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      板坯連鑄結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)的優(yōu)化

      2018-07-13 07:24:50徐曉文
      山東冶金 2018年3期
      關(guān)鍵詞:坯殼結(jié)晶器鑄坯

      劉 亮,徐曉文

      (湘潭鋼鐵有限公司 寬厚板廠,湖南 湘潭411101)

      結(jié)晶器振動(dòng)可以防止坯殼與銅板粘結(jié)而發(fā)生漏鋼事故,同時(shí)減少澆注過(guò)程銅板與坯殼之間的摩擦阻力,起到改善鑄坯表面質(zhì)量的作用。結(jié)晶器振動(dòng)目的能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵取決于振動(dòng)方式的選擇和參數(shù)的確定。從振動(dòng)參數(shù)研究入手,結(jié)合奧鋼聯(lián)板坯連鑄機(jī)本身特點(diǎn),選擇非正弦運(yùn)動(dòng)方式,合理確定了振頻、振幅、波形偏斜率等參數(shù),達(dá)到了穩(wěn)定生產(chǎn)、改善質(zhì)量的目的。

      1 振動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)備

      1.1DYNAFLEX振動(dòng)裝置

      湘鋼板坯連鑄機(jī)采用VAI開(kāi)發(fā)的DYNAFLEX振動(dòng)裝置,液壓缸直接連到結(jié)晶器,采用比例伺服閥控制,振動(dòng)頻率0~400 Hz,振幅0~12 mm,其振幅、振頻、負(fù)滑脫等參數(shù)可通過(guò)系統(tǒng)中在線調(diào)整,設(shè)備部件包括:板簧裝置,底板連接梁,零號(hào)扇形段耳軸座,結(jié)晶器配水板,振動(dòng)臺(tái)架,左板簧組,右板簧組,裝有伺服閥塊的液壓缸,緩沖彈簧,底板。

      1.2 結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)分析

      振幅的選擇應(yīng)考慮到在最大拉速下不使拉速與振幅比值過(guò)小,且在避免臨界振動(dòng)頻率過(guò)高的前提下,應(yīng)盡量采用小振幅。而在確定最小振幅時(shí)因?yàn)榭紤]到最小拉速,也不能使拉速與振幅比值過(guò)大,以保證較短的負(fù)滑動(dòng)時(shí)間。一般情況下,選擇振幅值在4~7 mm范圍內(nèi)比較合適。對(duì)于任何給定的拉速、振幅值,都有1個(gè)臨界振動(dòng)頻率[1]。如當(dāng)波形偏斜率α為0.2時(shí),由負(fù)滑脫時(shí)間為0時(shí),可得到臨界振動(dòng)頻率為74.3 Hz;當(dāng)結(jié)晶器振動(dòng)頻率小于臨界振動(dòng)頻率時(shí),負(fù)滑脫時(shí)間不存在,無(wú)法控制粘結(jié),故取振動(dòng)頻率值時(shí)應(yīng)避開(kāi)振動(dòng)頻率小于臨界值的情況出現(xiàn);在振動(dòng)頻率的可取值范圍內(nèi),隨著波形偏斜率α的增大,負(fù)滑脫時(shí)間減少,雖然負(fù)滑動(dòng)率值有所增加,對(duì)結(jié)晶器內(nèi)脫模情況有利,但振動(dòng)加速度增大,對(duì)設(shè)備沖擊加大,不利于保持設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定,故波形偏斜率α取值宜在0.2~0.4。

      1.3 結(jié)晶器振動(dòng)方式選擇

      正弦振動(dòng)過(guò)程中鑄坯與結(jié)晶器之間時(shí)刻存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),由于結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度按正弦規(guī)律變化,加速度則按余弦規(guī)律變化,所以過(guò)渡比較平穩(wěn),沖擊力較小。與正弦振動(dòng)相比,非正弦振動(dòng)的最大特點(diǎn)是上升時(shí)間比下降時(shí)間長(zhǎng),因而加大了保護(hù)渣的消耗量,使結(jié)晶器彎月面附近的液體摩擦力減少[1],同時(shí)在結(jié)晶器下移過(guò)程中,非正弦振動(dòng)下移速度快、移動(dòng)時(shí)間短,有利于減小振痕深度,且在負(fù)滑脫期間,結(jié)晶器相對(duì)坯殼下移距離等于甚至大于正弦振動(dòng)時(shí)的下移距離,對(duì)坯殼有很好的壓合效果[2]。非正弦振動(dòng)較正弦振動(dòng)能獲得更好鑄坯表面質(zhì)量,其優(yōu)勢(shì)明顯。非正弦系數(shù)從0.5提升到0.65后,對(duì)應(yīng)的波形偏斜率參數(shù)達(dá)到0.3,非正弦振動(dòng)加強(qiáng),坯殼與銅板粘結(jié)情況得到改善,鑄坯表面振痕深度明顯降低。

      2 板坯連鑄機(jī)振動(dòng)優(yōu)化實(shí)踐

      振痕深度是衡量鑄坯表面質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一,過(guò)深的振痕會(huì)造成鑄坯表面裂紋和成分的偏析。振痕深度與負(fù)滑脫時(shí)間有關(guān),負(fù)滑脫時(shí)間越長(zhǎng),則振痕越深,振痕處坯殼夾渣就越嚴(yán)重,漏鋼的可能性隨之增加??刂普窈凵疃刃杩紤]負(fù)滑脫時(shí)間和拉速、振幅的匹配關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)[3]。湘鋼板坯連鑄機(jī)在使用過(guò)程中存在坯殼與銅板粘連、振痕深度過(guò)深的情況。振動(dòng)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)方式選擇所應(yīng)遵循的基本條件[4]:1)負(fù)滑脫時(shí)間在0.1 s左右,保證振痕深度在允許范圍之內(nèi)。2)正滑脫時(shí)間>0.1 s,保證保護(hù)渣消耗量>0.3 kg/m,保證結(jié)晶器內(nèi)有足夠的潤(rùn)滑,減少坯殼粘連。3)必須有一定的負(fù)滑動(dòng)超前量,能夠保證坯殼的愈合。

      遵照上述原則,將原振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后振幅4~5 mm,振頻160~170 Hz,負(fù)滑脫時(shí)間0.1~0.12 s,結(jié)晶器上升時(shí)間長(zhǎng)且速度平緩,在正滑動(dòng)時(shí)間里結(jié)晶器振動(dòng)速度與拉坯速度之差減小。結(jié)晶器內(nèi)摩擦阻力減小,初生坯殼所承受的拉伸應(yīng)力減少,坯殼粘連的幾率得到降低。結(jié)晶器下降時(shí)間短且速度快,在負(fù)滑動(dòng)時(shí)間里結(jié)晶器振動(dòng)速度與拉皮速度差值加大,作用于初生坯殼的壓應(yīng)力增大,有利于脫模,且負(fù)滑脫時(shí)間短,鑄坯表面振痕深度降低,表面質(zhì)量得到改善[5]。湘鋼板坯連鑄優(yōu)化前后振動(dòng)參數(shù)如表1所示。

      表1 湘鋼板坯連鑄振動(dòng)參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)照

      3 結(jié)語(yǔ)

      優(yōu)化振動(dòng)參數(shù),可以使鑄坯振痕深度明顯降低,杜絕粘結(jié)情況出現(xiàn),從而使鑄坯表面質(zhì)量得到改善。振動(dòng)參數(shù)設(shè)置應(yīng)遵循一定原則,負(fù)滑脫時(shí)間越低越能降低振痕深度,現(xiàn)階段負(fù)滑脫時(shí)間在0.1 s時(shí)可以兼顧設(shè)備與工藝雙方需求。

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