连铸结晶器振动参数取值限度问题.pdf

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1、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TN控制铸坯表

2、面的振痕深度，即两者呈增函数关系。TN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TN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

3、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VC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VC和振幅S时，不同α所对应的tN–f曲线。可见α增加，tN–f曲线左移。图2为对应图1中某一tN值时，不同α和f下的结晶器振

4、动速度Vm–时间t曲线。这些曲线的特点是，Vm≤0时，Vm–t曲线完全相同；当Vm＞0时，随α各f的不同，Vm–t曲线不同。则由图2，一定Vc和f时，α增加相应地f减少，但tN–f曲线保持不变。上述问题则可表述为：一定的VC和S条件下，保持结晶器下振速度曲线不变，而不断地改变结晶器上振速度曲线，即通过构造不同的结晶器振动曲线，同时实现α增加和f降低；而且，α趋近于1、f趋近于0时，结晶器振动的工艺效果更佳。为此，需对上述问题进行分析。图1波形偏斜率对负滑脱时间的影响mVOtAtBtCt结晶器振动速度拉速VC

5、图2不同的结晶器振动速度曲线4结晶器振动参数的取值限度4.1振动参数取值的基本要求1）α的一般定义结晶器下振时间TD与α及结晶器振动周期T的关系如式（1）：T=(1−α)T/2（1）D由式（1）可得式（2）：α=1−2T/T（2）D按式（2）定义α，对复杂的结晶器振动曲线更具有普通定义。2）负滑脱时间曲线的一般特点在正弦振动中，tN–f曲线的特点是在f坐标轴上总有f0、f1点。当f≤f0时，tN≤0；当f0＜f≤f1时，f增加，tN增加，而且变化很大；当f＞f1时，f增加，tN缓慢减少，并无限趋近于0。任何

6、振动形式均为周期性运动，所以结晶器振动的速度总是与其f成正比。而出现负滑脱的必要条件是下振的最大速度要＞Vc。因此，在一定的Vc及一定的振动参数条件下，其tN–f曲线总有f0、f1点，仅在特殊情况下f0、f1点，仅在特殊情况下f0、f1点重合，这个特点是振动结晶器的必然特性。3）振痕深度及振痕间距振痕深度的主要影响因素是结晶器振动的负滑脱时间，而振痕间距Pm与振痕深度同样对铸坯表面质量有极大的影响，增加Pm可以改善铸坯表面质量。Pm可由式（3）表示。P=Vc/f（3）m4）振动参数取值的基本要求连铸振动结晶

7、器的一个基本要求是必须出现负滑脱振动，即tN＞0。因此，下振的最大速度必须＞Vc，即负滑动量必须＞0。结晶器振动的负滑动量NSA定义为：负滑脱期间结晶器相对于铸坯下移的距离。t2NSA=(V−V)dt（4）∫mct1式中Vm—结晶器下振的速度；t1—负滑脱开始时间；t2—负滑脱结束时间。负滑脱振动必须满足；NSA＞0（5）4.2振动参数的取值限度1）正弦振动参数的取值限度在正弦振动中，TN可表示为：−1t=60/πf×cos(Vc/2πSf)（6）N为使tN＞0，应有：2πSf＞Vc（7）式（7）为结晶器正

8、弦振动参数的取值限度，即在一定的Vc和S的条件下，f总有一个最小的取值要求。由式（7）可得P=Vc/f＜2πS（8）m可见，采用正弦振动，Pm总有一个取值上限2πS。为增加Pm而增加S，势必会使tN增加而增加振痕深度，即控制振痕深度与控制Pm是矛盾的。一般认为Pm≥12.7mm时，振痕过深，坯壳厚度的均匀性明显变差。所以正弦振动中，不可能同时优化每个方面的工艺效果。2）非正弦振动参数的取值限度对于非正弦振动波形的