[发明专利]一种确定结晶器非正弦振动工艺参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及连铸振动技术领域，具体涉及一种确定结晶器非正弦振动工艺参数的方法。

背景技术

作为连铸生产的核心，结晶器内的连铸过程对生产的顺行以及铸坯质量起着至关重要的作用；生产过程中，由于钢液在结晶器内与壁面迅速发生换热降温过程，形成初生坯壳并紧密贴合在结晶器壁面上；为了避免粘结，实现顺利脱模，由此开发出随时间变化的结晶器振动曲线，并逐渐发展成标准的正弦振动规律曲线；但是在连续振动过程中，结晶器和坯壳之间必然存在相对运动，进而对坯壳造成摩擦，并在其表面上形成振痕和裂纹，这将在一定程度上危及连铸生产的顺行并影响铸坯质量。

非正弦振动作为一种新型的振动方式，能够在获得较长正滑动时间的基础上减轻振痕的深度，增加保护渣消耗，优化结晶器与坯壳之间的润滑效果；同时，通过降低正滑动速度，能够减少结晶器作用在坯壳上的应力，降低拉裂等事故发生的几率；此外，非正弦振动方式带来较强的负滑动作用，有利于铸坯的脱模和拉裂坯壳的愈合，在一定程度上将提高连铸的拉坯速度。

为实现高频、小振幅，并产生一定量的负滑动，现今在连铸机上应用的非正弦振动方法普遍采用分段函数，此方法操作简单，比较容易控制；由于结晶器的振动质量较大、振动频率较高，因此在构造非正弦振动波形函数时，除了必须使其具有最佳振动模型的全部特征以满足非正弦振动装置工艺动作的要求外，还必须具有良好的动力学特性；良好的动力学特性有利于提高振动装置工作的平稳性；由机构学可知，如果速度曲线不连续将导致刚性冲击；若加速度不连续则引起柔性冲击；所以振动波形必须保证结晶器在振动过程中既不产生刚性冲击，又不产生柔性冲击；分段函数表示的非正弦波形，速度曲线是连续的，所以不会产生刚性冲击；其加速度曲线也是连续的，所以不会产生柔性冲击，且现场操作性好，如图1所示；但从其加速度函数表达式和曲线可看出，分段函数表示的非正弦波的加速度的变化率在A点和B点，图1已标出，不连续，有突变，所以振动质量惯性力的变化有突变，这也对振动平稳性产生不利影响；整体函数表示的非正弦波形，整体函数非正弦波的速度曲线是连续的，不会引起刚性冲击；整体函数非正弦波的加速度是连续的，故不存在柔性冲击，而且其加速度的变化率也是连续的，故其动力学特性优于分段函数表示的非正弦波，但是有关整体函数的工艺参数的确定方法尚未见文献报道，这在一定程度上限制了非正弦振动整体函数在工业上的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定结晶器非正弦振动工艺参数的方法，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种确定结晶器非正弦振动工艺参数的方法，包括整体函数表达的非正弦波的五个参数，分别为（1）C1：零拉速时的振频，Hz；（2）C2：振频/拉速系数；（3）C3：零拉速时的振幅，mm；（4）C4：振幅/拉速系数；（5）α：非正弦因数，包括以下四个步骤，即

步骤一：位置、速度及加速度计算公式如下：

；

；

；

其中：振动频率为：，其中为拉速；

      振动幅值为：；

步骤二：当结晶器运动所经历的时间为t_m时，结晶器向下运动的速度与拉坯速度相等，得出负滑动时间的表达式：

t_N=（T/2-t_m）×2；              

式中，t_N：负滑动时间，s；

      t_m：负滑动开始时间，s；

      T：结晶器振动周期，s；

步骤三：当时间为t_m时，结晶器振动速度与拉速相等，也就是负滑动开始的时间，即为：；

则t_N=（T/2-t_m）×2；

负滑动率的表达式为：

；

式中，：拉坯速度，m/min；

：结晶器振动平均速度，m/min；

步骤四：由负滑动率的表达式中可知需要计算出数值，结晶器的振动速度表达式为：

；

将A和的数值带入速度公式中，根据C++语言程序，利用步进迭代算法求出结晶器振动速度的平均值，而后带入负滑动率公式中，即可求出负滑动率。

进一步的，在非正弦振动中，所述负滑动时间t_N保持在0.07~0.25s。