一种结晶器非正弦振动参数确定方法.pdf

本发明公开了一种结晶器非正弦振动参数确定方法，依据本方法给出的结晶器非正弦振动参数，可以获得良好的工艺性能，保证了速度曲线的光滑性和柔性冲击，同时减小振动的最大加速度，缩短负滑动时间，因此可以有效的保证铸坯的质量。

1.一种结晶器非正弦振动参数确定方法，包含以下特征：
步骤1：首先需要设定速度波形：
$\left\{\begin{array}{c}v=v_B,0\≤t\≤t_B\\ {(v+b_1)}^2+{(t-a_1)}^2=r_1^2,t_B\≤t\≤t_c\\ v=k(t-t_c),t_c\≤t\≤t_D\\ {(v+b_2)}^2+{(t-a_2)}^2=r_2^2,t_D\≤t\≤t_F\\ v=-k(t-t_G),t_F\≤t\≤t_G\\ {(v+b_1)}^2+{(t-T+a_1)}^2=r_1^2,t_G\≤t\≤t_H\\ v=v_B,t_H\≤t\≤T\end{array}\right.$
式中：v为结晶器振动速度m/min；t为时间min；r1,r2为待定常数；T为振动周期min；
k为振动周期，代表最大加速度；a1,b1,a2,b2为大于0的参数；vB为AB段的速度m/min；
tB,tc,tD,tF,tG,tH分别为B,C,D,F,G,H点对应的时间min；
步骤2：依据结晶器的振动的周期性，确定出每个振动过程的时间长度：
vB＝r1-b1
$b_1=\sqrt{r_1^2-{(t_c-a_1)}^2}=\sqrt{r_1^2-{(\frac{1+\mathrm{\α}}{4f}-a_1)}^2}$
$a_1=t_c-\sqrt{\frac{k^2{r}_1^2}{1+k^2}}=\frac{1+\mathrm{\α}}{4f}--\sqrt{\frac{k^2{r}_1^2}{1+k^2}}$
$h=a_1(r_1-b_1)+\frac{{\mathrm{\πr}}_1^2\mathrm{\β}}{2}-\frac{1}{2}\×(\frac{1+\mathrm{\α}}{4f}-a_1)b_1$
式中：振动频率为f，h为振幅，由以上式子可以求出待定常数r1,a1,b1
步骤3：结晶器振动速度与拉速相等，也就是滑动开始的时间为：
$t_N=\frac{1-\mathrm{\α}}{2f}+\frac{v_c{(1-\mathrm{\α})}^2}{16f^{2}nh}$
式中：tN为滑移时间min，vc为拉速m/min，f为振动频率，h为振幅，α为振动偏斜率，
n为振动周期数；
步骤4：依据步骤3所述的滑动开始时间可得到最终的速度和位移曲线方程：
$y=hcos(\frac{2\mathrm{\π}ft}{60}+\frac{4\mathrm{\π}\mathrm{\α}}{12-{\mathrm{\π\α}}^2}sin\frac{2\mathrm{\π}ft}{60})$
$v=\frac{2\mathrm{\π}fh}{500}(2+\frac{4\mathrm{\π}\mathrm{\α}}{12-{\mathrm{\π\α}}^2}sin\frac{2\mathrm{\π}ft}{60})sin(\frac{2\mathrm{\π}ft}{60}-\frac{4\mathrm{\π}\mathrm{\α}}{12-{\mathrm{\π\α}}^2}sin\frac{2\mathrm{\π}ft}{60})$
式中：v为振动速度m/min，y为位移m，f为振动频率，h为振幅，α为振动偏斜率，t为
时间min。

一种结晶器非正弦振动参数确定方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种结晶器振动参数确定方法。

背景技术

结晶器的振动波形主要分为正弦和非正弦两种形式。随着结晶器技术的不
断提升，拉漏钢水的事故已经可以有效的避免，各个生产厂家都在追求生产出
高质量的铸坯。目前大多数的结晶器依然采用的是传统的正弦振动方法。正弦
振动方式虽然缩短了振动周期，但其不利于保护渣的消耗和结晶器与坯壳之间
的润滑。非正弦振动可以改变结晶器上，下对称振动，实现可以选择和构造结
晶器的上振和下振两个过程不同的波形曲线。通过增加独立振动参量的个数，
增大了振动波形曲线的调节能力，有效的改善铸坯与结晶器之间的润滑调节，
从而保证铸坯的质量。

中国专利201310258729.4，发明名称为连铸结晶器液压振动方法，本发明
公开了一种连铸结晶器液压振动方法，尤其涉及一种浇铸时连铸结晶器的振动
方法。浇铸时连铸结晶器以如下的曲线进行的振动，振动曲线用位移和速度进
行表述的振动曲线方程。本发明连铸结晶器液压振动方法给出了一个精确设定
的非正弦振动曲线模型，通过该振动曲线模型能够在生产中根据铸坯所需要的
质量和出现的问题调整振动曲线模型中的参数，从而提高铸坯的质量；经过实
际生产表明，浇铸所得到的铸坯振痕深浅均匀，并能减小振痕间距20％，降低振
痕深度30％以上，有利于结晶器的润滑，同时减小坯壳中的拉应力，减少拉裂，
能够高效的对铸坯质量进行改进。其不足是无法进一步计算负滑动时间。

中国专利201410342721.0，发明名称为一种确定结晶器非正弦振动工艺参
数的方法，本发明涉及一种确定结晶器非正弦振动工艺参数的方法，包括整体
函数表达的非正弦波的五

个参数为C1：零拉速时的振频；C2：振频/拉速系数；C3：零拉速时的
振幅；C4：振幅/拉速系数；α：非正弦因数，通过以上五个参数，根据公
式可得出振动频率和振动幅值A，根据位移、速度和加速度与振动幅值A和振
动频率的关系，可求得位移、速度和加速度的参数值，进一步可计算出负滑动
时间和负滑动率等参数信息。本发明的有益效果为：使非正弦振动装置实现了
振幅的正弦/非正弦在线的切换。其不足是依赖于具体的数学模型，不能有效
的针对所有结晶器。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是给出一种结晶器振动参数确定方
法，为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

连铸中为保证铸坯质量，减少漏钢事故，应减小振动过程中结晶器的摩擦，
增加保护渣消耗量以改善润滑调节，还应在角度负滑移时间内产生合适的负滑
移量，既使得振痕深度变浅，又对坯壳施加压应力，达到强制脱模和愈合撕裂
坯壳的目的。因此，以振动中心为初始位置，以振动周期中个相位段内应具有
的最佳振动模式特点为：上振速度平缓，正滑脱相对速度差小，显著降低结晶
器壁与坯壳间的最大摩擦力：延长正滑脱时间，增加渣耗量；下振某段时间内
振动速度大于拉速，产生一定负滑脱量，对铸坯表面施加压应力利用强制脱模
和裂纹愈合，尽量缩短负滑移时间，改善表面质量。

步骤1：首先需要设定速度波形函数。

式中：v为结晶器振动速度m/min；t为时间min；r1,r2为待定常数；T为振
动周期min；k为振动周期，代表最大加速度；a1,b1,a2,b2为大于0的参数；vB为
AB段的速度m/min。tB,tc,tD,tF,tG,tH分别为B,C,D,F,G,H点对应的时间min。

步骤2：依据结晶器的振动的周期性，确定出每个振动过程的时间长度。

vB＝r1-b1

式中：振动频率为f，h为振幅。由以上式子可以求出待定常数r1,a1,b1。

步骤3：结晶器振动速度与拉速相等，也就是滑动开始的时间为。

式中：tN为滑移时间min，vc为拉速m/min，f为振动频率，h为振幅，α为
振动偏斜率，n为振动周期数。

步骤4：依据步骤3所述的滑动开始时间可得到最终的速度和位移曲线方程。

式中：v为振动速度m/min，y为位移m，f为振动频率，h为振幅，α为振
动偏斜率，t为时间min。

具体实施方式

以QH6-12全弧形板坯连铸机为例，结晶器浇铸的钢种选择为SWRCH82B，结
晶器所用保护渣批号为020365。

步骤1：首先需要设定速度波形函数。

式中：v为结晶器振动速度m/min；t为时间min；r1,r2为待定常数；T为振
动周期min；k为振动周期，代表最大加速度；a1,b1,a2,b2为大于0的参数；vB为
AB段的速度m/min。tB,tc,tD,tF,tG,tH分别为B,C,D,F,G,H点对应的时间min。

步骤2：依据结晶器的振动的周期性，确定出每个振动过程的时间长度。

vB＝r1-b1

式中：振动频率为f，h为振幅，β为参数。由以上式子可以求出待定常
数r1,a1,b1。

所述的振幅h通常选为5(mm)。

所述的振动频率f选为80(1/min)。

步骤3：结晶器振动速度与拉速相等，也就是滑动开始的时间为。

式中：tN为滑移时间min，vc为拉速m/min，f为振动频率，h为振幅，α为
振动偏斜率，n为振动周期数。

所述的振动偏斜率α选择为0.2。

步骤4：依据步骤3所述的滑动开始时间可得到最终的速度和位移曲线方程。

式中：v为振动速度m/min，y为位移m，f为振动频率，h为振幅，α为振
动偏斜率，t为时间min。

依据本方法给出的结晶器非正弦振动参数，可以获得良好的工艺性能，保
证了速度曲线的光滑性和柔性冲击，同时减小振动的最大加速度，缩短负滑动
时间，因此可以有效的保证铸坯的质量。