板坯連鑄結晶器振動參數(shù)的優(yōu)化

劉　亮，徐曉文

（湘潭鋼鐵有限公司 寬厚板廠，湖南 湘潭411101）

結晶器振動可以防止坯殼與銅板粘結而發(fā)生漏鋼事故，同時減少澆注過程銅板與坯殼之間的摩擦阻力，起到改善鑄坯表面質量的作用。結晶器振動目的能否實現(xiàn)的關鍵取決于振動方式的選擇和參數(shù)的確定。從振動參數(shù)研究入手，結合奧鋼聯(lián)板坯連鑄機本身特點，選擇非正弦運動方式，合理確定了振頻、振幅、波形偏斜率等參數(shù)，達到了穩(wěn)定生產(chǎn)、改善質量的目的。

1　振動機構設備

1.1DYNAFLEX振動裝置

湘鋼板坯連鑄機采用VAI開發(fā)的DYNAFLEX振動裝置，液壓缸直接連到結晶器，采用比例伺服閥控制，振動頻率0～400 Hz，振幅0～12 mm，其振幅、振頻、負滑脫等參數(shù)可通過系統(tǒng)中在線調(diào)整，設備部件包括：板簧裝置，底板連接梁，零號扇形段耳軸座，結晶器配水板，振動臺架，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　結晶器振動參數(shù)分析

振幅的選擇應考慮到在最大拉速下不使拉速與振幅比值過小，且在避免臨界振動頻率過高的前提下，應盡量采用小振幅。而在確定最小振幅時因為考慮到最小拉速，也不能使拉速與振幅比值過大，以保證較短的負滑動時間。一般情況下，選擇振幅值在4～7 mm范圍內(nèi)比較合適。對于任何給定的拉速、振幅值，都有1個臨界振動頻率［1］。如當波形偏斜率α為0.2時，由負滑脫時間為0時，可得到臨界振動頻率為74.3 Hz；當結晶器振動頻率小于臨界振動頻率時，負滑脫時間不存在，無法控制粘結，故取振動頻率值時應避開振動頻率小于臨界值的情況出現(xiàn)；在振動頻率的可取值范圍內(nèi)，隨著波形偏斜率α的增大，負滑脫時間減少，雖然負滑動率值有所增加，對結晶器內(nèi)脫模情況有利，但振動加速度增大，對設備沖擊加大，不利于保持設備長期穩(wěn)定，故波形偏斜率α取值宜在0.2～0.4。

1.3　結晶器振動方式選擇

正弦振動過程中鑄坯與結晶器之間時刻存在相對運動，由于結晶器的運動速度按正弦規(guī)律變化，加速度則按余弦規(guī)律變化，所以過渡比較平穩(wěn)，沖擊力較小。與正弦振動相比，非正弦振動的最大特點是上升時間比下降時間長，因而加大了保護渣的消耗量，使結晶器彎月面附近的液體摩擦力減少［1］，同時在結晶器下移過程中，非正弦振動下移速度快、移動時間短，有利于減小振痕深度，且在負滑脫期間，結晶器相對坯殼下移距離等于甚至大于正弦振動時的下移距離，對坯殼有很好的壓合效果［2］。非正弦振動較正弦振動能獲得更好鑄坯表面質量，其優(yōu)勢明顯。非正弦系數(shù)從0.5提升到0.65后，對應的波形偏斜率參數(shù)達到0.3，非正弦振動加強，坯殼與銅板粘結情況得到改善，鑄坯表面振痕深度明顯降低。

2　板坯連鑄機振動優(yōu)化實踐

振痕深度是衡量鑄坯表面質量的重要標準之一，過深的振痕會造成鑄坯表面裂紋和成分的偏析。振痕深度與負滑脫時間有關，負滑脫時間越長，則振痕越深，振痕處坯殼夾渣就越嚴重，漏鋼的可能性隨之增加。控制振痕深度需考慮負滑脫時間和拉速、振幅的匹配關系來實現(xiàn)［3］。湘鋼板坯連鑄機在使用過程中存在坯殼與銅板粘連、振痕深度過深的情況。振動參數(shù)及運動方式選擇所應遵循的基本條件［4］：1）負滑脫時間在0.1 s左右，保證振痕深度在允許范圍之內(nèi)。2）正滑脫時間＞0.1 s，保證保護渣消耗量＞0.3 kg/m，保證結晶器內(nèi)有足夠的潤滑，減少坯殼粘連。3）必須有一定的負滑動超前量，能夠保證坯殼的愈合。

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

表1　湘鋼板坯連鑄振動參數(shù)優(yōu)化前后對照

3　結語

優(yōu)化振動參數(shù)，可以使鑄坯振痕深度明顯降低，杜絕粘結情況出現(xiàn)，從而使鑄坯表面質量得到改善。振動參數(shù)設置應遵循一定原則，負滑脫時間越低越能降低振痕深度，現(xiàn)階段負滑脫時間在0.1 s時可以兼顧設備與工藝雙方需求。