结晶器是连铸机的心脏部件。最初的连铸机结晶器是静止的,在拉坯过程中坯壳极易与结晶器壁发生粘结,从而出现“拉不动”或拉漏事故。因此,静止、不振动的结晶器限制了连铸生产的工业化。直到德国人SiegfliedJunghans开发了结晶器振动装置,并成功地应用于黄铜和钢的方坯连铸机上,连铸生产才得到很大的发展。<天津冶金>2006年第二期刊载了一篇有关“结晶器振动技术的发展”文章,笔者作了删节,仅从振动形式来看结晶器技术的发展,以更简明扼要的方式介绍给连铸工作者。
从结晶器技术的发展来看,结晶器振动经历了矩形速度方式、梯形速度方式到目前应用最多的正弦振动方式以及近几年更先进的非正弦振动方式。
矩形速度规律的主要特点是∶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。生产实践表明,这种振动方式对铸坯的脱模是有效的,因而早期得到应用。主要问题:实现运动规律的凸轮加工制造比较麻烦,要保证振动机构和拉坯机构之间须实行严格的电气连锁等,因而也不便于采用高频率振动。
梯形速度规律的主要特点是:结晶器在向下运动的过程中有较长一段时间,其速度稍大于拉坯速度,即所谓“负滑动运动”。从而在坯壳中产生压应力,使粘结的坯壳强迫脱模等,实践表明,这种梯形速度是一种较好振动规律,因此沿用了多年,后来才被正弦振动规律取代。
正弦速度规律:选择这种正弦速度规律的基本出发点:打破结晶器和铸坯之间要有一定的速度关系的框框,着重发挥它的脱模作用,并用偏心轮取代凸轮。
正弦速度规律的主要特点是:
(1).结晶器和铸坯之间没有同步运动阶段,但仍然有一小段负滑动,有利于脱模;
(2).是正弦曲线,所以加速度是余弦曲线,结晶器振动平稳;
(3).加速度较小,可以采用较高频率振动,提高脱模作用;
(4).正弦振动用偏心机构来实现,比用凸轮优越,且易采用高频率振动。
非正弦速度规律的主要特点是:负滑动时间短,有利于减轻铸坯表面痕深度;正滑动时间较长,可增加保护渣的消耗量,有利于结晶器的润滑;结晶器向上的运动速度与铸坯运动速度差较小,可减小结晶器施加给铸坯向上作用的摩擦力,即可减小坯壳中的拉应力,减少拉裂。
非正弦速度规律实现有液压和机械两种方式。国外采用液压伺服系统,允许在浇注期间对振动波形、频率、振幅进行调整,但系统复杂,投资昂贵。此方式以DEMAG为代表。国内,李宪奎教授开发了机械驱实现非正弦速度规律机构,并获得专利。相对于国外,其结构简单,便于加工,成本低,特别适用于原有连铸机改造,有广阔的推广前景。(火文)
