结晶器非正弦振动波形构造方法研究

梁东+封卓+蔡炜

摘要：结晶器振动是连铸线的高效连铸关键技术之一，其目的是防止铸坯粘结而发生拉裂或漏钢。文章论述了两种结晶器非正弦振动波形的特点及构造规则，讨论了目前比较实用的两种构造方法，并推导了相应的波形表达式及基本工艺指标参数的计算公式，对比了不同方法的优缺点。

关键词：结晶器；非正弦；振动波形；构造方法；波形表达式；工艺指标参数 文献标识码：A

中图分类号：TG249 文章编号：1009-2374（2015）35-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.008

1 概述

结晶器振动是高速连铸机的核心技术，结晶器振动相当于一种脱模的作用，用来防止铸坯粘结，避免发生拉裂或漏钢，结晶器作振动时可以周期性地改变钢水液面和结晶器内壁的相对位置，达到改善结晶器内壁表面润滑状况的目的，减少摩檫及粘结阻力，进一步改善铸坯的表面质量，结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与铜壁产生粘结，以防止坯壳受到较大的应力，使铸坯表面出现裂纹，而当结晶器向下运动时，通过摩擦在坯壳上施加向下的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕，这就要求向下的运动速度大于拉坯速度，形成负滑脱。传统的机械正弦振动具有机械复杂、维护难度大、不能在线调节振幅和频率、负滑脱时间长、正滑动速度差大等诸多缺点。采用液压伺服控制系统实现的非正弦振动具有上升时间大于下降时间、负滑动时间短的特点，能够明显改善结晶器保护渣的润滑，减少坯壳和结晶器之间的摩擦力，减少拉裂，并能使拉裂的坯壳得到愈合，使拉坯速度明显提高，有利于铸坯的热送、热装和直接轧制。结晶器非正弦振动波形的构造是结晶器非正弦振动技术最基本、最关键的问题，由于结晶器振动质量大、振动频率较高，因此非正弦振动波形函数必须具有最佳振动模型的全部特征，如上升速度缓慢、具有较短的负滑脱时间等，还必须具有良好的动力学特性。比如有人提出的三角波振动，位移曲线为斜直线，上升或者下降过程中，速度保持匀速不变，这样的振动曲线物理意义明显，然而在开始起振和速度方向改变时，由于速度瞬间突变，将会对振动机构产生很大的刚性冲击。因此三角波振动的动力学特性较差，无法用于较高的振动频率且对机械设备损伤较大。

4 结语

本文讨论了两种结晶器非正弦振动波形的构造方法，前两种方法的函数表达式都很简洁直观，非常适合PLC等工业控制级计算机的在线编程实现，且参数都可以在线计算调节，第二种方法计算公式略为复杂，实际应用中需要更高性能的控制器才能实现，且参数必须离线计算，但是其动力学特性优良，振动冲击更小，对机械设备更有利，更适合高频率振动。目前这两种波形构造方法都被广泛用于各类连铸机结晶器液压振动装置中。

参考文献

[1] 张云飞.结晶器液压振动系统仿真及其控制策略研究[D].重庆大学，2007.

[2] 史小波.DYJ001型结晶器振动电液步进缸设计及特性研究[D].兰州理工大学，2010.

作者简介：梁东（1985-），男，湖南娄底人，湖南华菱涟钢210转炉厂助理工程师，研究方向：转炉连铸工艺过程自动化控制。

（责任编辑：周 琼）