板坯连铸结晶器振动参数的优化

刘　亮，徐晓文

（湘潭钢铁有限公司 宽厚板厂，湖南 湘潭411101）

结晶器振动可以防止坯壳与铜板粘结而发生漏钢事故，同时减少浇注过程铜板与坯壳之间的摩擦阻力，起到改善铸坯表面质量的作用。结晶器振动目的能否实现的关键取决于振动方式的选择和参数的确定。从振动参数研究入手，结合奥钢联板坯连铸机本身特点，选择非正弦运动方式，合理确定了振频、振幅、波形偏斜率等参数，达到了稳定生产、改善质量的目的。

1　振动机构设备

1.1DYNAFLEX振动装置

湘钢板坯连铸机采用VAI开发的DYNAFLEX振动装置，液压缸直接连到结晶器，采用比例伺服阀控制，振动频率0～400 Hz，振幅0～12 mm，其振幅、振频、负滑脱等参数可通过系统中在线调整，设备部件包括：板簧装置，底板连接梁，零号扇形段耳轴座，结晶器配水板，振动台架，左板簧组，右板簧组，装有伺服阀块的液压缸，缓冲弹簧，底板。

1.2　结晶器振动参数分析

振幅的选择应考虑到在最大拉速下不使拉速与振幅比值过小，且在避免临界振动频率过高的前提下，应尽量采用小振幅。而在确定最小振幅时因为考虑到最小拉速，也不能使拉速与振幅比值过大，以保证较短的负滑动时间。一般情况下，选择振幅值在4～7 mm范围内比较合适。对于任何给定的拉速、振幅值，都有1个临界振动频率［1］。如当波形偏斜率α为0.2时，由负滑脱时间为0时，可得到临界振动频率为74.3 Hz；当结晶器振动频率小于临界振动频率时，负滑脱时间不存在，无法控制粘结，故取振动频率值时应避开振动频率小于临界值的情况出现；在振动频率的可取值范围内，随着波形偏斜率α的增大，负滑脱时间减少，虽然负滑动率值有所增加，对结晶器内脱模情况有利，但振动加速度增大，对设备冲击加大，不利于保持设备长期稳定，故波形偏斜率α取值宜在0.2～0.4。

1.3　结晶器振动方式选择

正弦振动过程中铸坯与结晶器之间时刻存在相对运动，由于结晶器的运动速度按正弦规律变化，加速度则按余弦规律变化，所以过渡比较平稳，冲击力较小。与正弦振动相比，非正弦振动的最大特点是上升时间比下降时间长，因而加大了保护渣的消耗量，使结晶器弯月面附近的液体摩擦力减少［1］，同时在结晶器下移过程中，非正弦振动下移速度快、移动时间短，有利于减小振痕深度，且在负滑脱期间，结晶器相对坯壳下移距离等于甚至大于正弦振动时的下移距离，对坯壳有很好的压合效果［2］。非正弦振动较正弦振动能获得更好铸坯表面质量，其优势明显。非正弦系数从0.5提升到0.65后，对应的波形偏斜率参数达到0.3，非正弦振动加强，坯壳与铜板粘结情况得到改善，铸坯表面振痕深度明显降低。

2　板坯连铸机振动优化实践

振痕深度是衡量铸坯表面质量的重要标准之一，过深的振痕会造成铸坯表面裂纹和成分的偏析。振痕深度与负滑脱时间有关，负滑脱时间越长，则振痕越深，振痕处坯壳夹渣就越严重，漏钢的可能性随之增加。控制振痕深度需考虑负滑脱时间和拉速、振幅的匹配关系来实现［3］。湘钢板坯连铸机在使用过程中存在坯壳与铜板粘连、振痕深度过深的情况。振动参数及运动方式选择所应遵循的基本条件［4］：1）负滑脱时间在0.1 s左右，保证振痕深度在允许范围之内。2）正滑脱时间＞0.1 s，保证保护渣消耗量＞0.3 kg/m，保证结晶器内有足够的润滑，减少坯壳粘连。3）必须有一定的负滑动超前量，能够保证坯壳的愈合。

遵照上述原则，将原振动参数进行优化，优化后振幅4～5 mm，振频160～170 Hz，负滑脱时间0.1～0.12 s，结晶器上升时间长且速度平缓，在正滑动时间里结晶器振动速度与拉坯速度之差减小。结晶器内摩擦阻力减小，初生坯壳所承受的拉伸应力减少，坯壳粘连的几率得到降低。结晶器下降时间短且速度快,在负滑动时间里结晶器振动速度与拉皮速度差值加大，作用于初生坯壳的压应力增大，有利于脱模，且负滑脱时间短，铸坯表面振痕深度降低，表面质量得到改善［5］。湘钢板坯连铸优化前后振动参数如表1所示。

表1　湘钢板坯连铸振动参数优化前后对照

3　结语

优化振动参数，可以使铸坯振痕深度明显降低，杜绝粘结情况出现，从而使铸坯表面质量得到改善。振动参数设置应遵循一定原则，负滑脱时间越低越能降低振痕深度，现阶段负滑脱时间在0.1 s时可以兼顾设备与工艺双方需求。