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1、结晶器液压振动装置在结晶器液压振动装置在 板坯连铸机上的应用及实践板坯连铸机上的应用及实践 1 前言 1 前言 安钢第三炼钢厂于 1999 年 11 月投产，采用结晶器液压振动装置的板坯连铸机。本文对液压振动及运行情况进行简介， 分析和探讨振动参数及出现的铸坯表面质量问题， 并对液压振动参数进行优化，从而提高了铸坯表面质量，使表面横裂纹大幅度减少。 2 板坯连铸机主要参数 2 板坯连铸机主要参数 第三炼钢厂现有 100t 超高功率电弧炉一座，LF 精炼炉一座，一台液压振动的直结晶器弧形板坯连铸机，铸机的主要参数如下： 基本弧半径 8m； 结晶器长度 900m； 浇注断面 厚 150mm、宽 9
2、50 1250mm， 厚 200mm、宽 1200 1500mm， 厚 250mm、宽 1200 1500mm； 工作拉速 150mm 1.61.7m/min， 200mm 1.21.4m/min， 250mm 1.0m/ min； 结晶器液面控制 电磁涡流控制， 液面波动3mm； 结晶器振动方式 液压伺服控制振动； 设计年产量 67 万 t / a 。 3 液压振动装置简介 3 液压振动装置简介 液压振动装置由两个相互独立的机械单元组成，两单元可互换，并用 C - 型框架相连，通过直接采用液压缸和耐磨损板簧导向系统，可实现高振频下的最小水平位移。 结晶器液压伺服振动装置由电气控制部分和液压驱
3、动部分组成。电气控制部分组如图11所示。 振幅/ 频率/ 非正弦系数 运行/ 较正/ 事故 故障/安全循环阀 模式/ 状态/ 报警 一级 PLC VDC 230VAC 液压系统 伺服和传 感器现场 单元 伺服控 制 PID 单元 设定/显示 单元 接口单元 功能发生器 16 微处理器 控制单元 图 1 图 1 功能发生器组成框图 液压振动电气控制部分是一个单独的子系统，结晶器的液压振动参数可一级或二级MMI（人机接口）上设定，设定值通过 H1 网上的铸流 PLC 或下载二级过程机控制系统的数据发送给液压振动装置的电气控制单元。 液压驱动部分由基础框架支撑， 框架用螺栓固定在基础上，振动驱动液压
4、缸直接放置在结晶器台架下，液压缸为直接伺服驱动型。 4 液压伺服控制的结晶器振动技术 4 液压伺服控制的结晶器振动技术 由奥钢联设计的液压振动装置可通过在线调整振动参数，以调整振频和振幅，得到正弦或非正弦两种振动方式，甚至可实现反向振动。正弦与非正弦的振动波形如图 2 所示。 t y 正弦 非正弦 图 2图 2 正弦与非正弦示意图 实际生产中波形为锯齿波，使结晶器慢上快下，上升时间占整个周期的比例大，下降时间占比例小；由于上下移动距离相同，下降速度高，从而实现了负滑脱；并可通过调整上下所占时间比例来调节负滑脱时间和距离。 文献23均认为，应用液压伺服结晶器非正弦振动技术，具有降低结晶器与初始疑
5、固坯壳之间的摩阻力、降低漏钢率、大幅度提高拉速和铸坯表面质量的优点。 5 结晶器振动参数的优化 5 结晶器振动参数的优化 1） 奥钢联（VAI）设计的液压振动基本参数基本控制参数有： C1 零速时振频； C2 振频/拉速综合系数； C3 零速时振幅； C4 振幅/拉速系数。 振频的计算公式 f = C1 + C2 V ； 振幅的计算公式 S= C3 + C4 V ； 其中 C2 是 S 的函数 C2 = f（S） 。 通过在一级或二级 MMI 上改变 C1 到 C4 参数值，可以调振幅 S、振频 f 的大小。 2） 液压非正弦振动在生产中应用及出现的问题 板坯生产初期， 按照外方提供的振动控制
6、参数， 选择表 1 所示的一组参数 （优化前） ，非正弦系数 C6 = 0.6 和 0.65，其振幅、振频与拉速 V 的关系如图 3。 表 1表 1 优化前后振动参数对照表 C1 C2 C3 C4 优化前 170 -15 1 4 优化后 170 10 4 0 图 3 振幅、振频与拉速的关系 由图 3 可看出，在此振动参数条件下，振幅随拉速增加而增大，如 V = 1.4m/min 时 S = 6.6mm；振频随拉速增加而减小，V = 1.4m/min 时，f 降至 149c/min；由公式 OMS = V/f 可知，其振痕间距将随拉速增加而增大，如在 V = 1.4m/min 时，OMS = 9
7、.4mm。 在上述振动参数条件下生产的铸坯， 经酸洗后发现窄面的振痕较深， 用扫描仪测量深度情况如图 4 所示。平均振痕深度为 0.50mm，最深达 1.4mm，并在铸坯宽面及角部有大量不规则柳叶形深振痕，在深振痕处都存在长度不一的横向裂纹，特别是角部横向裂纹更明显。中板轧制后出现大量的板材横裂纹及边裂废品和协议材，使 2000 年四季度每月由于横裂纹和边裂造成的废品量均在 900t 左右。 6 4 4 4 4 2 2 5 19出现次烽/个 0.68 0.64 0.47 0.51 0.55 振痕深度/mm 0.59 0.42 0.38 0.34 0.25 121086420图图 4 振痕深度统
8、计 3） 液压振动参数的优化及使用效果 研究指出4，铸坯振痕深度与角横裂纹发生率存在如图 5 所示的关系。即随着振痕深度的增加，角横裂纹的发生率也随之增加，而结晶器的振动频率、振幅影响都影响振痕深度4，如图 6 所示。同时，振痕深度也随着振痕间距的增加而增加4。 对振动输入参数进行优化，以期提高振频、降低振幅、减小振痕间距，采用表 1 所示优化后的振动参数，优化后振频、振幅与拉速的关系如图 7。 优化前后振频、振幅及振痕间距对照如表 2 所示。 图 5 振痕深度与角横裂纹的关系 图图 6 振幅、振频与振痕深度的关系 图 7 优化后振频、振幅与拉速的关系 表 2 优化前后振频、振幅及振痕间距对照
9、表 拉速/mmin-1 振幅/mm 振频/ cmin 振痕间距/mm 1.2 优化前 5.8 152 7.9 优化后 4 182 6.6 1.4 优化前 6.6 149 9.4 优化后 4 184 7.6 使用优化参数生产的铸坯经酸洗后发现， 振痕深度大大减小， 平均均 0.25mm， 0.4mm的深振痕数量显著下降，由原平均 2030 个/ m（如图 4 所示） ，减少至5 个/ m；横裂纹长度由原平均 1045mm/个，减为 25mm/个；振频增加后，振痕谷底平滑不易产生表面横裂纹的振痕上升 80%95%；原占 99%以上的钩形振痕基本消除。中板轧制后，横裂造成的废品量及废品率均显著下降，
10、表 3 是中板两周轧制结果。 表 3 中板两周轧制结果 周 第一周（2.1-2.7） 第二周（2.10-2.17） 废品量/ t 105 98 在使用优化振动参数的基础上，进一步提高振频，采用以下振动参数：C1 = 185、C2 = 10、C3 = 4、C2 = 0 ，同时适当降低结晶器水量和二次冷却强度。其振幅、振频和振痕间距见表 4。 表 4 提高振频后的振幅和振痕间距 拉速/mmin-1 振幅/mm 振频/ cmin-1 振痕间距/mm 1.2 4 197 6.1 1.4 4 199 7.0 采用上述措施后基本消除了横裂纹废品，三月上旬的横裂纹废品只有 23t 。 7 结束语 7 结束语
11、 1）安钢板坯连铸生产，采用低振频、高振幅的振动方式不能适应实际的生产需要。 2）优化后的振动参数采用高振频、小振幅，将振频随拉速增加而减小改为振频随拉速增加而增大，振幅随拉速增加而增加改为振幅随拉速增加而减少。提高了铸坯的表面质量，基本适应板坯连铸的生产需要。 参考文献 1 张长征等. 现代板坯连铸机中结晶器液压振动装置 . 河南冶金，2000,2 : 3536 . 2 A.Wagner, A.Ganter, J.Watzinger. 奥钢联（VAI）中等厚度板坯连铸技术最新进展.钢铁,1999 中国钢铁年会论文集. 3 施永敏等. 连铸结晶器中等技术的发展 . 连铸, 1997,2 : 37. 4 王新华 . 安钢板坯振痕度测定报告.
