制部分是一个单独的子系统，结晶器的液压振动参数可一级或二级MMI（人机接口）上设定，设定值通过H1网上的铸流PLC或下载二级过程机控制系统的数据发送给液压振动装置的电气控制单元。液压驱动部分由基础框架支撑，框架用螺栓固定在基础上，振动驱动液压缸直接放置在结晶器台架下，液压缸为直接伺服驱动型。

4 液压伺服控制的结晶器振动技术

由奥钢联设计的液压振动装置可通过在线调整振动参数，以调整振频和振幅，得到正弦或非正弦两种振动方式，甚至可实现反向振动。正弦与非正弦的振动波形如图2所示。

图2正弦与非正弦示意图

实际生产中波形为锯齿波，使结晶器慢上快下，上升时间占整个周期的比例大，下降时间占比例小；由于上下移动距离相同，下降速度高，从而实现了负滑脱；并可通过调整上下所占时间比例来调节负滑脱时间和距离。

文献[2][3]均认为，应用液压伺服结晶器非正弦振动技术，具有降低结晶器与初始疑固坯壳之间的摩阻力、降低漏钢率、大幅度提高拉速和铸坯表面质量的优点。

5 结晶器振动参数的优化

1）奥钢联（V AI）设计的液压振动基本参数基本控制参数有：

C1 零速时振频；

C2 振频/拉速综合系数；

C3 零速时振幅；

C4 振幅/拉速系数。

振频的计算公式 f = C1 + C2 ×V ；

振幅的计算公式S= C3 + C4 ×V ；

其中C2是S的函数C2 = f（S）。

通过在一级或二级MMI上改变C1到C4参数值，可以调振幅S、振频f的大小。

2）液压非正弦振动在生产中应用及出现的问题

板坯生产初期，按照外方提供的振动控制参数，选择表1所示的一组参数（优化前），非正弦系数C6 = 0.6和0.65，其振幅、振频与拉速V的关系如图3。

表1优化前后振动参数对照表

C4

C3

C2

C1

优化前170 -15 1 4

优化后170 10 4 0

图3振幅、振频与拉速的关系

由图3可看出，在此振动参数条件下，振幅随拉速增加而增大，如V = 1.4m/min时S = 6.6mm；振频随拉速增加而减小，V = 1.4m/min时，f降至149c/min；由公式OMS = V/f可知，其振痕间距将随拉速增加而增大，如在V = 1.4m/min时，OMS = 9.4mm。

在上述振动参数条件下生产的铸坯，经酸洗后发现窄面的振痕较深，用扫描仪测量深度

情况如图4所示。平均振痕深度为0.50mm，最深达1.4mm，并在铸坯宽面及角部有大量不规则柳叶形深振痕，在深振痕处都存在长度不一的横向裂纹，特别是角部横向裂纹更明显。中板轧制后出现大量的板材横裂纹及边裂废品和协议材，使2000年四季度每月由于横裂纹和边裂造成的废品量均在900t左右。

图4振痕深度统计

3）液压振动参数的优化及使用效果

研究指出[4]，铸坯振痕深度与角横裂纹发生率存在如图5所示的关系。即随着振痕深度的增加，角横裂纹的发生率也随之增加，而结晶器的振动频率、振幅影响都影响振痕深度[4]，如图6所示。同时，振痕深度也随着振痕间距的增加而增加[4]。

对振动输入参数进行优化，以期提高振频、降低振幅、减小振痕间距，采用表1所示优化后的振动参数，优化后振频、振幅与拉速的关系如图7。

优化前后振频、振幅及振痕间距对照如表2所示。

图5 振痕深度与角横裂纹的关系

图6振幅、振频与振痕深度的关系

图7优化后振频、振幅与拉速的关系

表2 优化前后振频、振幅及振痕间距对照表

拉速/m・min-1振幅/mm 振频/ c・min 振痕间距/mm

1.2 优化前 5.8 152 7.9

优化后 4 182 6.6

1.4 优化前 6.6 149 9.4

优化后 4 184 7.6

使用优化参数生产的铸坯经酸洗后发现，振痕深度大大减小，平均均0.25mm，＞0.4mm

的深振痕数量显著下降，由原平均20~30个/ m（如图4所示），减少至＜5个/ m；横裂纹长

度由原平均10~45mm/个，减为2~5mm/个；振频增加后，振痕谷底平滑不易产生表面横裂

纹的振痕上升80%~95%；原占99%以上的钩形振痕基本消除。中板轧制后，横裂造成的废

品量及废品率均显著下降，表3是中板两周轧制结果。