连铸结晶器振动是连铸工艺中一项必不可少的技术。它的核心功能是干什么的呢?就是防止高温钢水在结晶器内凝固时,初生坯壳与铜壁发生粘结,从而避免漏钢事故。附加功能是获得表面质量良好的铸坯。
这么讲,可能有点晦涩、抽象,咱们尊重“生活是具体的,技术也是具体的”这个基本原则,大家把两只手掌贴在自己的脸颊上,上下搓动,这就能够直观感受到连铸结晶器振动的基本模型了。
结晶器振动的核心参数有哪些呢?振幅(振动位移大小)、振动频率(振动快慢)和波形偏斜率(表征非正弦程度)、负滑脱时间(决定铸坯表面振痕深度,时间越长振痕越深)、正滑脱时间(影响保护渣消耗量,时间越长消耗越大)。
当结晶器向上运动时,结晶器和铸坯形成反向运动,有助于初生坯壳与铜壁脱开,防止因粘结力过大被拉裂。
那是不是当结晶器向下运动时,就是所谓的“负滑脱”时间呢?并不是,两者同时向下运动,得结晶器下振的速度大于拉坯速度时,才会形成所谓的“负滑脱”,负滑脱会对坯壳施加压力。
大家要是觉得这很复杂,可以再次搓一下脸。手往上推的时候,会诞生褶子;手往下拉的时候,脸皮会拉平,脸皮感到紧致多了。
所以大家知道铸坯的振痕是怎么产生的了吗?结晶器因为是倒锥度设置的,下部尺寸小于上部尺寸,结晶器上下振动的时候,实际上结晶器铜板跟钢坯接触的尺寸都是不一样的。这也就形成所谓的振痕。比如滑脱到了极致的时候,钢水接触铜板的尺寸是最大的,那就决定了振痕的峰值。
所以我们看结晶器参数的合理性,最直观的是看什么呢?振痕的质量。要根据振痕的形态特征去调整自己的振动参数。比如振痕深了,那就是负滑脱时间太长了,提高振频是有效的解决措施之一。
搞懂了这些基本原理和逻辑,其实很多东西都可以举一反三地推断出来。
比如振动参数和保护渣的消耗量关系,结晶器铜板对铸坯坯壳不断地挤和拉,弯月面那个地方就会形成所谓的空隙,那就是保护渣的液渣的流入通道嘛。所以振幅越大、振频越高、偏斜率越大(非正弦振动)的情况下,保护渣在同等的情况下,消耗量就会越大。同理,收缩系数越大的钢种,空隙越大,保护渣的流入量也会越大,消耗量也会越大……
其他的一些事情,大家可以去自行推演一下,其实真的不是很复杂。只要能够掌握基本原理,在目的明确的情况下去调整参数,这不是太难的事情。
结晶器的振动模式目前主要有正弦振动和非正弦振动两种,正弦振动的优点是结晶器的运动速度按正弦规律变化,上下振动时间相同,运动平稳、冲击小;非正弦振动的优点是结晶器上升时间大于下降时间,能更好地满足高速连铸需求,减少摩擦力和粘结漏钢风险。
驱动这些振动的装置主要有以下几种类型:短臂四连杆机构,结构简单,便于维护,应用广泛,但控制精度不太高;四偏心机构,振动平稳,适合高频小振幅振动,但是驱动力受限;液压振动机构优点是灵活可控、平稳可靠,缺点是振频受限。
简而言之,方坯的振动驱动装置主要用电缸,板坯的驱动装置主要用液压。
最后,振动参数一定要根据浇铸的钢种、拉速等进行优化匹配。例如,在一定范围内提高拉速时,常需相应调整振频和振幅。常见的就是调振幅的拉速修正值C2和振频的拉速修正值C4。具体的咱们就不展开聊了。基于钢种特性和拉速快慢去明确的自己控制目的,有的放矢地进行调控就可以了。


