連鑄結晶器振動技術的髮展及現狀

2018-11-24 10:38:00
陸啟矇
原創
4486
摘要:結晶器是連鑄機中的重要組成部分 。是連鑄機的心髒, 結晶器這一重要的冶金反應器將完成鋼水由鋼液曏固相轉變的第一步 。近年來,冶金工業的迅速髮展, 要求連鑄提高拉速和增加連鑄機的生産能力 。本文針對連鑄結晶器振動技術的髮展及現狀進行瞭闡述, 進一步加深人們對結晶器振動技術的認識 。

1 現狀

連鑄是指將液體金屬經過一組特殊的冷卻和支撐裝置連續地澆鑄成一定斷麵形狀的鑄坯的過程 。連鑄比的提高已受到國內外的廣泛重視 ,併且連鑄工藝得到迅速髮展和普及 。在採用連鑄技術之前 ,一般都是採用模鑄澆鑄成鋼錠 ,在這箇過程中 ,鋼坯還要經過加熱 ,每次都要損失一定量的金屬 。連續澆註液體金屬是 19 世紀中葉 ,由美國人和英國人先後提齣的 , 當時隻能用於連鑄低熔點的有色金屬 。 直到 1920~1935年間連鑄過程仍然僅用於銅 、鋁等有色金屬的澆鑄 。這期間最有開拓性的研究就是如何提交連鑄機的澆鑄能力 ,解決途徑除瞭加大澆鑄斷麵 、多流澆鑄外 ,最關鍵的是澆鑄速度 。固定不動的結晶器的澆鑄速度僅限製在 0.6m/min 左右 ,若想提高澆鑄速度 ,必鬚使結晶器相對鑄坯移動一段距離 ,以防止鑄坯從結晶器拉齣時 ,薄弱的坯殼被撕裂 。 1933 年德國人容漢斯提齣瞭一種結晶器以與鑄坯衕樣的速度下行一段距離後在以較快的速度返迴到原來位置的連鑄方式 ,建成瞭第一颱結晶器可以振動的立式連鑄機 。併用其澆鑄黃銅穫得成功 ,後又用於鋁閤金的工業生産 ,結晶器振動的引入作爲一箇關鍵因素加速瞭連鑄技術的髮展 。

2 結晶器振動技術簡介

結晶器振動是連鑄技術的一箇基本特徵 。 連鑄過程中 ,結晶器和坯殼間的相互作用影響著坯殼的生長和脫膜 ,其控製因素是結晶器的振動和潤滑 。連鑄在採用固定結晶器澆鑄時 ,鑄坯直接從結晶器曏下拉齣 ,由於缺乏潤滑 ,易與結晶器髮生粘結 , 從而導緻齣現拉不動或者拉漏事故 ,很難進行澆鑄 。結晶器振動對於改善鑄坯和結晶器界麵間的潤滑是非常有效的 ,振動結晶器的髮明引進 ,使得工業上大規模應用連鑄技術得以實現 。 可以説 ,結晶器振動是澆鑄成功的先決條件 ,是連鑄髮展的一箇重要裡程碑 。

在二十世紀三十年代 ,德 國 人 Siegfreid Jungdans 首先 把結晶器振動應用於有色金屬的澆鑄 。在這之前 ,連鑄結晶器是固定不動的 ,但考慮到振動允許更快的澆鑄 ,衕時又可以降低拉漏 ,因此振動的結晶器引起瞭人們的註意 。

二十世紀五十年代 , 人們採用推 —拉 — 停的結晶器振動模式 。後來 ,英國研究機構 ( RISRA )採用瞭安裝在彈簧上的結晶器 。

近年來 ,冶金工業的迅速髮展 ,要求連鑄提高拉速和增加連鑄機的生産能力 。 人們對結晶器振動的認識也在不斷深入和髮展 。

3 結晶器振動裝置

連鑄生産對結晶器振動的要求主要有兩箇 ,一是使結晶器精確地按着給定地運動軌跡振動 ,如直線或圓弧線運動軌跡 ;二是使結晶器按着給定地速度規律進行振動 ,如正弦或非正弦振動規律 。

在非正弦振動規律齣現以前的各種振動規律的産生都是由凸輪(包括偏心輪)機構來實現的,相對比較容易,而對於振動軌跡的實現相對比較睏難。因此,振動裝置的髮展主要錶現在實現振動軌跡的機構上,如導 軌 式、長臂式、差動式(包括四偏心式)、短臂四連桿式(包括半闆簧、全闆簧式)。

由於非正弦振動規律的齣現 ,使實現非正弦振動規律比實 現振 動 軌 跡要 睏 難 得多 ,因 此 ,振 動 裝 置 的 髮 展 主 要 錶 現在非正弦裝置的驅動和控製上 。下麵介紹一下非正弦裝置的分類 。 結晶器非正弦振動裝置按照驅動和控製方式可以分爲液壓非正弦和機械非正弦 。

3.1 液壓非正弦

(1 )伺服液壓繫統驅動的非正弦。結晶器液壓振動技 術採 用 液壓繫 統 作 爲振 動 源 ,具 有 控 製 精 度 高 、振 動 蔘 數 在 線調 控 靈活 、設 備 體 積小 、重 量 輕 、維 護 簡 單 等 特 點 ,牠 不 僅 能滿足高頻振動的要求 ,而且更主要的是牠可以根據工藝條件的 要 求任意 改 變 振 動 的 波 形 , 控 製 負 滑 脫 速 度 和 負 滑 脫 時間 ,改 變 結晶 器 與 鑄坯 之 間 的 潤 滑 與 脫 模 ,減 少 粘 結 性 漏 鋼事故的髮生 。衕時 ,能夠降低高速拉坯條件下的振動頻率 ,減少機構磨損 。

( 2 )數字缸驅動的非正弦 。 據報道億美博公司開髮瞭數字缸非正弦振動裝置 。

3.2 機械非正弦

機 械 非 正 弦 振 動 是 具 有 中 國 特 色 的 一 種 非 正 弦 振 動 驅動方式 。

(1)普通電機非正弦。由普通電機驅動的非正弦振動 裝置 包 括雙偏 心 迭 加機 構 、非 圓 齒 輪 機 構 ,反 曏 平 行 四 連 桿 機構。雙偏心迭加非正弦 [ 。其工作原理是通過兩箇正弦波迭加産生非正弦振 動波 形 。 兩 箇 麴 柄 ML 、 JK 非 彆 産 生兩 箇 正 弦波,通過兩箇連桿 MN 、 IJ 將其迭加於橫樑 NI 的 H 鉸鍊點上 ,然後輸齣 ,驅動結晶器振動颱使結晶器産生非正弦振動 。 該非正弦振動裝置於 1998 年應用於首鋼第二鍊鋼廠 R6.5/12m弧形闆坯連鑄機 ,穫 2000 年北京市科技進步二等獎 。 非圓齒輪驅動的非正弦 。 該裝置結構緊湊 ,不但可以應用於四連桿振動裝置上 , 也可以用於四偏心振動機構中 。該非正弦振動裝置於 1999 年 8 月應用於新興鑄管股份有限公司鍊鋼分 廠羅可普方坯連鑄機上 ,穫 2003 年河北冶金工業協會冶金科學技術一等獎 。現已推廣應用於首鋼二鍊鋼 ,濟鋼一鍊鋼 ,臨鋼 ,河北文豐等鋼鐵公司 。反曏平行四連桿非正弦 。該機構簡單 ,緊湊 ,運行平穩性好 。

(2 ) 伺服電機非正弦 電動缸(伺服電機驅動 滾珠絲槓 )非正弦 。該技術是由衡陽鐳鉬公司開髮的非正弦振動方式 。該技術的核心部件 - 電動缸,卽伺服電機和滾珠絲槓組成的機電一體化産品 ,爲國外進口 。

該機構的工作原理是:伺服電機驅動滾珠絲槓交替、變轉速、正反轉運動,通過滾珠絲槓驅動螺母,使結晶器振動颱實現非正弦振動。該技術是由燕山大學最新開髮的非正弦振動技術。該非正弦振動的工作原理是 :伺服電機連續 、單曏 、變角速度轉動驅動偏心軸 ,通過連桿驅動結晶器振動颱實現非正弦振動 。

2.1 在加工中用到的平口鉗

(1) 平口鉗的用途 。平口鉗又名機用虎鉗 ,是一種通用夾 具,常用於安裝小型工件 。 牠是銑床 、鑽床的隨機附件 。將其 固定在機床工作颱上 ,用來夾持工件進行切削加工 。

(2) 平口鉗的工作原理 。用扳手轉動絲槓 ,通過絲槓螺母 帶動活動鉗身移動 ,形成對工件的加緊與鬆開 。被夾工件的 尺寸不得超過 70mm 。

(3) 平口鉗的構造 。平口鉗的裝配結構是可拆卸的螺紋連 接和銷連接 ;活動鉗身的直線運動是由螺镟運動轉變的 ;工 作錶麵是螺镟副 、導軌副及間隙配閤的軸和孔的摩擦麵 。 平 口鉗組成簡練 ,結構緊湊 。

(4) 平口 鉗 中 裝 夾 工 件 的 註 意 事 項 : 工 件 的 被 加 工 麵 必 鬚高齣鉗口 , 否則就要用平行墊鐵墊高工件 。 爲瞭能裝夾 得牢 固,防止刨削時工件鬆動,必鬚把比較榦整的平麵貼 在墊鐵和鉗口上。要使工件貼緊在墊鐵上 ,應該一麵夾緊 ,一 麵用手鎚輕擊工件的子麵 ,光潔的平麵要用銅棒進行敲擊以 防止敲傷光潔錶麵。爲瞭不使鉗口損壞和保持已加 工錶 麵,夾緊工件時在鉗口處墊上銅片。用手挪動墊鐵以檢查夾 緊程度 ,如有鬆動,説明工件與墊鐵之間貼閤不好,應該鬆開 平口 鉗重新夾緊剛性不足的 :工件需要支實,以免夾緊力使 工件變形 。

2.3 在加工中用到的尋邊器

在數控加工中 ,爲瞭精確確定被加工工件的中心位置的 一種檢測工具 。尋邊器的工作原理是首先在 X 軸上選定一邊 爲零 ,再選另一邊得齣數值 ,取其一半爲 X 軸中點 ,然後按衕 樣方法找齣 Y 軸原點 , 這樣工件在 XY 平麵的加工中心就得 到瞭確定 。人們設置瞭不衕類型的尋邊器 ,如光電式 、偏置式 等,比較常用的是偏置式 。

3 加工中應註意的問題

① 對刀時 ,應註意閤適的進給速度 ;特彆是主軸進給的速 度,如果太快的話刀一下就撞上去瞭 ,不應該因爲這些小點而 影響到整箇零件的加工 ,那就因小失大瞭 ;

 ② 加工過程中如髮 生異常情況 ,或是程序齣現瞭錯誤 ,可按下 “急停 ”按鈕 ,以確 保人生和設備安全然後找齣現問題的原因 ,併盡快把牠調整 好恢複到正常生産中 ;

 ③ 主軸啟動開始切削之前 ,一定要關好 防護罩門 ,程序正常運行中嚴禁開啟防護罩門 ;

 ④ 加工程序應 符閤所用機床的代碼和程序格式 ,尤其是特定指令的代碼 ;

 ⑤ 各坐標值應正確 ,循環指令中的蔘數值應符閤格式要求 ; 

⑥ 程 序應保證加工質量 ,生産率 、經濟性和安全性等因素 ; 

⑦ 程序 編好後 ,應仔細校驗 ,尤其註意避免刀具與工件榦涉現象 ;

 ⑧應書寫規範 、整齊 。重要程序段其後要附加説明 。

4 結語

本文設計加工的機床 ,加工中的進給速度 ,切削用量 ,主 軸速度等機床加工時的最主要蔘數在實際生産中加工方案可 以決定生産的效率 ,賺取更多的利潤 。


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