方坯電動非正弦振動參數開發與優化實踐

摘要：文章對方坯非正弦參數選擇從理論上進行分析，并進行實踐應用檢驗，通過理論結合實踐的不斷優化，最終得到方坯鑄機的最優非正弦振動參數，從而達到了提高鑄坯質量、減輕振痕深度的目的。

關鍵詞：方坯連鑄機；非正弦振動；參數選擇；振痕深度

中圖分類號：TF341 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0042-02

1 概述

由于方坯電動非正弦振動技術具有改善鑄坯質量、提高拉速、可在線調整振動參數等顯著優點，使得這一技術在國內得以較廣泛應用。在非正弦技術實際應用中，其振動參數的選擇是改善鑄坯質量的關鍵技術環節，為此，文章就非正弦振動的選擇依據、方法進行了闡述，對每種參數的優缺點進行分析，通過不斷優化最終得到適應于方坯鑄機的最優非正弦振動參數。

2 振動參數選擇的依據

振痕深度實際上是由負滑脫時間的長短控制的，減小負滑動時間可減小振痕深度。但負滑動時間也不能太短，以防止坯殼與結晶器發生粘結。據國內外相關研究振動參數選擇與確定的基本依據如下：

負滑動時間tN：負滑動時間控制坯殼的粘結，可選擇的范圍為0.08～0.183s，與正弦參數一致。

負滑動超前量NSA：該參數為負滑動時間里結晶器相對鑄坯的位移量，可選擇范圍為3.8～5.11mm。

正滑動時間tP：保護渣消耗量與tP成正比。取較大值可以增加保護渣消耗量，起到改善潤滑作用。

偏斜率a的選擇：取值越大越有利。但若a取值過大，則使結晶器向下振動的加速度變得很大，從而造成對設備的沖擊和不平穩。若取值太小，則非正弦振動的優越性又不能充分地發揮出來。根據目前的使用經驗，一般取a≤40%。

以上資料中給出的工藝參數取值，只是定性的選擇，定量的確定需參考已有的非正弦振動操作實踐及通過實踐對比鑄坯質量進行摸索。

3 非正弦參數摸索開發及優化實踐

R6m全弧形方坯鑄機，鑄機斷面150×150mm，結晶器長度900mm，鑄機正常拉速2.2～3.0m/min，參照非正弦參數選擇依據并結合實踐鑄坯質量檢驗結果，振動參數開發及優化過程如下：

3.1 試驗非正弦參數（F=70V+50，振程S=8.4mm，偏斜率0.2）

非正弦各項參數與應用情況：參照其他鋼廠實踐經驗，選用以上非正弦參數，此振動參數采用固定振幅，隨著拉速的變化，通過調整振動頻率實現結晶器振動的匹配控制。計算非正弦主要參數如下：正常拉速下（1.6～3.2m/min）負滑動時間在0.078～0.140s之間，負滑動超前量在3.40～4.06mm之間，正滑動時間波動范圍為0.196～0.323s，與非正弦參數取值范圍吻合較好，為此將此非正弦參數進行試驗應用。在該參數下進行試驗，4流非正弦振動與3流正弦振動（F=60V+60，振幅4mm）取樣酸洗對比發現，應用此非正弦參數鑄坯振痕深度平均為0.31mm，振痕深度大于正弦振動參數下的0.24mm。說明此參數不能適應我廠非正弦振動的要求。

對此參數的分析：此種模型為振動頻率與拉速成比例的控制模型，模型中振幅不隨拉速變化，隨著拉速、頻率的增加，負滑動時間、正滑動時間下降較快，即拉速的較大幅度變化會引起負滑動時間劇烈變化，從而影響鑄坯質量。

3.2 試驗非正弦參數（F=30V+125，振程S=6+1V，偏斜率0.2）

非正弦各項參數計算與應用情況：因此套電動非正弦振動系統可實現振幅的在線可調，設計了一種振幅、振頻都在線調節的匹配控制模型。在此種模型中，振幅隨拉速增加而增加。隨著拉速增加，正滑動時間、負滑動時間波動范圍減小（拉速從1.6m/min增加至3.2m/min，正滑動時間波動范圍為0.249～0.304s，負滑動時間波動范圍為0.090～0.129s）。正常拉速下負滑動超前量在3.14～3.55mm之間，在工藝參數中，除負滑動超前量與參數選擇依據有所差別外，其余參數吻合較好。在該參數下進行試驗，4流非正弦振動與1流正弦振動對比看，鑄坯振痕較前一非正弦模式振痕有所改善，但與原正弦振動振痕對比，改善效果不明顯，振痕深度平均值與正弦振動接近。

對此參數的分析：此種振動參數，振頻較低（138～176次/min），振幅隨拉速增加，且初始值即為±3mm，未能充分發揮電動非正弦振動高振頻、小振幅的優勢，且負滑動時間取值略長，不利于減輕鑄坯振痕深度。

3.3 試驗非正弦參數（F=40V+145，振程S=4.4+1.2V，偏斜率0.2）

改用非正弦參數（F=40V+145，振程S=4.4+1.2V，偏斜率0.2），此參數較F=125+30V的參數增加了振動頻率，相對減少了振幅，此參數正滑動時間較長，負滑動時間減短，且波動值較小，對減輕振痕深度有利，計算工藝參數如表1所示。

在該參數下多次進行鑄坯酸洗檢查發現，4流鑄坯振痕比其他流次明顯減輕，振痕深度由正弦振動的平均0.24mm降低到平均0.13mm。

4 新開發的非正弦振動參數應用后的使用效果

4.1 提高鑄坯表面質量

通過近兩個月的振動參數調整，新開發的非正弦參數能夠適應高拉速的方坯鑄機生產，充分發揮了電動非正弦振動高振頻、小振幅優勢，鑄坯振痕深度得到較明顯的改善，提高了鑄坯的表面質量。

4.2 保護渣耗量增加

非正弦項目應用后，增加了保護渣耗量，實際測量方坯非正弦振動渣耗量較普通正弦振動保護渣耗量平均增加0.034kg/t鋼，保護渣耗量的增加可改善結晶器與坯殼之間的潤滑效果，有利于防止坯殼粘結，降低漏鋼事故率，并有利于進一步提高鑄機拉速。

5 結語

從此次非正弦參數的開發與優化實踐證明：

（1）電動非正弦振動可改善連鑄坯表面質量，提高保護渣耗量，減少鑄機事故。

（2）非正弦振動參數的選擇合理與否十分關鍵，如參數選擇不合理則不能達到減小振痕、提高保護渣耗量降低事故的目的。

（3）非正弦振動參數的開發需經理論計算及實際使用的驗證，在實踐中對比各參數下的鑄坯質量改善情況，并據此進一步進行優化，最終達到電動非正弦振動的最佳使用效果。

參考文獻

[1] 田燕翔.現代連鑄新工藝新技術與鑄坯質量控制

[M].北京：當代中國出版社，2004.

[2] 朱富強，徐和平，趙小軍，王日紅.電動非正弦振動在方坯連鑄機上的試用[J].江蘇冶金，2006，（2）.

作者簡介：董慧（1979—），男，內蒙古赤峰人，山東鋼鐵股份有限公司濟南分公司中厚板廠工程師，研究方向：連鑄工藝技術。