发布时间：2006-11-29 10:34:19 | 【小 中 大字体】 | 【评论】 | 浏览：134次 | | | | |
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| 概述 1 振动的结晶器使连续铸钢实现工业化 回顾连续铸钢的发展历史，连续浇铸的生产方式首先是从有金属开始的。铸机采用的是垂直固定的结晶器，拉坯过程中，坯壳极易与结晶器壁发生粘结，从而导致拉不动或拉漏事故。因此浇铸速度很低，铸坯的液相心长度一般不超过结晶器长度。无数字签名 据有关文献记载，于1913年瑞典人皮尔逊（A·H·Pehrson）曾提出结晶器应按照一定的振幅和频率做往复运动的想法，但真正将这一想法付诸实施的却是德国人容汉斯（S·Junghans）。容汉斯开发的结晶器振动装置于1933年成功的应用于有金属黄铜的连铸。 1949年容汉斯的合作者美国人艾尔文·罗西（Irving·Rossi）获得了容汉斯振动结晶器的使用权，并在美国的阿·勒德隆钢公司（Allegheng Ludlum Steel Corporation）的Watervliet厂的一台方坯试验连铸机上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被应用于德国曼内斯曼（Mannesmann）公司胡金根厂（Huckiugen）的一台连续铸钢试验连铸机。 容汉斯振动结晶器在这两台连铸机上的成功应用，使其在钢连铸中迅速得到了推广。从此，结晶器振动便成了连铸生产的标准操作。可以看出是振动的结晶器使连续铸钢生产实现了工业化。 2 结晶器振动技术的每一次进步都使连铸生产再上一个新台阶 结晶器振动技术主要包括结晶器振动规律和振动装置两个方面： 1）结晶器振动规律的发展 结晶器由静止变为振动，引起了连铸工作者的广泛关注和兴趣，人们纷纷进行试验研究工作，对粘结性漏钢机理进行了研究，发展了各种结晶器振动规律。 最早出现的是矩形速度振动规律，基于“拉裂——焊合”理论，其特点是结晶器在下降时与铸坯做同步运动，然后以3倍的拉坯速度上升，即所谓的3:1型振动方式。这种振动方式对铸坯脱模是有效的，早期得到了应用。但其主要缺点是机械加工比较困难，振动机构和拉坯机构之间要有严格的电器连锁，在上升和下降的转折点处速度变化很大，设备冲击大，不利于采用高频振动。但这种波形的采用，使固定的结晶器变为振动的结晶器，使结晶器技术产生一个飞跃。 随着负滑动理论的出现，矩形速度规律被梯形速度规律所代替，其特点是结晶器向下运动过程中有较长一段时间其速度稍大于拉坯速度，即“负滑脱运动”，使坯壳中产生压应力，可以使拉裂的坯壳压合，使粘结的坯壳强制脱模，结晶器在上升、下降转折点处速度变化较缓和，提高了设备的平稳性，梯形波的出现使连铸的生产更加顺畅，这种速度波形沿用了很多年，负滑动理论一直沿用至今。 频偏 随着负滑动理论的不断发展和完善，出现了正弦速度规律，正弦振动速度规律采用偏心轮实现。这种振动规律打破了结晶器和铸坯之间要有一定的速度关系的限制，着重发挥它的脱模作用，用偏心轮代替凸轮，正弦振动仍有一小段负滑动阶段，有利于脱模和拉裂坯壳的焊合，速度、加速度变化平缓，采用偏心轮设备简单，易于加工制造、安装和维护，运动精度高，设备运动平稳，冲击小，易于采用较高频率振动。正弦振动目前仍被广泛应用。 非正弦振动速度波形的特点是：结晶器向上运动到最大位移的时间比正弦振动有一段时间滞后，结晶器向上运动的速度小，向下运动的速度大。其负滑动时间短，有利于减轻铸坯表面振痕深度，正滑动时间长，可以增加保护渣的耗量，增强结晶器壁与坯壳间的润滑，正滑动速度差小，可以减小摩擦力，减小坯壳中的拉应力，减少拉裂；负滑动量大，即结晶器相对于铸坯向下运动的位移量大，有利于铸坯的强制脱模。由于非正弦振动能够获得合理的工艺参数，适应高拉速，且能获得良好的表面质量，因此受到了人们的重视，被广大连铸工作者确认为发展高效连铸的关键技术之一。 2）结晶器振动装置的发展 摸鱼池 连铸生产对结晶器振动的要求主要有两个，一是使结晶器精确地按着给定地运动轨迹振动，如直线或圆弧线运动轨迹；二是使结晶器按着给定地速度规律进行振动，如正弦或非正弦振动规律。 在非正弦振动规律出现以前的各种振动规律的产生都是由凸轮（包括偏心轮）机构来实现的，相对比较容易，而对于振动轨迹的实现相对比较困难。因此，振动装置的发展主要表现在实现振动轨迹的机构上，如导轨式、长臂式、差动式（包括四偏心式）、短臂四连杆式（包括半板簧、全板簧式）。 由于非正弦振动规律的出现，使实现非正弦振动规律比实现振动轨迹要困难得多，因此，振动装置的发展主要表现在非正弦装置的驱动和控制上。 结晶器非正弦振动装置的分类 结晶器非正弦振动装置按照驱动和控制方式可以分为液压非正弦和机械非正弦： 1 液压非正弦 1）伺服液压系统驱动的非正弦 在“九五”电动窗帘配件 期间由燕山大学和第二重型机器厂合作开发的结晶器伺服液压系统，其液压站提供压力源，由工业控制计算机和控制软件组成的监控系统产生正弦、非正弦等波形。模拟控制系统由压力差环PID2，位移环PID1组成。 该系统于1998年12月应用于新兴铸管股份有限公司炼钢厂的罗可普方坯连铸机。该项成果获2000年河北省科技进步二等奖。 2）数字缸驱动的非正弦 据报道亿美博公司开发了数字缸非正弦振动装置。 2 机械非正弦 机械非正弦振动是具有中国特的一种非正弦振动驱动方式。 1）普通电机非正弦 由普通电机驱动的非正弦振动装置包括双偏心迭加机构、非圆齿轮机构，反向平行四连杆机构。 双偏心迭加非正弦。其工作原理是通过两个正弦波迭加产生非正弦振动波形。两个曲柄ML、JK非别产生两个正弦波，通过两个连杆MN、IJ将其迭加于横梁NI的H铰链点上，然后输出，驱动结晶器振动台使结晶器产生非正弦振动。 该非正弦振动装置于1998年应用于首钢第二炼钢厂R6.5/12m弧形板坯连铸机，获2000年北京市科技进步二等奖。 非圆齿轮驱动的非正弦。该装置结构紧凑，不但可以应用于四连杆振动装置上，也可以用于四偏心振动机构中。 该非正弦振动装置于1999年8月应用于新兴铸管股份有限公司炼钢分厂罗可普方坯连铸机上，获2003年河北冶金工业协会冶金科学技术一等奖。现已推广应用于首钢二炼钢，济钢一炼钢，临钢，河北文丰等钢铁公司。 反向平行四连杆非正弦。该机构简单，紧凑，运行平稳性好。 2）伺服电机非正弦 电动缸（伺服电机驱动滚珠丝杠）非正弦。该技术是由衡阳镭钼公司开发的非正弦振动方式。该技术的核心部件－电动缸，即伺服电机和滚珠丝杠组成的机电一体化产品，为国外进口。 该机构的工作原理是：伺服电机驱动滚珠丝杠交替、变转速、正反转运动，通过滚珠丝杠驱动螺母，使结晶器振动台实现非正弦振动。 伺服电机驱动偏心轴非正弦。该技术是由燕山大学最新开发的非正弦振动技术。发明专利申请号200510060032.1。该非正弦振动的工作原理是：伺服电机连续、单向、变角速度转动驱动偏心轴，通过连杆驱动结晶器振动台实现非正弦振动。 伺服电机驱动偏心轴非正弦技术 伺服电机驱动偏心轴的非正弦振动装置打破了结晶器机械振动发生装置和液压伺服振动发生装置的传统模式，将机械振动发生装置中的偏心轴连杆机构由原普通交流电机驱动改为由伺服电机驱动，并融合液压伺服振动装置中的电气控制原理，从而创造出一种新型、结构简单、紧凑的结晶器振动发生装置。 该非正弦振动装置频率、波形偏斜率均在线可调，振幅停机可调。通过在线调节波形偏斜率和振动频率可以获得全部最优的振动工艺参数。同时该装置具有振动参数、铸坯与结晶器间摩擦力实时监测、显示、存储和查询功能。其中摩擦力的检测可以作为漏钢预报的一种辅助手段。 该项技术突出的优点是：投资小，装置简单，结构紧凑，运行可靠性高，且承载能力大，抗冲击能力强，维护工作量小，控制系统跟踪精度高，响应速度快。 该振动发生装置可用于不同结构和大小的结晶器振动装置，具有较广泛的推广应用价值。 | |
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本装置
有振动轨迹精度高、运行平稳不偏振、工作寿命长、结构简单维修费用低、生产效率高等特点。
什么是高效连铸？
高效连铸通常定义为五高：即整个连铸坯生产过程是高拉速、高质量、高效率、高作业率、高温铸坯。陆着市场经济的深入发展，应当添加高经济效益(大幅度降成本)这一项最直接的指标；另外，高自动控制也提到日程上来了。目前，国内的方坯高效连铸(以150方为例)，应在单流年产15万吨~20万吨合格普碳钢铸坯的水平、板坯应在100男式接尿器万-150万吨合格铸坯的水平。其铸坯每吨的成本也在逐年降低。连铸机的全程自动控制水平也在逐年提高。
2．高效连铸技术有哪些主要内容?
高效连铸技术是一项系统的整体技术，实现高效连铸需要工艺、设备、生产组织和管理、物流管理、生产操作以及与之配套的炼钢车间各个环节的协调与统一。主要技术内容如下：
(1)保证适宜的钢水温度、最佳的钢水成分．并保证其稳定性的连铸相关配套技术。 (2)供应清洁的钢水和良好流动性钢水的连铸相关技术。
(3)连铸的关键技术—高冷却强度的、导热均匀的长寿结晶器总成(包括结晶器整体结构、精密水套、导热均匀的曲面铜管等等)。
(4)高精度、长寿的结晶器振动装置是高效连铸关键技术之一，这其中包括振动装置硬件的优化及结晶器振动形式、振动工艺参数的软件优化。
以往高效连铸采用的半板簧、全板簧及高频小振幅正弦波形起到了一定的正面效果。目前，中冶连铸研制的新型串接式全板簧振动装置，其精度更高，整体刚度增强，寿命长，对促进高效连铸进一步发展将起到重要作用。该装置可采用液压传动或机械传动，液压传动可增加正滑脱时间，提高保护渣用量，减小上振速度峰值，降低拉坯阻力，降低负滑脱
时间，使振痕深度相应减小。机械传动可以降低成本，更易于，推广使用。
(5)保护渣技术。
众所周知，保护渣与拉速相匹配，拉速提高后，保护渣黏度等指标要相应改进，保证用量不减或在允许范围内减少，以保证铸坯的高质量。因此，连铸高效化后必须有低黏度、低熔点、高熔化速度、大凝固系数的保护渣。保护渣技术是连铸高效化的一项关键技术。
(6)结晶器嚣钢水液面控制技术。
拉速越高，结晶器液面波动越大。液面波动大易产生卷渣及夹杂物造成铸坯缺陷，因此液面稳定越来越变得重要了。目前国内自动控制液面技术趋于成熟，可使液面稳定在3mm左右。该技术对高效连铸也是不可缺少的。
(7)二次冷却的硬件及软件技术
这也是高效连铸中关键技术之—，其硬件要求尽量做到冷却均匀(无障碍喷淋)且可方便调节。目前由于市场对合金钢、品种钢及普碳钢质量的高标准要求，新建连铸机趋向于增
大半径，板坯趋向于弧形改造为直弯形连铸机，其目的就是使从结晶器到二冷形成全方位的铸坯对称凝固或接近对称凝固过程，以此获得高质量铸坯。近年来板、方坯连铸机二冷动态自动控制喷水冷却有了较快发展，软件的发展更具实用性、适用性，对各钢种、不同拉速、不同温度变化都可及时调整水量，以生产高质量铸坯。
(8)连续矫直技术。
根据铸坯带液芯矫直机理，选择三次抛物线作为连铸机弧形段和直线段的连续矫直曲线，在高效连铸中起到了良好效果。目前又已倾向于采用轻压下技术，以减小偏析、缩孔。提高铸坯质量。在小方坯中采用热压缩技术，以代替电磁搅拌技术、轻压下技术，也取得满意效果。
(9)其它技术：铸坯支撑及强化冷却技术、保护浇注技术、钢包技术、中间包技术、电磁搅拌技术、自动开浇技术、低温浇注技术等。
3．高效连铸对钢水有哪些要求?
高效连铸与普通连铸相比对钢水的要求更力严格；主要体现在几个方面：
(1)温度：与常规连铸相比，高效连铸钢水在结晶器内停留时间缩短1／3～1／4，为获得同样厚度的坯壳，除了进—步强化结晶器冷却能力外，保证低温钢液是必须的浇注条件，高的钢水温度还会加剧二次氧化及对包衬的腐蚀。过低的温度也会引起质量缺陷。低温浇注并严格控制温度是实现高效连铸的前提。
(2)化学成分：高效连铸要求严格控制钢水的化学成分。如多炉连浇，各炉间含碳量的差别要求小于 0．02％，Mn／S比、S和P含量应严格控制在要求的范围内。
(3)洁净度：随着市场对钢质量的要求越来越高，对钢的洁净度提出了更高的要求。如韩国浦项深冲钢磷、硫、氧、氮、氢5大元素总含量已降至 0．008％。钢水洁净度不仅体现在冶炼方面，洁净浇注即浇注过程中的钢水保护也是实现高效连铸的重要保证。
4．高效连铸机有哪些结构特征?
高效连铸同传统连铸相比，其特点是高拉速、高质量、高效率、高作业率、高温铸坯。高效连铸机为了适应高效连铸的要求，具有如下结构特征：
(1)高效连铸首先要有适合生产连铸坯钢种的最佳机型，即冶炼设备和铸机的装备水平要与实现高效连铸的钢种相匹配。
(2)拉速的提高使得连铸机向着增大弧形半径和立弯式机型的方向发展。
(3)主体设备要求长寿命，低故障率，可靠，并能实现快速更换，事故快速处理。
(4)自动化水平高，高效连铸机实现自动化生产。
5．什么是洁净钢连铸?相关的工艺措施是什么?
高质量连铸坯的生产要求钢水夹杂物的含量控制在规定的范围内。在炼钢—精炼—连铸工艺过程中，炼钢和精炼是保证钢水洁净的基础。同模铸相比，由于连铸的特殊条件，炼钢和精炼后的洁净钢水获得夹杂物含量极低的洁净铸坯比模铸存在更大的困难。如何保证
钢水的洁净，获得洁净铸坯，这就是洁净钢连铸技术。洁净钢连铸相关的工艺措施是：
(1)无氧化保护浇注：连铸浇铸时间长，钢液暴露于空气中的面积大，从而大大增加了钢液二次氧化的可能性。无氧化保护浇注技术包括五个方面的内容：
①大包内钢水的保护；
②大包至中间罐钢水的保护；
③中间罐内钢水的保护；
④中间罐至结晶器钢水的保护；
⑤结晶器内钢水的保护。
其中大包、中间罐和结晶器内钢水的保护分别采用钢水覆盖剂和结晶器保护渣，大包至中间罐钢流使用保护套管法、高压厢法或气幕法，中间罐至结晶器钢流采用浸入式水口进行保护浇注。
(2)中间罐夹杂物分离技术：在中间罐内设置各种形式的挡渣墙、坝，设过滤网等使夹杂物上浮分离、过滤。
6．炉外精炼对连铸的作用是什么?
炉外精炼可使连铸钢水温度和化学成分均匀化，根据需要调整钢水温度，调整钢水成分，去除有害元素，降低钢水中的含气量，改变钢中夹杂物形态和组成，洁净钢水，尤其是保证大型夹杂物不超标，改善钢水流动性。炉外精炼设备还可以起到协调连铸与炼钢之间生产节奏的作用，使生产流畅顺行。
7．为什么高效连铸特别强调要保证浇注钢水温度?
适宜的钢水温度(不同的钢种有不同的温度要求)可使高效连铸生产获得高质量的铸坯，而钢水过热度提高，钢坯坯壳减薄，钢水易于二次氧化，夹杂物增多，耐材严重冲蚀，易出现鼓肚、漏钢、柱状晶发达、中心偏析严重、缩孔严重等一系列问题。高效连铸的生产实践和理论都得出了相同结论，即低温浇铸是提高拉速及改善铸坯质量的重要手段之一。
当然，温度低要有界限，温度过低会出现钢水流动性差、水口冻结、夹杂物难以上浮等问题。
所以，高效连铸特别强调要保证浇注钢水温度，即钢水浇注温度均匀稳定地保证在规定的范围内。
8.高效连铸机的钢包支撑装置有何特点?
高效连铸机的钢包支撑无论是回转台还是三包位行走小车，都应该做到换包快捷，易于上水口，易于阻挡下渣，最好能配有耐用的动态称重装置，以适合多炉连浇、保护浇铸等高效连铸的基本要求。
9．高效连铸机对中间包的要求是什么?
高效连铸机对中间包的要求是：
(1)中间包容量大，钢水液面深度要保证足够的夹杂物上浮时间。目前，年产60万吨的4机4流高效方坯连铸机中间包容量可达25吨、液面溢流标高900mm。
(2)中间包要有最佳温度场及热流分布(通过内腔形状，坝、挡墙等方法获取)，以达到各水口之间的温度尽可能的均匀，即外侧水口与内侧水口温度差在±3℃为好。
(3)高效连铸由于连浇炉数高，要求中间包外壳体及底部不变形，炉衬经久耐用，最好是整体喷涂。耐材不易腐蚀脱落污染钢水，尤其水口要经久耐用，最好配置水口快速更换装置。
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