大方坯结晶器振动装置.docx

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1、大方坯结晶器振动装置摘要:本文对连铸技术及连铸机的国内外发展现状进行了综述，特别是对结晶器的工 作原理及其振动技术做了详细的介绍。为了保证浇铸过程中铸坯不与结晶器粘接，并获得良 好的铸坯表面质量，给连铸机配备一个良好的结晶器振动装置是至关重要的。在实际中一套 良好的振动装置应具有避免使铸坯承受水平力和弯矩，而只产生轴向的拉力或压力的能力。 本设计主要是针对结晶器振动装置中偏心轴的设计以及校核，涉及到得内容有对轴上零件 联轴器、电动机和减速器的选择，此外，对结晶器振动装置的日常维护、润滑系统的测定、 结晶器振动装置在线振动状况的检测方法及板簧的设计以及进行了分析。关键词：连铸；结晶器；振动装置；

2、偏心振动机构Bloom mold vibration deviceAbstract: This design began the status of continuous casting technology and continuous casting machines at home and abroad, as well as the principle of the mold and mold vibration technology also are introduced in the paper. a good Mold vibration device is crucial fo

3、r the continuous casting machine, it can not only guarantee the slab casting process and mold bonding but also get a good slab surface quality, a good vibration device should not be subjected to horizontal force and bending slab Moment, only provides the axial pulling force or pressure. The system i

4、s mainly aimed mold eccentric shaft vibration device in the design and verification, the choice of shaft and coupling parts, motor, and gear selection. Also briefly describes the final mold vibration device maintenance in their daily work, Determination of the lubrication system; mold-line vibration

5、 of vibration device detection method, and the leaf spring design and analysis.Key words： Continuous Casting; Mold; Vibration device; Eccentric Bodies第一章绪论11.1世界连铸生产概况11.1.1连铸设备的发展21.1.2连铸设备的结构21.1.3国外板坯连铸机的技术改进31.1.4薄坯薄带连铸设备的开发31.1.5目前新研制的几种连铸机41.2国内连铸的发展51.2.1传统连铸技术的发展61.2.2中等厚度板坯连铸技术发展111.2.3薄带连铸

6、技术发展121.2.4与国外的差距和比较12第二章结品器的概述及基本参数132.1结品器正弦振动规律及振动参数132.2正弦振动工艺参数的确定16第三章结品器振动装置分析203.1结品器四偏心振动机构原理203.2相关数据203.3传动功率计算及传动比的分配213.3.1传动功率的计算213.3.2电动机的选择223.3.3分配传动比23第四章减速器的选择244.1规定的工作不同时，进行修正计算24第五章联轴器的选用255.1联轴器的选用255.1.1联轴器类型的选择255.1.2联轴器的选用计算25第六章偏心轴的设计结品器四偏心振动 机构276.1偏心轴的设计计算276.1.1求输入轴上的功

7、率P转速n和转矩T276.1.2求作用在轴上的力276.1.3确定轴的最小直径286.1.4联轴器的选择286.2轴的结构设计286.3轴上零件的周向定位306.4求轴上的载荷316.5按弯扭合成应力校核该轴的强度326.6精确校核轴的疲劳强度33第七章结品器振动装置在线振动状况的检测方法377.1分币检测法377.2 一碗水检测法377.3百分表检测37致谢38参考文献40第一章绪论1.1世界连铸生产概况连铸技术是从50年代发展起来的，由于它比传统的模铸技术有更高的经济效 益，因而从70年代开始就得到了迅速发展，成为炼钢和轧钢工艺之间不可缺少的 组成环节进人80年代以来，连铸技术又逐步进入更

8、高的发展阶段，如开发了薄 板坯连铸技术.直接热装热送至热轧成材技术等，实现从铁钢材的生 产顺序重新组合，形成连续作业体系这项技术的发展将给钢铁行业带来深刻技 术变革。在世界钢产量中，1964年世界连铸钢坯产量300万吨，连铸比不到1%。 I973年上升到6420万吨，1O年增长了20倍。70年代来发展更快，尽管世界钢铁工 业不景气，但连铸技术仍在迅速发展，1985年连铸钢坯产量达3. 13亿吨，连铸 比为49.4%，1986年在世界钢产量下降的情况下，连铸钢坯为3.74亿吨，连铸比 为52. 3%. 1987年连铸坯产量达4.04亿吨，连铸比达54. 8%。近年来连铸比正 以每年3 %的速度递

9、增。世界利用连铸技术生产钢坯的国家主要为日本、西德、意大利、法国、英国、 美国、苏联等，这些国家的连铸钢坯产量约占世界的70%，而其中又以日本居首 位。1987年日本连铸钢坯产量为9191万吨。连铸比为世界第一，占97%。1.1.1连铸设备的发展由于生产连铸钢坯的连铸设备其工艺性极强。因而为配合近几年来连铸生产 工的迅速发展.设备也相应得到发展，并且日趋完善。连铸设备试验研究工作开 始于本世纪40年代，到了 1986年为止，可正式生产连铸钢坯的连铸机台数已达到 1300多台就世界连铸设备的设计、制造情况来看，目前已形成了几大主要派系 和集团，列举如下：（1）慷卡斯特体系以瑞士的康卡斯特公司为主

10、.它主要包括西德施罗曼西马克公司.日本住 友重机公司等.该体系是世界上最大的连铸专业设备设计和制造公司。（2）曼内斯曼德马克体系它主要由西德曼内斯曼，德马克公司和日本的日立造船公司组成，是仅次 于康卡斯特体的世界第二大连铸设备设计、制造集团体系。（3）由奥钢联（奥地利钢铁联盟）和日本石川岛播磨重工业公司组成的体系，该 体系的技术在日本应用很少。（4）由苏联的USSRV/OMachinexpo与日本神户制钢组成的体系.后来神户制钢 又发展了苏联的技术。1.1.2连铸设备的结构连铸机的机型有立式、立弯式、弧型、弧型多点矫直式超低头型。其弧型 机约为63%。因为它与其主机型相比其生产效率高、生产品种

11、多、质量好，且占 用厂房及投资费用少、操作修理费用低等综台经济指标高。其主要结构：（1）钢水处理设备（2）连铸机奉体设备主要包括：钢包及其支承设备（如钢包车或钢包回转台等）； 中间罐及其支承设备（如中间罐车和中问罐回转台）；结品器及其振动装置；二次 冷却装量和拉坯矫直机（有时称为铸坯导向装置）；引锭及其存放装置；铸坯切割 装置及部分运输设备。（3）铸坯冷却精整设备：它包括从运输辊道以后全向轧钢车间输送合格铸坯之 间的所有设备。如铸坯冷却设备、检查清理设备、堆垛横移设备、二次切割设 备、打标识符号设备（如打印机或喷印机）以及供连铸坯热装和直接轧制用的隔热保温设备。除此之外.还 有其它辅助设备1.

12、1.3国外板坯连铸机的技术改进钢包回转台：其作用是接受浇铸跨的钢水，旋转180。至0,连铸的浇铸位置进 行连续浇铸，其动作是旋转、定位、称量、升降、事故处理。近年来新建的大型 板坯连铸机上均采用各种不同结构的钢包回旋台。如可以将盛钢桶分别放置在一 个或两个单独驱动的转臂上；使多炉连浇更加方便，还可以将吊车解放出来，而 不影响现有车间的其它工作。冲间罐：为稳定浇注，促进夹杂物上浮，提高铸坯内部质量、中间罐容量增 大，罐内液面增高，并设置挡照墙。结品器：结器器是决定连铸和铸坯断面形状和形成铸坯初期凝壳的重要设 备。目前多采用长度为90095Omm的结品器。二冷装置、拉坯矫直机及引锭装置：二冷段支导

13、部分第一段采用密排小辊径 央辊或密排小辊径分段辊.采用收缩辊缝与辊缝检测装置及气、水雾化喷嘴。 拉坯矫直采用三点或四点多次弯曲矫直新工艺，在矫直点处采用压缩状态下的铸 坯矫直。引锭装置采用上装引锭打或下装刚性弧形引锭秆等。目前，世界上最宽的板坯连铸机是联邦德国Hoesch钢铁公司的一台带有中间 罐转动系统的现代化大型连铸机。板坯宽度达2720mm,此单流连铸机生产能力接 近200万吨/每年。1.1.4薄坯薄带连铸设备的开发能够从钢水直接得到接近最终产品尺寸和质量的钢材是人们多年来为之努 力的目标。薄板坯和带钢连铸不仅简化生产过程，降低了设备和操作的费用而且 随着铸坯厚度的减薄，可利用其快速凝固

14、效果创造新材质。其连铸得到的铸坯厚度为2050mm。从60年代开始薄板坯连铸已在有色金属工业中使用。1973年石油能源危机后 成为国外研制的重要课题。特别是日本、美国和西欧等国的钢铁公司和研究单 位，投入了大量的人力、物力，竞相开发薄板连铸机。目前开发的机型有：(1) 薄板坯连铸机：可分为双带倾斜式薄板坯连铸机；水平双带薄板坯连铸 机；敞开水平式薄板坯连铸机；采用固定式结品器的薄板坯连铸机。(2) 薄带连铸机可分为双辊式薄带连铸机；单辊薄带连铸机。目前薄板坯及带钢连铸技术在国外仍处于研制、试驻、试生产或小批量生产 阶段。1986年，联邦德国SMS公司成功地用嘲定式结品器和通常的方法生产出 40

15、60X 1200-1600mm的薄扳坯，铸速达56m/min。质量达到设计要求。日本各公司对薄坯连铸技术的开发多采用移动式结品器，如住友金属的 Hazelett式双带结品器，川崎制铁的水平及立式双带结构.日本钢管及神钢的 水平履带式结构等，现仍处于试验性生产阶段。但据最新报导，川崎制铁与日立 合作在千叶钢厂的试验连铸机上，用10分钟成功地浇注了厚10mm，宽800mm的薄 板坯，在高温下直接卷成1 216吨钢卷，并在该厂2号热连轧机直接轧制，再 冷轧成薄带钢。检验结果表明，其机械性能与用传统方法生产的无差别。该连铸 帆采用立式双带式结品器。美国的薄坯连铸技术目前已取得了实用化进展，已经停止用移

16、动式结品器进 行开发工作。美国加利福尼亚州的铸钢工程公司又在试验装置中用水平连铸薄板 坯取得成功，其规格为15X150mm，铸速2. 5m / rain，钢种包括镇静钢及高、低 碳钢。1.1.5目前新研制的几种连铸机近年来新开发并已用于生产的连铸机有以下几种：旋转式(或称离心式)连铸机：它是一种 立式装置的铸机主体，从切割装置 以上一部分围绕其垂直轴线作旋转运动，由于旋转所产生的离心作用能使初凝坯 壳与结品器壁有较好的接触，改善了传热条件.同时又能使浮在钢液面上的夹 杂物及钢渣聚集在中心，便于捞出所以能浇出质量较好的圆坯，其缺点是设备比 较复杂。水平连铸机：水平连铸机的主要优点是设备高度低，主

17、要设备不超过6. 5mm 弧形机组一般在10m左右。它是在中间罐上装设水平方向的结品器进行浇铸.拉 坯装置可间断地或周期地进行拉坯由于钢液静压力低，没有拉坯鼓肚现象，也产 生矫直改进，其内部偏析少，因而产品质量好。超低头板坯连铸机：它是将小半径R=3.0-8.0 m多点矫直(或连续矫直)的 弧型连铸机的设计思想与现代化扳坯连铸机的设备技术相结合的一种连铸机 型.它的设备高度低，钢水静压头低等为特点，适于在低矮厂房内布置，该机型 与纯净钢水的生产技术相结合，能生产达到热送直接轧制质量要求的无缺陷铸 坯。此外还有超薄板坯连铸机等。连铸设备采用的新技术主要有：(1)吹氩台金微调或喷粉技术及装置；钢包

18、中间罐以驶中罐一结品器之间的保护浇铸；(3) 大容量深中间罐；(4) 采用几种不同的结品器材料，包括内壁为含银铜板，内壁镀三层材料和内壁 为镀铭铜板三种。其目的都是为挺高结品器使用寿命，防止铸坯在结品器内产生裂纹；5. 自动控制结品器内钢液面；6. 结品器在线调宽；7. 高频率小振幅的振动装置；8 .气-水雾化冷却；9. 小辊距分段辊式的铸坯诱导装10. 电磁搅拌装置；11. 多点矫直；12. 测定辊间距离装置；13. 机内外保温装置；14. 在线切瘤清除装装置；15. 交流调压调频控制；16. 压缩铸造；17. 计算机控制系统及自动控制技术。目前采用计算机多级管理控制及数据传输等来控制连铸机

19、的运转，它已担负 起对设备的监控提高可靠性，井对工艺生产过程进行控制，如二次冷却及板坯 切割等都实现了最佳控制以及对铸坯质最进行判定等。1.2国内连铸的发展统计数字显示，2001年中国连铸比为93.7%, 2003年上半年全国连铸比达到 94.65%，中国连铸比已经进军世界领先水准，达到前所未有的饱和状态。中国连铸的数据如表1所示（统计到2003年年初）：与工业发展大国相比， 中国拥有最多的连铸机；目前，中国连铸的年生产力是30亿吨，其中，还有很大 的可挖掘潜力。采用了高拉速、高连铸炉数、高作业率、高质量的连铸技术，40% 55%方坯连铸机还进行了高级的改进，高产量，短周期，高度情节的连制的特

20、点， 做到了质量与产量的高度统一和炉机匹配统一。目前，世界连铸机生产量的总和为5500万吨，而我国的生产量在1400万吨左 右，占世界生产量总和的四分之一。（见表2），中国CSP钢产量（1050万t）与 美国CSP产量（1000万t）相当。表1国内连铸机统计机型台数冶流数/流年产能/万t说明小方坯方、矩2117838983.50W 150mm X 150mm坯2187819902150mmX 150mm板坯911208383板方兼用者按板坯计薄板坯10101262薄板坯连铸连轧圆坯2052511.25以生产圆坯为主者按圆坯异型坯1363有几家方案未确定者(如广东、福建等)尚未计合计551174

21、929204.75入表2我国薄板坯连铸连轧生产装备一览投产日期150t1流立弯型50 X806机架CSP辊底炉199电炉CSP9501350191.8m9.1100t1流立弯型5070X123机架CSP辊底炉200转炉CSP9801560191.8m0.1210t转炉2流立弯型CSP70X 9001680200机架CSP辊底炉200.8mX2，摆动联接2000.12150t转炉1流直弧型 TSR9070、 65X 85016801205机架辊底炉187.8m2003.1100t转炉2流立弯型CSP9070、 65X 90016002207机架CSP辊底炉270mX2,摆动联 接2004.190

22、t转炉1流立弯型CSP70、65X 90016001307机架CSP辊底炉291.8m20041流直弧型9085X150200FTSR85017506.1年设注篷用 板坯尺寸计能 刮用连铸机 /mm 力/ 轧机万t珠钢邯钢包钢 唐钢马钢涟源本钢1.2.1连铸技术的发展历史(1) 在高产方面的改进为了提高连铸机的产量，应从两个方面着手；连铸机的作业率和拉速。其中， 冷却长度，冶金长度和结品器的模型壳厚度，限制这连铸机的拉速，改进的时候， 应该根据不同的进行改进。提高拉速，是连铸机改进的核心。拉速提高之后，还要优化结品器的锥度，以防止结品器漏钢，当前，国内外都开发了很多新型的结品器，虽然名字各种各

23、 样，但其实质都是优化了结品器的锥度，从而实现了拉速的提高。目前，（图表1）和（图表3）显示了世界上连铸机拉速 达到的水平图1方坯尺寸与拉速关系表3小方坯铸机拉速名称断面/mmXmm拉速 /m.min-1结晶器型式德马克130X1304.0-4.3抛物线康卡斯特150X1503.5凸型丹尼立130X1304.3自适应115X1155.1钻石VAI155X1552.9钻石提高连铸机的拉速，可以简单地理解为提高连铸机的单流产量。从全球连铸机 的发展历史来看，截止20世纪末，连铸机的单流年产量有很大的提高，从70年代 的5万吨，提升到90年代的16万吨.从中国的钢材生产节后来看，我国的长形材料占有比

24、重最大，而块行材料只 占有40%左右统计数据显示，中国共有连铸机（小方坯）300台，年生产量在六 千万吨左右，在国际上还处于高消耗、低生产的状态。20世纪90年代以来，我国 为了提到连铸机的生产效率，对原有连铸机（小方坯）进行了改良，主要表现在 提高了连铸机的拉速。生产产量大幅度的提高，已经达到世界领先的水平.O表4表示板坯连铸机（板坯）的拉速。报告显示，我国在生产200300mm 之间的板坯时，其拉速大约在2m/min左右，年产量为200万吨。与小方坯连铸机相比，优化板坯连铸机的核心是提高其作业率其原因是，由于拉速过高，对板坯连铸机的影响要远远地小于对小方坯连铸 机的影响。从本质上来讲讲，提

25、高连铸机拉拉速的方法有很多，如：结品器液面 检测技术、冷却加强技术、炉渣处理及保护技术等等从各国的各种连铸机的生产历史看，拉速和质量是一个对立和统一的矛盾 体，当前的生产力，一方严重的制约着另一方，表现为此消彼长。所以，各国都 根据刚才材料的不同用途，采取了相应的措施，把拉速和质量高度的统一，从而 达到更大的经济效利图标5反映着全球上个世纪的连铸的平均水平，其中不难看出，浇注率和作 业率都在逐年的提升，但是，由于各种因素的制约和生产力的不发达，我国的连 铸机作业率与其相差较大表4高效板坯连铸技术经济指标厂家板坯尺寸/mmXmm拉速/m.min-1作业率/%漏钢率/%年产量/万t日本住友公司鹿岛

26、厂3270X14502.090300号板坯连铸机日本钢管公司福山厂5220X7002.593300号连铸机1650美国阿姆科公司阿什240X9652.0900.05200兰厂连铸机1727美国国家钢铁公司格220X9001.659085200豪森厂连铸机1650210中国上海宝山钢铁公250X9001.480230司1号、2号连铸机1930美国钢铁公司蒙瓦利2102.09090230.40.60（2）提高作业率的技术方面a）长时间、多流程浇注：不同钢种多流程浇注；长水口更换的时间；b）曾长机器寿命技术：控制结品器上、下步扇形段的每次浇铸量c）防漏钢技术：设置结品器漏钢防御、检测和报警系统。d）

27、减少浇铸周期：实现连铸机设备的控制的自动化.提高板坯连铸机设备坚固性、可靠性和自动化水平，达到长时间的无故障在 线作业，是提高板坯连铸机作业率水平的关键。（3）坯件质量的提高方面坯件的质量概包括：铸坯金属夹杂物数量，类型，尺寸，分布，形态；坯件 表面纵裂纹，横裂纹，星形裂纹，夹渣；坯件内部中间裂纹，角部裂纹，中心线 裂纹，疏松，缩孔，偏析等等。坯件质量控制措施是：控制坯件进去结品器前的 哥哥工序，控制液体钢材在结品器上时的凝固过程，控制坯件在二次冷却期间的 凝固过程（4）铸坯金属夹杂物数量，类型，尺寸，分布，形态上述因子评价包括：刚才的总含氧量TO；钢材中杂质量（50叩）；钢材中大 粒的杂物含

28、量（50pm）。不同产品对钢材的要求见表6所示。口表6高级钢材对洁净度的要求产品分类钢种代表规格产品材质特性要求清洁度要求DI罐低碳铝镇0.20.3mm飞边裂纹TO2OX10-6,D20静钢p m深冲钢超低碳铝超深冲，非时效性表C2OX10-6，薄镇静钢0.20.6mm面线状缺陷N2OX10-6, TO20板X 10-6，D100p m荫罩钢低碳铝镇防止图像侵蚀D100p m,低硫化静钢0.10.2mm导架结13%Cr0.150.25mm打眼加工时的裂纹D100p m构材42NiD5p m，N5OX10-6管线钢X5270级氢引起的裂纹夹杂物形态控制1040mm中低合金钢低硫化，S1OX10-

29、6低温用低温脆化厚板9%Ni1040mmP0.003%,S0.001%钢抗层状结构高强层状撕裂低磷化、低硫化撕裂钢钢1040mm无座圈材轴承钢 50300mmTO1OX10-6,转动疲劳寿命缝管 10 mmTi2OX10-6TO2OX10-6,净化管不锈钢电解浸蚀时的表面光洁度N5OX10-6，D5p mTO1OX10-6,棒材轴承渗碳钢轴承钢SCM432、 3065 mm转动疲劳特性疲劳特性、加工性Ti15X10-6D15p mTO15X10-6，420P0.005%轮胎钢SWRH72、冷拔断裂非塑性夹杂D20p m线丝82B 0.10.4 mm材弹簧钢SWRSSi-Cr 钢 1.610 m

30、m疲劳特性、非塑性夹杂D20p m 0.10.15 mm残余应变性(5)坯件表面纵裂纹，横裂纹，星形裂纹，夹渣坯件表面质量好坏是热送、直接轧制和热装的前提条件。坯件表面质量的好环，只要取决于液体钢在结日日器是的凝固过程。保证坯件表面质量的措施有：控制液体钢在结品器时的液面的稳定程度。控制结品器的震动频率，控制结品器的(6)坯件内部中间裂纹，角部裂纹，中心线裂纹，疏松，缩孔，偏析坯件的这一部分缺陷，一般的情况下，在轧制的时候就能消除。内部的缺陷， 主要取决于在第二次冷却的时候的凝固过程。1.2.2中等厚度板坯连铸技术发展以厚板的坯件作为比较，中等厚度的坯件较薄，可省去粗轧的过程，以薄板 的坯件作

31、为比较，中等厚度的坯件有表现为过厚，这样就利于优化部件的表面质量。使其同时具备了厚板坯和薄板坯的共同优点同时也克服了他们共同的缺点。 中等厚度连铸机生产线统计见表14。表14中等厚度板坯生产线统计供应商/连铸机/轧机公司/工厂投产 时间铸坯规格（mm）套SMS/Tippins英钢联/塔斯克鲁萨1996.10130X(1220-2590)卷：(5-25) X (914-2591)板(5-64)X(1219-2590)(127-152)X(1270-3050)卷：(2.3 19)X(1220 2348)板：(4.8-50.8)X(1220DEMAG/DEMAGIPSCO /Montpe lier1

32、997.11-3048)152X(1524-3125)VAI /DanieliIPSCO/M obil2000末卷：(2.3-19)X(1524 2525)板：(4.8-50.8)X(1524-3124)100、125、15OX(1800Danieli /DanieliNUCOR /Hertfo rd2000末3200)板：(9.5-50.8)X 1829-3124)卷：预留ASP /conroll中国鞍 钢2000.7135 (100150) X9001620Danieli韶钢150X 165032502.520X 15002500SMS中国安 钢2005.4150X160032504.55

33、0X160032501111111生产线炉连铸 卷机轧机1111111111111设计年能力/万t901251251001001071101.2.3薄板带状坯件连铸的发展（1）技术开发把液体钢直接的铸造成带状坯件（V10mm）,不需要经过热轧作为成品或着生产薄板带状产品，这是连铸技术上里程碑式的一次革命。薄带坯件连铸技术的 优点是：工序简化；投资少；节约能源；成品质量好；环保好。(2) 薄板带状连铸技术的工艺特点薄带坯件连铸工艺特点表现为：辊轮(结品器)与钢带之间并无相对运动， 无摩擦力；凝固时间短，冷却速度快；冶金长度短；拉速快；可生产25mm薄 带。在技术方面应该注意：液体钢的稳定性；缝隙

34、的控制自动化；带钢厚度的 均匀性；带钢表面质量。1.2.4与发达国家的对比(1) 我国的连铸比已超过全球平均水平，进军发达国家的水准，并处于饱和 状态。(2) 我国在连铸机(小方坯)的优化和改造方面取得很大成就。单流年产量 世界领先。但其平均作业率与发达国家相比还存在较大差距。(3) 通过几十年来的不懈努力，我国连铸在优化改善改造等方面取得了惊人 的成就，第二章结晶器的概述及基本参数结品器是连铸机重要组成部分，称之为连铸设备的“心脏”。结品器的定义：一种槽状容器，器壁内有夹套，用以冷却或加热槽内 的液体。结晶槽的用途：冷却结品器获蒸发结品器。在槽内设置搅拌器， 以提高结晶晶体的强度。这种结品器

35、生产强度较低，结构简单，适用于小 批量产品的生产。结品器的作用：a）使钢液逐渐凝固成所需要规格、形状的坯壳；b）通过结品器的振动，使坯壳脱离结品器壁而不被拉断和漏钢；c）通过调整结品器的参数，使铸坯不产生脱方、鼓肚和裂纹等缺陷；d）保证坯壳均匀稳定的生成。结品器的类型按其内壁形状，可分为直形及弧形两种：a）直型结品器。直形结品器的内壁沿坯壳移动方向呈垂直形，因此导热性 能良好，坯壳冷却均匀。该类型结品器利于提高拉坯速度和坯壳的质量、 结构简单、易于安装、调试方便和制造；杂物分布较均匀；但连铸机的 投资和高度增加，铸坯易产生弯曲裂纹。直形结品器用于直弧和立弯式 及立式连铸机b）弧形结晶器。该结晶

36、器的内侧沿坯壳移动方向呈现圆弧形，因此铸坯产生弯曲裂纹少; 但导热性差；夹杂物分布不均，偏向坯壳内弧侧。弧形结晶器用在椭圆形和全弧形连铸 机上。2.1结晶器正弦振动规律及振动参数1959年正弦波振动首先在苏联的一家工厂的三台板状坯件连铸机上采用， 随后正弦振动很快在国际上广泛应用。正弦振动规律曲线，即结晶器工作时振动的速度表现为正玄曲线规律，如图 所示：图2-1结晶器速度正弦振动速度曲线t，一其从最高点向下运动所需的时间，单位s；v 一拉坏的最小速度；单位m/min七其向下运动的速度开始大于拉坯速度所持续的时间，单位s;v 其结运动时的最大速度；单位m/min其振动速度的正弦曲线的数学关系式为

37、：V m = sin G兀 f /60 xt) 1000 J(2-1)式中：Vm 结其运动的速度，单位m/min;h振动的冲程，单位mm;(1) 正弦振动的基本参数由式(2-1)可见其振动的速度完全取决于振幅和频率f，所以振幅和频率是 决定其正弦震动曲线的主要参数。(2) 正弦振动的工艺参数参看图，负滑动:当结晶器最小拉坯速度Vc小于向下运动的速度Vm时，结 晶器里的坯件受到压缩。一般的情况下，影响负滑动的参数很多。但是，从本质上影响他的只有两个独立的参数：负滑动的时间和滑动的频率因为负滑动直接影响到铸坯铸坯质量和脱模，所以参数NS和间t被称为工 艺参数。(3) 负滑动率NS正弦振动的负滑动率

38、用下式表示3：Ns =七 m x 100%v(2-2)c式中:Ns一负滑动率，单位；Vc一拉坯速度，单位m/min;v m 一振动的平均速度，单位m/min。结品器的平均振动速度，。=里次 v sin(t)dt = 2v / 兀(2-3)式中v 一最大振动速度，单位m/min.将(2-3)代入(2-2)，得：Ns = 1 - 2匕(2-4)兀v c，当v广匕时坯壳处于受拉和受压的临界状态。此时的负滑动率NS=40%。 负滑动率极值。NS v时，即NS 40% 时，坯壳结对品器不产生负滑动。(4) 负滑动的时间tn参看图，结品器从最高点向下运动时，当经历时间t，时，结品器拉坯速度小 于向下运动的

39、速度开始，这种状态持续的tn时间为负滑动时间。当 t = t = 2( -t )时，V =V，由式(2-1)得：t =匝 cos-1(心)(2-5)n 兀f兀fh设 z - h / v (mm min/ m)c,60,1000、t cos-1()N兀f兀fz2.2结晶器正弦振动的工艺参数的确定连铸技术发展的同时，工作人员对结品器震动的认识也在不断的加深：过去 认为振动所起的有益作用是通过负滑动运动对拉裂坯壳的“愈合”基于这种认识，最优的结品器形式被理解为：（1）结品器向下运动的时间要比向上运动的时间长一些；（2）结品器向下运动的速度应比拉坯速度高30% （负滑动率）；（3）结品器的负滑动时间，

40、即愈合时间至少为0.3s。（4）在上述思想的指导下使得三比一，时间比率的德梯形速度曲线得到广 泛应用。（5）在正弦曲线被采用的初期，愈合的概念再一次被接受，认为最佳参数 为：负滑动Ns为35%左右；负滑动时间比NSR在55%80%之间。目前居国外相关文献显示，大多数的负滑动时间的范围大约在0.10.25s 左右最佳，而，国内相关数据显示，负滑动率的取值在+20%到-240%之间皆可， 看见其范围较宽。所以负滑动时间是工艺参数的重中之重通过基本参数的正确选择来实现合理或最佳的工艺参数。即振幅和频率的确 定应的前提以是获得最佳工艺参数，以便得到质量最好的坯件（1）负滑动时间规律曲线对式（2-5）取

41、不同的Z值可画出负滑动时间曲线 时间曲线，如图所示的实物曲线。（2）等值曲线-（负滑动率）由 NS =渣=成(2-7)CC 1000（1 NS）f =2Z(2-8)将（2-7）中的代入（2-5）中的反余弦函数得:2兀(1- N S)+.60= c o 5N兀f由式（2-8）看出，如果负滑动率的值是定值，则频率与负滑动时间，n成反 比双曲线。已知一组负滑动率，画出的负滑动时间一频率双曲线，就是负滑动率 等值双曲线，如图2-2中的虚线。当NS=2.4%时，曲线在负滑动 时间曲线族有 最高点，取得最大值.VT， - VU .*vu 4UU JU0图2-2负滑动时间曲线由式（2-6）得:证明3：令式（

42、2-7）中的2，=X 兀（1 NS）_iooons v / ,则式(2-7) 得号=2hct 60h .t =X cos1( x)N 1000Vc令60h，有C =1000Vc1t = C c o s X +) C X =令t= 0，则(2-9)NX cos1 ( x) .= 0-1 X 2式中1 x 1方程（2-9）数值法上机求得:x = 0.6521846即当x = 0.6521846时，七有最大值:t 60hht = x cos1 x = 0.0336657 -N max 1000VV由 x =2一 = 0.6521846，得 兀(1-NS)NS = 2.4%负滑动时间比等值曲线负滑动时间比:(2-10)(2-11)t t fNSR = -l = 0.5T 30由上式可以看出，当NSR给定时t厂f是反比双曲线。将（2-7 ）代入（2-10 ）得NSR = cos-1兀 兀（1-NS）由上式可以看出NSR和NS并非两个独立的参数。将NS=2.4%代入上式，得NSR=55%。即当负滑动