連鑄機(jī)振動(dòng)參數(shù)優(yōu)化實(shí)踐研究

雷 晶，吳國(guó)臣

（建龍包鋼萬(wàn)騰特殊鋼有限公司，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

高效連鑄是現(xiàn)代連鑄技術(shù)發(fā)展的主要方向，其中高拉速是現(xiàn)代連鑄技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志之一。高拉速會(huì)導(dǎo)致鑄坯與結(jié)晶器間的摩擦力加大，造成鑄坯拉裂拉漏等質(zhì)量或生產(chǎn)事故的發(fā)生，為此，一方面需要開(kāi)發(fā)出適合高速澆注的保護(hù)渣，另一方面便是采用適應(yīng)高速澆注的振動(dòng)方式。

本廠1號(hào)機(jī)之前使用偏心輪板簧振動(dòng)臺(tái)，使用正弦振動(dòng)方式，在日常使用過(guò)程中，頻繁偏振、穩(wěn)定性較差，常出現(xiàn)漏鋼等現(xiàn)象對(duì)連鑄生產(chǎn)率造成較大影響，在2號(hào)機(jī)建設(shè)的過(guò)程中對(duì)1號(hào)連鑄機(jī)進(jìn)行了技改升級(jí)，將結(jié)晶器振動(dòng)由機(jī)械全板簧振動(dòng)改為電動(dòng)缸半板簧振動(dòng)系統(tǒng)，在實(shí)踐過(guò)程中通過(guò)不斷的參數(shù)優(yōu)化和反復(fù)試驗(yàn)研究，最終確定了一組適用于本廠的振動(dòng)參數(shù)[1]。

1 不同振動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

原有機(jī)械偏心軸全板簧振動(dòng)臺(tái)只能實(shí)現(xiàn)正弦振動(dòng)方式，現(xiàn)階段電動(dòng)缸半板簧振動(dòng)臺(tái)可實(shí)現(xiàn)正弦和非正弦兩種振動(dòng)方式，目前我廠使用非正弦振動(dòng)方式，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，現(xiàn)就兩種振動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1。

從對(duì)比分析得出以下結(jié)論：

（1）電動(dòng)缸非正弦振動(dòng)對(duì)比原有全板簧偏心輪正弦振動(dòng)適用性強(qiáng)，和拉速匹配程度高。

（2）電動(dòng)缸振動(dòng)穩(wěn)定性強(qiáng)，各部件不易損壞，隨著生產(chǎn)率提高，設(shè)備精度變化小。

（3）電動(dòng)缸振動(dòng)動(dòng)采用非正弦振動(dòng)方式，減小鋼坯振痕深度，提高鑄坯質(zhì)量，并配有現(xiàn)研究參數(shù)合理規(guī)劃調(diào)配負(fù)滑脫時(shí)間、負(fù)滑脫比率，減少因振動(dòng)摩擦力大造成的生產(chǎn)事故[2]。

表1 不同振動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

2 振動(dòng)參數(shù)

根據(jù)鑄機(jī)工藝參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)制定振動(dòng)參數(shù)：振幅為0mm～10mm，可在線調(diào)節(jié)大小；振動(dòng)頻率為0～250次/min，可在線調(diào)節(jié)大小；偏斜率為0.1，可調(diào)；振動(dòng)波形為正弦、非正弦曲線，采用非正弦曲線，負(fù)滑動(dòng)時(shí)間比率(NSR)范圍在25%～35%，負(fù)滑脫時(shí)間0.07S～0.15S的臨界值，本參數(shù)設(shè)定區(qū)間，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)值必須保證在區(qū)間之內(nèi)。

圖1 振動(dòng)核心周期對(duì)比時(shí)間

表2 振動(dòng)優(yōu)化跟蹤數(shù)據(jù)

振動(dòng)核心：

（1）負(fù)滑脫時(shí)間（tn）：負(fù)滑脫時(shí)間是指下降速度大于拉速的下降時(shí)間。

其計(jì)算公式為tn=60/（π·fd）·arccos［1000V/（2π·fd）］，

式中：V為拉速，m/min；

fd為下降頻率，次/min；

A為振幅，mm。

（2）負(fù)滑動(dòng)時(shí)間比率（NSR）：NSR=（tn/T）×100%

式中：T為結(jié)晶器振動(dòng)周期，s。

（3）振痕間距（d）：d=1000 Vc/f，

式中：Vc為拉速，m/min；

f為振動(dòng)頻率，次/min；

3 振動(dòng)優(yōu)化數(shù)據(jù)跟蹤

加大負(fù)滑動(dòng)時(shí)間、正滑動(dòng)時(shí)間和負(fù)滑動(dòng)量，保證脫模效果和增加保護(hù)渣的耗量，利于潤(rùn)滑?？梢酝ㄟ^(guò)增加振幅和減小頻率的效果來(lái)滿足這點(diǎn)要求，但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)高拉速控制，振幅不宜過(guò)大，振痕深度控制在0.2mm，依據(jù)設(shè)備特性和實(shí)踐測(cè)算，特研究振動(dòng)參數(shù)從1m/min～4.1m/min拉速各變量數(shù)據(jù)，均達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，制定參數(shù)如表2。

4 實(shí)踐研究

4.1 拉速控制

針對(duì)本廠生產(chǎn)節(jié)奏控制和鋼種特性，試驗(yàn)時(shí)將方坯的典型拉速分別控制在2.5m/min～3m/min、過(guò)熱度控制在15℃～30℃，避免出現(xiàn)高拉速澆注漏鋼風(fēng)險(xiǎn)，制定以下恒溫恒速表。

表3 恒溫表拉速控制數(shù)據(jù)

4.2 配套保護(hù)渣使用

為適應(yīng)本廠生產(chǎn)組織節(jié)奏和高拉速生產(chǎn)，結(jié)合保護(hù)渣廠家采用兩種保護(hù)渣生產(chǎn)，A類保護(hù)渣使用拉速2.2-2.8m/min的低拉速范圍，A類保護(hù)渣粘度高、熔點(diǎn)高，可保證液渣層厚度在8mm左右，保證渣膜的形成；B類保護(hù)渣粘度低、熔點(diǎn)低適用于2.8m/min以上拉速生產(chǎn)，液渣層厚度在5mm左右，可在高拉速低過(guò)熱度情況下快速形成渣膜填充氣隙，提高潤(rùn)滑程度，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)操作，特制定以下操作注意事項(xiàng)。

圖2 鋼坯振值痕跡分布情況

（1）保護(hù)渣少加、勻加、勤加，保證粉渣層厚度在15mm～30mm，不允許用撈渣棍等物品隨意在結(jié)晶器內(nèi)攪動(dòng)。

（2）保證水口插入深度在100mm±10mm，并保持垂直對(duì)中。

4.3 實(shí)踐結(jié)果

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)及低倍試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)鋼坯振痕分部均勻，表面振痕深度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，并解決了前期正弦振動(dòng)遺留下的所有缺陷，從低拉速到高拉速各方面都得到了很大的改觀。

5 結(jié)論

（1）本廠通過(guò)設(shè)備升級(jí)改造實(shí)踐，非正弦振動(dòng)的使用適用于高拉速、高產(chǎn)能、高質(zhì)量的生產(chǎn)趨勢(shì)。

（2）通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)確定了一組從低拉速到高拉速都能適用的非正弦振動(dòng)參數(shù)，同時(shí)配合兩種保護(hù)渣的使用得到了較好的鋼坯表面質(zhì)量。