連鑄機振動參數優化實踐研究

雷 晶，吳國臣

（建龍包鋼萬騰特殊鋼有限公司，內蒙古 烏海 016000）

高效連鑄是現代連鑄技術發展的主要方向，其中高拉速是現代連鑄技術發展的主要標志之一。高拉速會導致鑄坯與結晶器間的摩擦力加大，造成鑄坯拉裂拉漏等質量或生產事故的發生，為此，一方面需要開發出適合高速澆注的保護渣，另一方面便是采用適應高速澆注的振動方式。

本廠1號機之前使用偏心輪板簧振動臺，使用正弦振動方式，在日常使用過程中，頻繁偏振、穩定性較差，常出現漏鋼等現象對連鑄生產率造成較大影響，在2號機建設的過程中對1號連鑄機進行了技改升級，將結晶器振動由機械全板簧振動改為電動缸半板簧振動系統，在實踐過程中通過不斷的參數優化和反復試驗研究，最終確定了一組適用于本廠的振動參數[1]。

1 不同振動的優缺點對比

原有機械偏心軸全板簧振動臺只能實現正弦振動方式，現階段電動缸半板簧振動臺可實現正弦和非正弦兩種振動方式，目前我廠使用非正弦振動方式，通過現場實際情況，現就兩種振動的優缺點對比如表1。

從對比分析得出以下結論：

（1）電動缸非正弦振動對比原有全板簧偏心輪正弦振動適用性強，和拉速匹配程度高。

（2）電動缸振動穩定性強，各部件不易損壞，隨著生產率提高，設備精度變化小。

（3）電動缸振動動采用非正弦振動方式，減小鋼坯振痕深度，提高鑄坯質量，并配有現研究參數合理規劃調配負滑脫時間、負滑脫比率，減少因振動摩擦力大造成的生產事故[2]。

表1 不同振動的優缺點對比分析

2 振動參數

根據鑄機工藝參數，現場試驗制定振動參數：振幅為0mm～10mm，可在線調節大小；振動頻率為0～250次/min，可在線調節大小；偏斜率為0.1，可調；振動波形為正弦、非正弦曲線，采用非正弦曲線，負滑動時間比率(NSR)范圍在25%～35%，負滑脫時間0.07S～0.15S的臨界值，本參數設定區間，各項標準值必須保證在區間之內。

圖1 振動核心周期對比時間

表2 振動優化跟蹤數據

振動核心：

（1）負滑脫時間（tn）：負滑脫時間是指下降速度大于拉速的下降時間。

其計算公式為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）負滑動時間比率（NSR）：NSR=（tn/T）×100%

式中：T為結晶器振動周期，s。

（3）振痕間距（d）：d=1000 Vc/f，

式中：Vc為拉速，m/min；

f為振動頻率，次/min；

3 振動優化數據跟蹤

加大負滑動時間、正滑動時間和負滑動量，保證脫模效果和增加保護渣的耗量，利于潤滑。可以通過增加振幅和減小頻率的效果來滿足這點要求，但根據現場高拉速控制，振幅不宜過大，振痕深度控制在0.2mm，依據設備特性和實踐測算，特研究振動參數從1m/min～4.1m/min拉速各變量數據，均達到使用標準，制定參數如表2。

4 實踐研究

4.1 拉速控制

針對本廠生產節奏控制和鋼種特性，試驗時將方坯的典型拉速分別控制在2.5m/min～3m/min、過熱度控制在15℃～30℃，避免出現高拉速澆注漏鋼風險，制定以下恒溫恒速表。

表3 恒溫表拉速控制數據

4.2 配套保護渣使用

為適應本廠生產組織節奏和高拉速生產，結合保護渣廠家采用兩種保護渣生產，A類保護渣使用拉速2.2-2.8m/min的低拉速范圍，A類保護渣粘度高、熔點高，可保證液渣層厚度在8mm左右，保證渣膜的形成；B類保護渣粘度低、熔點低適用于2.8m/min以上拉速生產，液渣層厚度在5mm左右，可在高拉速低過熱度情況下快速形成渣膜填充氣隙，提高潤滑程度，對于現場操作，特制定以下操作注意事項。

圖2 鋼坯振值痕跡分布情況

（1）保護渣少加、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晶器內攪動。

（2）保證水口插入深度在100mm±10mm，并保持垂直對中。

4.3 實踐結果

通過現場檢驗及低倍試驗，現場鋼坯振痕分部均勻，表面振痕深度均達到標準，并解決了前期正弦振動遺留下的所有缺陷，從低拉速到高拉速各方面都得到了很大的改觀。

5 結論

（1）本廠通過設備升級改造實踐，非正弦振動的使用適用于高拉速、高產能、高質量的生產趨勢。

（2）通過反復試驗確定了一組從低拉速到高拉速都能適用的非正弦振動參數，同時配合兩種保護渣的使用得到了較好的鋼坯表面質量。