專利名稱：使連鑄結(jié)晶器振動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其是在采用液壓驅(qū)動(dòng)式升降裝置的情況下使連鑄設(shè)備中的結(jié)晶器振動(dòng)的方法。
結(jié)晶器振動(dòng)是金屬連鑄方法的一個(gè)重要組成部分。它確保了所需的潤(rùn)滑劑如保護(hù)渣或油的潤(rùn)滑效果并同時(shí)避免了鑄坯粘附在結(jié)晶器壁上。在連續(xù)鑄鋼時(shí)，熔渣作為潤(rùn)滑劑混入結(jié)晶器內(nèi)。它是因始終覆蓋熔池液面被投布到溶池液面上的保護(hù)渣熔化而產(chǎn)生的。
同時(shí)表現(xiàn)了大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)特點(diǎn)的最簡(jiǎn)單的技術(shù)方案在于，借助馬達(dá)驅(qū)動(dòng)式凸輪使連鑄結(jié)晶器振動(dòng)。因此產(chǎn)生結(jié)晶器的正弦振動(dòng)方式，分別通過馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)以及通過凸輪偏心度，可調(diào)節(jié)地預(yù)定正弦振動(dòng)頻率及其振幅。
為了作為潤(rùn)滑劑的熔渣可以連續(xù)地滲入鑄坯與結(jié)晶壁之間的間隙并為避免潤(rùn)滑膜開裂，需要如此調(diào)節(jié)結(jié)晶器的頻率和振幅，即使結(jié)晶器在其下降運(yùn)動(dòng)時(shí)周期性地超過鑄坯。
在結(jié)晶器下降時(shí)的發(fā)生超過過程V結(jié)晶器＞Vc振動(dòng)周期內(nèi)時(shí)間分段被稱為負(fù)速鑄坯，并且具有以下關(guān)系式Sn＝[π-2*arcsin(Vc/(2*A*π*n))]/(2*π)*100％其中V結(jié)晶器——結(jié)晶器速度(米/秒)Vc——鑄坯速度(米/秒)A——結(jié)晶器振動(dòng)的振幅(米)n——結(jié)晶器振動(dòng)的頻率(1/秒)在每次振動(dòng)期內(nèi)，所謂的“修復(fù)時(shí)間”Theel對(duì)應(yīng)于負(fù)速鑄坯Theal＝Sn/n(2)在此期間內(nèi)，潤(rùn)滑劑可以滲入鑄坯殼與結(jié)晶器壁之間的間隙。
眾所周知地，負(fù)速鑄坯、修復(fù)時(shí)間、結(jié)晶器振動(dòng)的振幅的頻率及根據(jù)當(dāng)時(shí)工作情況而調(diào)整的這些參數(shù)的組合對(duì)鑄坯質(zhì)量起了決定性作用，并且必須根據(jù)待鑄熔融物性能和所有保護(hù)渣進(jìn)行調(diào)整，在使連鑄過程最佳化時(shí)，結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)的選擇是重要的組成部分，它主要是選擇振幅和頻率的最佳組合，其中在規(guī)定范圍內(nèi)的負(fù)速鑄坯通常應(yīng)該為15％-40％。
公式(1)、(2)所示的關(guān)系表明，在結(jié)晶器按正弦方式振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)參數(shù)不可能任意組合。非正弦形結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)的設(shè)想原本是試圖使振動(dòng)參數(shù)之間脫離聯(lián)系，以便目標(biāo)明確地影響連鑄結(jié)晶器內(nèi)的過程。
DE3704793C2描述了一種具有兩根安裝在連鑄結(jié)晶器升降臺(tái)上的或直接與結(jié)晶器相連的且可轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的偏心軸。在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和偏心軸之間的連接機(jī)構(gòu)中至少裝入了一根萬向軸，它至少滿足以下兩個(gè)條件之一a)支承可調(diào)節(jié)地安裝背向偏心軸的萬向接頭，b)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝萬向接頭。
一種非正弦運(yùn)動(dòng)過程通過故意利用萬向接頭誤差來形成，當(dāng)萬向軸沒有對(duì)準(zhǔn)地安裝在軸之間時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種誤差。通過轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的高度變化及側(cè)向錯(cuò)移，可實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器各種不同的非正弦運(yùn)動(dòng)過程。
還從DE3704793C2中得知了，一方面必須盡可能少地維持負(fù)速鑄坯以保證沒有顫振痕的鑄壞表面。另一方面，如果拉坯曲線與結(jié)晶器速度曲線在其陡降區(qū)內(nèi)相交，這將是有利的。這意味著，連鑄結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)和鑄坯運(yùn)動(dòng)同向的時(shí)間短。但因此出現(xiàn)了較長(zhǎng)的負(fù)速鑄坯，它又因形成顫振痕而是不利的。
EP012162281描述了一種在采用一個(gè)支撐在框架內(nèi)的結(jié)晶器的情況下的連鑄方法，通過電動(dòng)液壓式伺服裝置使該結(jié)晶器振動(dòng)。振動(dòng)發(fā)生裝置根據(jù)由函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的預(yù)選振幅信號(hào)，在一個(gè)高于振動(dòng)裝置本身頻率的頻率下工作。
EP0618023A1公開了一種連鑄方法，其中采用了側(cè)壁較長(zhǎng)而橫壁較短的結(jié)晶器。隨著結(jié)晶器的振動(dòng)，在每次振動(dòng)中，在結(jié)晶速度與拉壞速度之差超過預(yù)定值的時(shí)間段內(nèi)結(jié)晶器側(cè)壁以略微橫向偏離開鑄坯，而在鑄壞速度和結(jié)晶器速度近似相等的其余時(shí)間內(nèi)，側(cè)壁又靠近了鑄坯。通過這樣的結(jié)晶器交替擴(kuò)寬和縮窄，可以減小作用于鑄壞殼上的拉力和頂鍛壓力，從而縮小了振動(dòng)痕跡的深度并且其槽口的偏析較輕微。
EP0618023A1還提出了沒有超過過程的結(jié)晶器振動(dòng)。在這種情況下，熔渣滲入鑄坯與結(jié)晶器壁之間的間隙是通過結(jié)晶器交替擴(kuò)寬縮窄實(shí)現(xiàn)的。
已知的正弦形和非正弦形的速度曲線的一個(gè)主要特點(diǎn)在于，結(jié)晶器在預(yù)定的振頻和振幅下，在每個(gè)等于結(jié)晶器在下降時(shí)連續(xù)兩次超過鑄坯之間的時(shí)間的期間內(nèi)，具有相同的速度曲線和位移曲線。
對(duì)于板厚薄于100毫米的薄板坯連鑄方法來說，大于4米/分的澆注速度是常見的。根據(jù)公式(1)，結(jié)晶器振動(dòng)頻率相應(yīng)高，在這樣的振動(dòng)頻率下獲得了負(fù)速鑄壞的普通值400升程/分-450升程/分。在這樣高的頻率下，振動(dòng)曲線因0.13秒/振動(dòng)-0.15秒/振動(dòng)的短時(shí)間段而幾乎不影響結(jié)晶器內(nèi)的潤(rùn)滑情況和壞殼成型。因此，不可能改善鑄坯表面性能。試澆注證明了這一點(diǎn)。
因此，已知的非正弦形曲線的缺點(diǎn)是，在這樣的曲線情況下，只能在結(jié)晶器頻率和速度較低的范圍內(nèi)影響潤(rùn)滑劑狀態(tài)和坯殼成型，從而造成鑄坯質(zhì)量的改善。因此，在拉坯速度和結(jié)晶器振動(dòng)頻率高的連鑄方法中，如在薄板坯連鑄方法中，必須選取新方法。
基于此現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的任務(wù)在于，使連鑄結(jié)晶器與迄今所用方式不同地振動(dòng)，與簡(jiǎn)單的正弦形或非正弦形的且具有可對(duì)于的振幅和頻率的振動(dòng)相比，由此可以控制結(jié)晶器內(nèi)的傳熱和坯殼成型，并由此可以目標(biāo)明確地提高鑄坯質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，在按照權(quán)利要求1前敘部分所述類型的方法中如此完成了發(fā)明任務(wù)，即在任意預(yù)定的拉坯速度下，使結(jié)晶器零位線在澆注過程中相對(duì)熔池液面的位置向上和/或向下錯(cuò)移。
根據(jù)本發(fā)明，有利地顯示了這樣一種可能性，即連鑄結(jié)晶器的振動(dòng)曲線可以在振動(dòng)形狀、振頻和振幅的寬范圍內(nèi)變化并且例如可以最佳地調(diào)節(jié)負(fù)速鑄坯、修復(fù)時(shí)間和頻率之間的關(guān)系。
本發(fā)明的一個(gè)設(shè)計(jì)方案規(guī)定了，在一系列連續(xù)的結(jié)晶器振動(dòng)中，所述振動(dòng)使其零位線相對(duì)結(jié)晶器熔池液面的位置向上和向下地周期性移動(dòng)。這樣一來，一方面可以通過足夠高的超出頻率保證安全潤(rùn)滑，另一方面可以在此結(jié)晶器-鑄坯系列中引入頻率明顯較低的振動(dòng)分量。在足夠用的時(shí)間內(nèi)，通過此振動(dòng)分量的頻率、振幅和形狀可以很大程序控制和影響熔池液面區(qū)內(nèi)的傳熱和鑄坯殼成型并因而顯示提高鑄坯質(zhì)量和工作安全性。
本發(fā)明提出了，在預(yù)定拉坯速度下，結(jié)晶器振動(dòng)零位線的位移是通過連續(xù)改變結(jié)晶器速度曲線而在許多次連續(xù)的單獨(dú)振動(dòng)中引起的，其中每次振動(dòng)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)死點(diǎn)之間結(jié)晶器往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明方法的一個(gè)設(shè)計(jì)方案規(guī)定了，結(jié)晶器振動(dòng)是通過加至少兩個(gè)彼此無關(guān)的振動(dòng)疊加實(shí)現(xiàn)的，所述振動(dòng)在速度曲線和/或頻率方面或除此之外還在振幅方面是不同的。
在本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中規(guī)定了，至少兩個(gè)連續(xù)的相同結(jié)晶器振動(dòng)的頻率低于結(jié)晶器的在其下降時(shí)超過鑄坯的頻率。
為了產(chǎn)生可疊加的且具有各自不同的速度曲線和/或頻率和/或振幅的振動(dòng)，結(jié)晶器支撐在一個(gè)安裝在升降臺(tái)上的框架內(nèi)，不僅可以引起框架而且可以引起升降臺(tái)相獨(dú)立的振動(dòng)，由此有利地簡(jiǎn)化了方法的實(shí)施。
此方法可以至少被用在澆注過程的一個(gè)和/或多個(gè)澆注段內(nèi)，由此可以極富于變化地控制結(jié)晶器內(nèi)的傳熱和鑄坯成型并因而目的明確地提高了鑄坯質(zhì)量。
在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例且尤其是振動(dòng)曲線。


圖1根據(jù)一種由八次連續(xù)的不同振動(dòng)構(gòu)成的結(jié)晶器振動(dòng)方式示出了結(jié)晶器的速度曲線和位移曲線以及不變的拉坯速度。在振頻為360升程/分且振幅為+3.2毫米的情況下，如此實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶器震蕩零位線的+0.8毫米的附加周期性錯(cuò)移，即在其上升過程中的結(jié)晶器最高速度時(shí)刻周期性地在兩次連續(xù)振動(dòng)中減少了10度并在兩次后續(xù)的振動(dòng)中分別增大了10度。
所示實(shí)施例示出了，很小的且其對(duì)負(fù)速鑄坯的影響無關(guān)緊要的結(jié)晶器速度曲線的周期性連續(xù)變化足以引起在振幅和其對(duì)澆注過程的影響方面明顯可察覺到的結(jié)晶器振動(dòng)零位線移動(dòng)。
圖2-圖6示出了由幾乎無限的變型方案帶來的結(jié)晶器振動(dòng)的例子，它們可以通過疊加至少兩個(gè)彼此無關(guān)的且具有不同的振動(dòng)參數(shù)的振動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。
在兩個(gè)上區(qū)域內(nèi)分別示出了兩個(gè)彼此無關(guān)的振動(dòng)參數(shù)，其中右區(qū)內(nèi)的曲線頻率是左區(qū)內(nèi)的曲線頻率的三倍。
兩條不相關(guān)曲線的疊加形成了下區(qū)位移曲線和速度曲線的合量。
圖5示出了本發(fā)明連鑄結(jié)晶器的速度曲線。它在澆注奧氏體不銹鋼時(shí)被用于薄板澆注設(shè)備。振動(dòng)曲線是疊加兩條具有振幅A1、A2和頻率f1、f2＝f1/6的正弦曲線的結(jié)果，此振動(dòng)曲線的六次連續(xù)的不同振動(dòng)的零位線一次向上一次向下地移動(dòng)。
利用這樣的曲線，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)渣的均勻熔化及其滲入澆注間隙。
另外，通過疊加振動(dòng)而引起熔渣大幅度冷卻，由此減少了向結(jié)晶器壁的傳熱。通過這兩種有利作用避免了在澆注奧氏體不銹鋼時(shí)在鑄坯表面上出現(xiàn)收縮(凹面)。當(dāng)在3.8米/分-4.2米/分的澆注速度、頻率f1＝240升程/分種-270升程/分種及頻率f2＝f1/6＝42升程/分種-45升程/分種的條件下進(jìn)行試澆注時(shí)，完全避免了在鑄坯上出現(xiàn)縱向凹面。在這種情況下，對(duì)結(jié)晶器壁板內(nèi)的測(cè)溫元件信號(hào)的分析證明，在液面較低的情況下，當(dāng)采用了本發(fā)明的振動(dòng)曲線時(shí)，熱交換在熔池液面區(qū)內(nèi)明顯比較穩(wěn)定。
圖6示出了本發(fā)明振動(dòng)曲線的另一個(gè)實(shí)施例。此振動(dòng)曲線是疊加兩條具有相應(yīng)的振幅A1、A2和頻率f1、f2＝f1/8的執(zhí)物線形運(yùn)動(dòng)曲線的結(jié)果。在這種情況下，速度曲線由直線段構(gòu)成。此曲線的優(yōu)點(diǎn)是由以下事實(shí)產(chǎn)生的，即除了對(duì)鑄坯質(zhì)量的上述正面影響外，所述曲線是通過明顯較少的指定點(diǎn)測(cè)定出來的并且控制算法的編程成本相應(yīng)較低。
權(quán)利要求
1.一種尤其是在采用液壓驅(qū)動(dòng)式振動(dòng)裝置的情況下使連鑄結(jié)晶器振動(dòng)的方法，其特征在于，在任意預(yù)定的拉坯速度下，使結(jié)晶器振動(dòng)零位線在澆注過程中相對(duì)熔池液面的位置向上和/或向下移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在一系列連續(xù)的結(jié)晶器振動(dòng)中，所述振動(dòng)使結(jié)晶器振動(dòng)零位線相對(duì)結(jié)晶器熔池液面的位置向上和向下地周期性移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，結(jié)晶器振動(dòng)零位線的移動(dòng)是通過連續(xù)改變結(jié)晶器速度曲線而在許多次連續(xù)的單獨(dú)振動(dòng)中產(chǎn)生的，其中每次振動(dòng)對(duì)應(yīng)于兩個(gè)死點(diǎn)之間的結(jié)晶器往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，結(jié)晶器振動(dòng)是通過疊加至少兩個(gè)相互獨(dú)立的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所述振動(dòng)在速度曲線和/或頻率方面或除此之外還在振幅方面是不同的。
5.如權(quán)利要求1-4所述的方法，其特征在于，至少兩次連續(xù)的相同結(jié)晶器振動(dòng)的頻率低于結(jié)晶器在其下降時(shí)超過鑄坯的頻率。
6.如至少權(quán)利要求1、2和4之一所述的方法，其特征在于，為了產(chǎn)生可疊加的且具有各自不同的速度曲線和/或頻率和/或振幅的振動(dòng)，結(jié)晶器支撐在一個(gè)安裝在升降臺(tái)上的框架內(nèi)，不僅可以造成框架而且可以引起升降臺(tái)相獨(dú)立地振動(dòng)。
7.如至少權(quán)利要求1-6之一所述的方法至少被用在澆注過程的一個(gè)和/或多個(gè)澆注段內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其是借助液壓升降裝置使連鑄結(jié)晶器振動(dòng)的方法。為了目標(biāo)明確地控制結(jié)晶器的傳熱和坯殼成型而規(guī)定了,在任意預(yù)定的拉坯速度下,結(jié)晶器振動(dòng)零位線在澆注過程中相對(duì)熔池液面的位置向上和/或向下移動(dòng)。這一措施旨在提高鑄坯質(zhì)量。
文檔編號(hào)B22D11/053GK1253517SQ98804542
公開日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1998年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月26日
發(fā)明者J·蘇克, A·韋耶爾, R·卡波托斯蒂, A·克里斯塔利尼 申請(qǐng)人:Sms舒路曼-斯瑪公司, 阿西埃特殊產(chǎn)品坦尼有限公司