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结晶器振动制度

/oscillation mode of mould/
最后更新 2022-01-20
浏览 226
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在连续铸钢过程中,为防止铸坯的初生坯壳与结晶器内壁间发生黏结而导致拉裂,使结晶器的润滑剂进入坯壳与内壁的间隙进行润滑而采取的工艺措施。

英文名称
oscillation mode of mould
所属学科
冶金工程

20世纪30年代,连续铸钢发展初期,最先使用的是固定式结晶器。在试验过程中,由于金属与内壁黏结,使拉坯过程不断出现拉漏(钢)事故。经多种试验,如采用间断拉坯、不断往结晶器中注油、采用石墨结晶器等,都未取得明显效果。直到40年代初,德国S.容汉斯[注]和美国I.罗西[注]把有色金属连铸中应用的结晶器振动方式引入连续铸钢,才得以试验成功,并使得在工业中大规模应用连铸技术成为现实。

结晶器与铸坯间按一定规律进行往复相对运动。在结晶器上下振动的周期(T)中,有一段时间下降速度大于拉坯速度。这段时间通常称为负滑脱时间。在负滑脱时间里,由于新生成的坯壳与结晶器内壁之间相对运动速度较小,使坯壳能够持续生长到足够厚度,还可以使被拉断的坯壳得以焊合,因此黏结拉漏现象减少。另外由于结晶器上下振动,周期地改变液面与结晶器壁的相对位置,有利于润滑剂在结晶器壁的渗透,可改善润滑状况,减少拉坯时的摩擦阻力和黏结的可能,有助于拉坯顺利进行。

结晶器振动首先是确定结晶器的振动方式,再据此选定结晶器振动机构和振动参数。结晶器振动方式有同步振动、负滑动振动、正弦式振动(见图)和非正弦式振动等。

振动特性曲线振动特性曲线

最早采用的一种振动方式,按其同步振动的曲线形状称为云岗式振动。振动曲线如图中曲线所示,设v为拉坯速度,vm为结晶器的振动速度,结晶器下降时与铸坯同步,然后以约3倍的拉速上升,如此往复振动。这种振动方式的优点是能够满足连铸工艺要求,实现同步运动;缺点是用机械连锁或用电气控制来实现严格的同步要求,装置都比较复杂,速度变化时机构中冲击力也较大。

同步振动的一种改进型。负滑动振动的下降速度大于拉坯速度5%~10%,使铸坯在向下振动时与结晶器壁产生滑动;负滑动振动的上升速度是拉坯速度的2~3倍。这种振动方式在结晶器下降时对坯壳有压合作用,有利于拉裂坯壳的愈合,并可适当提高拉速。

振动速度随时间按正弦规律变化。这种振动方式的速度变化平稳、冲击力小;能有效实现负滑动,可适当提高拉坯速度;易于改变振动频率和振幅,实现高频率小振幅的要求,以改善铸坯表面质量;用偏心轮实现振动,结构简单,易于制造且安装、维修方便。

结晶器向上振动速度慢,上升时间长,下降速度快,下降时间短,对坯壳的压合时间短,结晶器与坯壳间的摩擦阻力小。结晶器内壁和坯壳间的摩擦阻力正比于结晶器和铸坯间正滑动的速度差,由于非正弦式振动的上升速度慢,故有较小的摩擦阻力,同时向上振动时间长,有利于润滑剂或保护渣覆盖于结晶器内壁上,加强了润滑效果,更减小了摩擦阻力。非正弦式振动负滑动时间短,坯壳的振痕浅,铸坯表面质量好;负滑动量较大,有利于拉裂坯壳的愈合。非正弦式振动通常采用液压振动机构或数字电动机构来实现。

  • 蔡开科.连续铸钢.北京:科学出版社,1990.

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