




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、連鑄結(jié)晶器振動(dòng)工藝參數(shù)研究與快捷模型開發(fā)胡海紅 盧偉佳 稅瑯 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院摘要:為了保證連鑄坯的表面質(zhì)量和脫模順利,研究了與其相關(guān)的連鑄機(jī)結(jié)晶器的各種基本參數(shù)和工藝參數(shù)的關(guān)系以及選擇,并建立了相對有效和快捷的選擇結(jié)晶器各種參數(shù)的模型,以供生產(chǎn)廠家及廣大讀者參考。關(guān)鍵詞:結(jié)晶器 負(fù)滑動(dòng) 振幅 頻率 拉速 振痕1 前言結(jié)晶器的振動(dòng)是為了改善結(jié)晶器潤滑、避免粘結(jié),防止拉漏,提高拉速,但是結(jié)晶器的振動(dòng)卻是鑄坯表面產(chǎn)生振痕。在振痕底部容易產(chǎn)生橫裂紋以及其他相關(guān)缺陷(如裹渣),很嚴(yán)重的影響鑄坯的質(zhì)量,增加生產(chǎn)成本,小方坯的偏離角內(nèi)裂和脫方也和振痕深淺有關(guān),淺而均勻的振痕可以減少偏離角內(nèi)裂
2、和脫方,所要設(shè)法減少振痕深度。結(jié)晶器的振動(dòng)方式經(jīng)歷了矩形速度規(guī)律梯形速度規(guī)律正弦速度規(guī)律以及非正弦速度規(guī)律,目前主要有正弦振動(dòng)和非正弦振動(dòng)兩種,一般小方坯主要還是用正弦速度規(guī)律。選擇正弦速度規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)是:打破結(jié)晶器和鑄坯之間要有一定速度關(guān)系的框框,著重發(fā)揮它的脫模作用,并且用偏心輪代替凸輪。其規(guī)律主要如下:(1) 結(jié)晶器與鑄坯之間沒有同步運(yùn)動(dòng)階段,但仍有一小段的負(fù)滑動(dòng),有利于拉裂坯殼的“愈合”和脫模。(2) 由于速度是按正弦曲線變化的,所以加速度是按余弦曲線變化的,使結(jié)晶器振動(dòng)比較平穩(wěn)。(3) 由于加速度較小,可以采用較高頻率的振動(dòng),有利于消除坯殼的粘結(jié),提高脫模作用和效果。(4) 正弦
3、振動(dòng)是用偏心機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的,比采用凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)越:加工制造容易,潤滑密封方便,運(yùn)動(dòng)精度高,易于采用高頻振動(dòng)。正是基于上述的優(yōu)點(diǎn)和規(guī)律,它是目前國內(nèi)外最廣發(fā)使用的一種振動(dòng)規(guī)律。它在方坯,板坯和薄板坯連鑄機(jī)上都有很廣泛的應(yīng)用。非正弦速度規(guī)律是最近幾年出現(xiàn)的一種新型的振動(dòng)方式,其主要的特點(diǎn)是:負(fù)滑動(dòng)時(shí)間短,有利于減輕鑄坯表面的振痕深度;正滑動(dòng)時(shí)間較長可以增加保護(hù)渣的消耗量,有利于結(jié)晶器的潤滑;結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)的速度和鑄坯運(yùn)動(dòng)的速度差較小,可以減少結(jié)晶器施加給鑄坯的向上作用的摩擦力,可以減少坯殼中的拉應(yīng)力,減少拉裂。然而由于非正弦振動(dòng)方式比較復(fù)雜,工藝參數(shù)很難選擇,不同的情況有很大的差別,所以目前國內(nèi)外最廣
4、泛使用的還是正弦速度規(guī)律的振動(dòng)方式,尤其是在小方坯的連鑄機(jī)上更是如此,隨著近代工藝的發(fā)展與進(jìn)步,正弦速度規(guī)律已經(jīng)趨于完善和成熟,本課題就是要把這些近于成熟的理論整理出來,構(gòu)建一個(gè)模型,以便能客戶能根據(jù)自己的生產(chǎn)情況方便的查閱得到適合他們的情況的各種工藝參數(shù)。2 模型建立結(jié)晶器振動(dòng)的正弦速度曲線數(shù)學(xué)表達(dá)式為: (1)式中:結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)速度,m/min;:振動(dòng)頻率,min-1;:振動(dòng)沖程,也即振程,是振幅的2倍,mm。由上式可以知道結(jié)晶器振動(dòng)的速度完全取決于振幅(/2)和頻率,所以振幅和頻率是決定結(jié)晶器正弦振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)或者基本參數(shù)。當(dāng)結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)的速度大于拉坯的速度的時(shí),結(jié)晶器里的坯殼收到壓縮,
5、這種情況稱之為負(fù)滑動(dòng)。對于同一振幅和頻率、拉速的情況下,關(guān)于負(fù)滑動(dòng)所有的參數(shù)中的獨(dú)立參數(shù)只有負(fù)滑動(dòng)率NS和負(fù)滑動(dòng)時(shí)間tN,它們直接關(guān)系到鑄坯的脫模和表面質(zhì)量,所以稱之為工藝參數(shù)。2.1 正弦振動(dòng)工藝參數(shù)的確定2.1.1 負(fù)滑動(dòng)率NS正弦振動(dòng)的負(fù)滑動(dòng)率用下式表示: (2)=2/式中:NS:負(fù)滑動(dòng)率,%;:拉坯速度,m/min;:結(jié)晶器振動(dòng)的平均速度,m/min;:結(jié)晶器振動(dòng)的最大速度,m/min。代入上式可知,當(dāng)=時(shí)結(jié)晶器中坯殼處于受拉和受壓的臨界狀態(tài),此時(shí)的負(fù)滑動(dòng)率NS=36.34%。此值為負(fù)滑動(dòng)率的極限值,當(dāng)時(shí),即NS36.34%時(shí),結(jié)晶器對坯殼不產(chǎn)生負(fù)滑動(dòng),當(dāng),即NS36.34%是產(chǎn)生負(fù)滑
6、動(dòng)。為了有效的彌補(bǔ)拉漏,通過負(fù)滑動(dòng)對拉裂的坯殼進(jìn)行“愈合”,所以要求要產(chǎn)生負(fù)滑動(dòng)。2.1.2 負(fù)滑動(dòng)時(shí)間tN結(jié)晶器從最高的位置開始向下運(yùn)動(dòng),當(dāng)結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)的速度大于拉坯速度時(shí)持續(xù)的時(shí)間為負(fù)滑動(dòng)時(shí)間tN (3)其中=/,mm×min/m研究證明,振痕深度實(shí)際上是有負(fù)滑動(dòng)時(shí)間的長短控制的,減小負(fù)滑動(dòng)時(shí)間可以顯著減小振痕深度,但是負(fù)滑動(dòng)時(shí)間不能太短,以防止坯殼與結(jié)晶器之間發(fā)生粘結(jié),據(jù)國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn),負(fù)滑動(dòng)時(shí)間大多是在0.1s0.25s。如圖表2.1所示:對式(3)取不同的Z值可以畫出負(fù)滑動(dòng)時(shí)間隨振動(dòng)頻率變化的曲線,稱之為負(fù)滑動(dòng)時(shí)間曲線。由式(2)可以得NS=12/1000得出=1000(
7、1NS)/2Z將此式代入式(3)可得 (4)由式(4)可以看出,給定一組NS的值可以畫出一族tN反比雙曲線,也稱之為負(fù)滑動(dòng)等值曲線族。其中NS=2.4%時(shí)的曲線通過負(fù)滑動(dòng)時(shí)間曲線的最高點(diǎn),此時(shí)負(fù)滑動(dòng)時(shí)間最大。圖表2.1負(fù)滑動(dòng)時(shí)間曲線圖2.2 正弦振動(dòng)基本參數(shù)的確定合理的工藝參數(shù)是通過基本參數(shù)的正確或者說合理的選擇來實(shí)現(xiàn)的,也就是說正弦振動(dòng)的基本參數(shù)振幅和頻率的確定應(yīng)以獲得最佳的而工藝參數(shù)為前提,以確保鑄坯的順利脫模以及獲得質(zhì)量良好的鑄坯。而一般認(rèn)為,負(fù)滑動(dòng)時(shí)間越小,振痕深度越??;但為了保證順利脫模和避免拉漏,又要求負(fù)滑動(dòng)時(shí)間不能呢個(gè)太小。2.2.1 振幅不同的鋼種、斷面所對應(yīng)的拉速是不同的,所
8、以連鑄機(jī)結(jié)晶器的振動(dòng)裝置是可調(diào)的。確定振幅的最大值時(shí)要考慮到在最大拉速時(shí)也不能使Z值太小,在避免臨界頻率過大的的前提下,盡量采用小振幅;確定振幅最小值時(shí),則要考慮到最小拉坯速度時(shí)Z值不能太大,要獲得較短的負(fù)滑動(dòng)時(shí)間。2.2.2 頻率確定頻率,主要要保證負(fù)滑動(dòng)時(shí)間取電較小的值,或者說最佳的值。參看圖(1)負(fù)滑動(dòng)時(shí)間曲線族,為了便于控制和保證較低的負(fù)滑動(dòng)率,我們可以得到:不宜采用低頻率,但也不能太高,要考慮到保證結(jié)晶器的振動(dòng)處于良好的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力狀態(tài)。同時(shí)振幅和頻率的選擇還要考慮到保護(hù)渣的消耗量,因?yàn)楸Wo(hù)渣的消耗量是保證植皮和結(jié)晶器之間的潤滑的前提,尤其是對侵入式水口保護(hù)渣澆鑄的連鑄機(jī)。綜上所述
9、,一般我們采用較高頻率和較小的振幅來滿足上述要求,保護(hù)渣方面也可以通過降低保護(hù)渣的粘度來提高結(jié)晶器和鑄坯之間的潤滑。2.3 正弦振動(dòng)同步控制模型澆鑄過程的拉速是會(huì)隨工況的變化而變化的,拉速變化的同時(shí)如果振動(dòng)的基本參數(shù)不變的話,則必然引起工藝參數(shù)的變化,從而影響鑄坯的表面質(zhì)量好而順利脫模。所以拉速如果變化的話,必須相應(yīng)的改變基本參數(shù),拉速同頻率、振幅的對應(yīng)關(guān)系稱為同步模型。2.3.1 拉速和頻率之間的匹配頻率和拉速的匹配關(guān)系,不僅影響負(fù)滑動(dòng)時(shí)間的大小,還影響振痕深度和振痕間距的大小,由于振痕間距只與頻率和拉速有關(guān),見下式:式中為振痕間距,mm??梢?,振痕間距唯一取決于頻率與拉速的匹配關(guān)系。在確定
10、頻率與拉速的匹配關(guān)系時(shí),需要注意的一個(gè)問題是,當(dāng)拉速較低,負(fù)滑脫時(shí)間較長,振痕較深時(shí),振痕間距不可過小。頻率和拉速匹配關(guān)系的一般表達(dá)式為: 式中、均為常數(shù)。分析:當(dāng)=0,=1時(shí),隨的值不同,振痕間距取不同的恒定值,但是這種狀態(tài)僅適合于一定拉速區(qū)間,存在很多的不足。當(dāng)=0時(shí),隨著的不同(取=100時(shí)),可以得到一系列-曲線圖,如下圖表2.2所示。由圖可知,在低拉速情況下,由于振痕較深,應(yīng)使振痕間距盡量大一些,以保證鑄坯表面質(zhì)量,所以應(yīng)使1;而在高拉速的情況下,控制坯殼粘結(jié)是主要的問題,一般使1。但據(jù)前輩們的研究,克服了傳統(tǒng)模型的即模型存在的當(dāng)增大時(shí)會(huì)造成tN過小從而不能保證順利脫模的缺點(diǎn),加入常
11、數(shù)項(xiàng)得,能克服上述缺點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展,模型問世,該模型主要特點(diǎn)是頻率隨著拉速的增大而降低,主要優(yōu)點(diǎn)是負(fù)滑動(dòng)時(shí)間近似于常數(shù),從而正滑動(dòng)時(shí)間增大。它可以在整個(gè)澆鑄過程中獲得良好、穩(wěn)定的鑄坯表面質(zhì)量,而且由于保護(hù)渣的消耗量是拉速的減函數(shù),正滑動(dòng)的增函數(shù),因此它還可以在整個(gè)澆鑄過程中保持適宜的保護(hù)渣消耗量,使坯殼在結(jié)晶器中獲得良好的潤滑。圖表2.2=0、=100時(shí)-曲線族2.3.2 振幅和拉速的匹配關(guān)系其他條件不變,隨振幅減小,結(jié)晶器振動(dòng)的最大速度變小,渣道所受壓力減小,而負(fù)滑脫時(shí)間也變小,振痕深度減小,但由于由于受負(fù)滑脫時(shí)間率的限制,振幅的調(diào)節(jié)范圍有限。同時(shí)振幅、頻率和拉速還要保證保護(hù)渣的消耗量,
12、總之,要減輕振痕,我們就要:增大振動(dòng)頻率、減小振幅、適當(dāng)?shù)靥岣呃魉俣群捅Wo(hù)渣黏度,并注意各參數(shù)之間的匹配。3 模型計(jì)算3.1 負(fù)滑動(dòng)率,負(fù)滑動(dòng)時(shí)間以及臨界頻率的計(jì)算負(fù)滑動(dòng)率結(jié)晶器振動(dòng)的平均速度=2/1000則負(fù)滑脫率為2、負(fù)滑動(dòng)時(shí)間臨界頻率=1000/3.14ZZ值(振動(dòng)沖程與拉速的比值)=/根據(jù)以上對負(fù)滑脫時(shí)間、負(fù)滑脫率以及極限頻率進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果我們要先判斷是否滿足下列要求:負(fù)脫率的取值區(qū)間為NS=0.2至-2.4;負(fù)滑脫時(shí)間最佳值為0.1s。時(shí)間過短對脫模不利,摩擦增大;時(shí)間過大,振痕加深,影響表面質(zhì)量;Z值與臨界頻率成反比的關(guān)系,Z之不能太小,否則會(huì)造成臨界頻率太高,從而會(huì)影響負(fù)滑動(dòng)時(shí)
13、間偏低,影響脫模。(見圖表2.1)3.2 參數(shù)調(diào)整通過負(fù)滑動(dòng)時(shí)間曲線圖,可以看出負(fù)滑動(dòng)時(shí)間都有最高點(diǎn),經(jīng)計(jì)算可知此點(diǎn)的負(fù)滑動(dòng)率NS=0.024,之后隨著頻率的提高,負(fù)滑動(dòng)時(shí)間越來越小,特別是當(dāng)Z<3時(shí)負(fù)滑動(dòng)時(shí)間均<0.1s,負(fù)滑動(dòng)時(shí)間較短。在這種情況下,為了保證良好的潤滑,滿足正常脫模,必須采用相對大的負(fù)滑動(dòng)時(shí)間。1、最大負(fù)滑動(dòng)時(shí)間的公式為max=0.0336657/由上述公式可知,首先應(yīng)確定振幅,才能計(jì)算出最大負(fù)滑動(dòng)時(shí)間,然后再推算出相應(yīng)的頻率。2、振幅的確定首先從負(fù)滑動(dòng)時(shí)間曲線圖可知,Z值過小時(shí),會(huì)造成臨界頻率過大,必須采用更高的振頻,但是負(fù)滑動(dòng)時(shí)間越來越小;Z值過大(大于4時(shí)
14、),頻率的微小變化會(huì)引起的很大變化,就會(huì)造成在實(shí)際操作中較難控制,且易產(chǎn)生振痕等缺陷。調(diào)整原則:在滿足最大拉坯速度時(shí)不使Z值過小的前提下盡量減小振幅。同時(shí)考慮到在最小拉速時(shí)也不使Z值過大以獲得合適的負(fù)滑動(dòng)時(shí)間。以下是我們根據(jù)河南安陽鋼鐵公司二煉軋廠六流小方坯連鑄機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù),并在滿足如下原則的情況下:在滿足最大拉坯速度時(shí)不使Z值過小的前提下,盡量采用小振幅,也要滿足臨界頻率較低,同時(shí)能滿足拉速的要求。處理數(shù)據(jù)如下表所示表格 3.1振幅的選擇與Z值和臨界頻率關(guān)系項(xiàng) 目斷面/mm振幅/mm3.54.04.55.05.5臨界頻率/次/min120182159141127116150114110888072Z值1201.752.02.252.502.751502.83.23.64.04.43.3 選擇平均拉速時(shí)的頻率原則(1)保證一定的負(fù)滑脫率,負(fù)滑脫率應(yīng)滿足NS=0.202.4,(2)為保證脫模,負(fù)滑動(dòng)時(shí)間盡可能大方法:根據(jù)選用的振幅和平均拉速來計(jì)算最大負(fù)滑動(dòng)時(shí)間和負(fù)滑脫率,再推算出相應(yīng)的頻率。最大負(fù)滑動(dòng)時(shí)間可有公式 max=0.0336657/計(jì)算得到當(dāng)負(fù)滑動(dòng)時(shí)間最大時(shí),負(fù)滑脫率NS=0.024,頻率可有公式=1000(1-NS)/2Z求得。3.4 選用振動(dòng)模式在一般情況下當(dāng)3.0m/min時(shí),采用或者振動(dòng)模式當(dāng)>3.0m/min時(shí), 采用振動(dòng)
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025年度企業(yè)廢物管理工作計(jì)劃
- 2025年燒結(jié)粉煤灰多孔磚項(xiàng)目節(jié)能評估報(bào)告(節(jié)能專)
- 中國糖果行業(yè)市場調(diào)查研究及投資前景展望報(bào)告
- 2025年中國真空滅弧室行業(yè)市場發(fā)展監(jiān)測及投資潛力預(yù)測報(bào)告
- 軟件開發(fā)進(jìn)度計(jì)劃及測試保障措施
- 2025年商業(yè)住宅項(xiàng)目節(jié)能評估報(bào)告(節(jié)能專)
- 中國游泳池?zé)岜檬袌龉┬璎F(xiàn)狀及投資戰(zhàn)略研究報(bào)告
- 2025-2030中國檢漏儀市場運(yùn)行動(dòng)態(tài)與發(fā)展趨勢預(yù)測分析研究報(bào)告
- 2022-2027年中國全屋整裝行業(yè)市場深度分析及投資規(guī)劃建議報(bào)告
- 大型活動(dòng)交通管理安全培訓(xùn)計(jì)劃
- DL-T5190.1-2022電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范第1部分:土建結(jié)構(gòu)工程
- TD/T 1044-2014 生產(chǎn)項(xiàng)目土地復(fù)墾驗(yàn)收規(guī)程(正式版)
- (高清版)JTGT 3331-07-2024 公路膨脹土路基設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范
- 滬科黔科版(貴州上海版)綜合實(shí)踐活動(dòng)四年級(jí)下冊第8課 趣味陶瓷DIY教學(xué)課件含微課視頻
- 基金會(huì)公益慈善項(xiàng)目管理辦法
- 2009年10月自考00567馬列文論選讀試題及答案含解析
- 小學(xué)第三學(xué)段培養(yǎng)數(shù)學(xué)模型意識(shí)研究-以南昌市A小學(xué)為例
- 中國電磁加熱器行業(yè)市場現(xiàn)狀分析及競爭格局與投資發(fā)展研究報(bào)告2024-2029版
- 2.3.5 重力壩揚(yáng)壓力計(jì)算示例講解
- 肺孢子菌肺炎新課件
- 高純碳酸鋰行業(yè)報(bào)告
評論
0/150
提交評論