[发明专利]一种连铸结晶器非正弦振动方法

说明书

技术领域

本发明属于连续铸钢领域，具体是一种连铸结晶器非正弦振动方法。

技术背景

连铸结晶器振动是连续铸钢过程中不可缺少的工艺操作，连铸结晶器振动的形式经历了矩形波振动、梯形波振动、正弦波振动，以及之后又出现的非正弦波振动。目前广泛采用的是正弦波振动。正弦波振动规律的特点是振动速度（或位移）为正弦波，位移、速度、加速度波形光滑连续，且有一段负滑动时间，在负滑动时间内拉裂的坯壳可以焊合，以避免出现粘结性拉漏事故。随着连铸技术的发展和保护渣浇铸工艺的采用，粘结性拉漏的问题逐步得到了解决，为追求连铸坯的质量，目前正弦振动采用高频-小振幅操作，其目的是缩短负滑动时间，减小铸坯表面振痕深度，从而提高铸坯的表面质量。采用高频小振幅的操作工艺，在减小负滑动时间的同时，减小了正滑动时间，这不利于保护渣的消耗，对初生坯壳和结晶器壁间的润滑不利。非正弦振动可以获得较理想的工艺参数，其可以获得较小的负滑动时间，同时，可以获得较大的正滑动时间，有利于保护渣的消耗。另外，非正弦振动可以获得较小的正滑动速度差（正滑动速度差为结晶器向上运动的最大速度与拉坯速度的差），减小了结晶器壁对坯壳的向上摩擦力及坯壳中的拉应力，同时，非正弦振动可以获得较大的负滑动量（负滑动量是结晶器相对于铸坯向下的运动量），有利于强制脱模。非正弦振动在减少拉漏、拉裂，减小铸坯表面振痕深度，提高铸坯表面质量等方面，取得很好的工艺效果。

非正弦振动在获得良好振动工艺参数的同时，使结晶器运动的平稳性变差。非正弦振动使结晶器向上运动的速度较小，而向下运动的速度较大，相对于正弦振动，其加速度明显增加。非正弦振动的加速度越大，振动的惯性力越大，使结晶器振动的平稳性变差，严重时会造成较大冲击，影响连铸的生产和铸坯的质量，同时，加速度增加，会使结晶器振动的驱动功率增加。

结晶器非正弦振动的波形不同，其工艺效果也不同。目前已知的非正弦振动波形有多种形式,如：德马克的非正弦振动波形，非圆齿轮实现的非正弦振动波形（非圆齿轮包括椭圆齿轮、蜗线齿轮、偏心圆齿轮等。），两项、四项和多项三角函数表示的非正弦振动波形，以及三段、五段等分段函数表示的非正弦振动波形等。对于这些已知的非正弦振动方法，若使非正弦振动的特征增强，须增加波形偏斜率，波形偏斜率的增加，可以减小负滑动时间和正滑动速度差，增加负滑动量和正滑动时间，这虽对连铸工艺和提高铸坯质量有益。但在增大波形偏斜率的同时，也增加了振动的加速度，即增加了结晶器振动的惯性力，使结晶器运动的平稳性降低，严重时会产生冲击。因此，应该开发更合理的结晶器非正弦振动方法。

机械工程学报2004年40卷11期第178页刊载的文章和中国专利公告号为CN2333463Y，其名称为连铸结晶器锯齿形振动发生装置，均公开了采用椭圆齿轮实现的非正弦振动方法，其采用一对形状完全相同的椭圆齿轮啮合，驱动偏心轴实现结晶器非正弦振动，其加速度随波形偏斜率的增加而增大；中国专利公开号CN102847894A，公开日2013年01月02日，该申请案公开了一种波形可调的连铸结晶器非正弦振动方法，其位移、速度、加速度波形均连续，波形偏斜率在0～37.5%范围内，其不足之处是其加速度同样随波形偏斜率的增加而增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种加速度最大值可预先设定的结晶器非正弦振动方法，能够在最大加速度不变的的情况下，通过改变波形偏斜率，获得合理的负滑动时间等工艺参数，将结晶器振动的最大加速度作为一个可设定的量体现在波形中，且维持在较低的水平，并使结晶器非正弦振动的位移、速度和加速度均单调、连续，保证结晶器振动的平稳性。

为解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种连铸结晶器非正弦振动方法为：控制连铸结晶器的驱动装置，使连铸结晶器在驱动装置的带动下，在每个振动周期内按如下函数确定的速度波形进行非正弦振动：