结晶器液压振动装置在板坯连铸机上的应用及实践.pdf

结晶器液压振动装置在结晶器液压振动装置在 板坯连铸机上的应用及实践板坯连铸机上的应用及实践 1 前言 1 前言 安钢第三炼钢厂于 1999 年 11 月投产，采用结晶器液压振动装置的板坯连铸机。本文对 液压振动及运行情况进行简介， 分析和探讨振动参数及出现的铸坯表面质量问题， 并对液压 振动参数进行优化，从而提高了铸坯表面质量，使表面横裂纹大幅度减少。 2 板坯连铸机主要参数 2 板坯连铸机主要参数 第三炼钢厂现有 100t 超高功率电弧炉一座，LF 精炼炉一座，一台液压振动的直结晶器 弧形板坯连铸机，铸机的主要参数如下 基本弧半径 8m； 结晶器长度 900m； 浇注断面 厚 150mm、宽 950 1250mm， 厚 200mm、宽 1200 1500mm， 厚 250mm、宽 1200 1500mm； 工作拉速 150mm 1.61.7m/min， 200mm 1.21.4m/min， 250mm 1.0m/ min； 结晶器液面控制 电磁涡流控制， 液面波动3mm； 结晶器振动方式 液压伺服控制振动； 设计年产量 67 万 t / a 。 3 液压振动装置简介 3 液压振动装置简介 液压振动装置由两个相互独立的机械单元组成，两单元可互换，并用 C - 型框架相连， 通过直接采用液压缸和耐磨损板簧导向系统，可实现高振频下的最小水平位移。 结晶器液压伺服振动装置由电气控制部分和液压驱动部分组成。电气控制部分组如图 1[1]所示。 振幅/ 频率/ 非正弦系数 运行/ 较正/ 事故 故障/安全循环阀 模式/ 状态/ 报警 一级 PLC VDC 230VAC 液压系统 伺服和传 感器现场 单元 伺服控 制 PID 单元 设定/显示 单元 接口单元 功能发生器 16 微处理器 控制单元 图 1 图 1 功能发生器组成框图 液压振动电气控制部分是一个单独的子系统，结晶器的液压振动参数可一级或二级 MMI（人机接口）上设定，设定值通过 H1 网上的铸流 PLC 或下载二级过程机控制系统的 数据发送给液压振动装置的电气控制单元。 液压驱动部分由基础框架支撑， 框架用螺栓固定 在基础上，振动驱动液压缸直接放置在结晶器台架下，液压缸为直接伺服驱动型。 4 液压伺服控制的结晶器振动技术 4 液压伺服控制的结晶器振动技术 由奥钢联设计的液压振动装置可通过在线调整振动参数，以调整振频和振幅，得到正 弦或非正弦两种振动方式，甚至可实现反向振动。正弦与非正弦的振动波形如图 2 所示。 t y 正弦 非正弦 图 2图 2 正弦与非正弦示意图 实际生产中波形为锯齿波，使结晶器慢上快下，上升时间占整个周期的比例大，下降时 间占比例小；由于上下移动距离相同，下降速度高，从而实现了负滑脱；并可通过调整上下 所占时间比例来调节负滑脱时间和距离。 文献[2][3]均认为，应用液压伺服结晶器非正弦振动技术，具有降低结晶器与初始疑固坯 壳之间的摩阻力、降低漏钢率、大幅度提高拉速和铸坯表面质量的优点。 5 结晶器振动参数的优化 5 结晶器振动参数的优化 1） 奥钢联（VAI）设计的液压振动基本参数基本控制参数有 C1 零速时振频； C2 振频/拉速综合系数； C3 零速时振幅； C4 振幅/拉速系数。 振频的计算公式 f C1 C2 V ； 振幅的计算公式 S C3 C4 V ； 其中 C2 是 S 的函数 C2 f（S） 。 通过在一级或二级 MMI 上改变 C1 到 C4 参数值，可以调振幅 S、振频 f 的大小。 2） 液压非正弦振动在生产中应用及出现的问题 板坯生产初期， 按照外方提供的振动控制参数， 选择表 1 所示的一组参数 （优化前） ， 非正弦系数 C6 0.6 和 0.65，其振幅、振频与拉速 V 的关系如图 3。 表 1表 1 优化前后振动参数对照表 C1 C2 C3 C4 优化前 170 -15 1 4 优化后 170 10 4 0 图 3 振幅、振频与拉速的关系 由图 3 可看出，在此振动参数条件下，振幅随拉速增加而增大，如 V 1.4m/min 时 S 6.6mm；振频随拉速增加而减小，V 1.4m/min 时，f 降至 149c/min；由公式 OMS V/f 可 知，其振痕间距将随拉速增加而增大，如在 V 1.4m/min 时，OMS 9.4mm。 在上述振动参数条件下生产的铸坯， 经酸洗后发现窄面的振痕较深， 用扫描仪测量深度 情况如图 4 所示。平均振痕深度为 0.50mm，最深达 1.4mm，并在铸坯宽面及角部有大量不 规则柳叶形深振痕，在深振痕处都存在长度不一的横向裂纹，特别是角部横向裂纹更明显。 中板轧制后出现大量的板材横裂纹及边裂废品和协议材，使 2000 年四季度每月由于横裂纹 和边裂造成的废品量均在 900t 左右。 6 4 4 4 4 2 2 5 1 9 出现次烽/个 0.68 0.64 0.47 0.51 0.55 振痕深度/mm 0.59 0.42 0.38 0.34 0.25 12 10 8 6 4 2 0 图图 4 振痕深度统计 3） 液压振动参数的优化及使用效果 研究指出[4]，铸坯振痕深度与角横裂纹发生率存在如图 5 所示的关系。即随着振痕 深度的增加，角横裂纹的发生率也随之增加，而结晶器的振动频率、振幅影响都影响振 痕深度[4]，如图 6 所示。同时，振痕深度也随着振痕间距的增加而增加[4]。 对振动输入参数进行优化，以期提高振频、降低振幅、减小振痕间距，采用表 1 所 示优化后的振动参数，优化后振频、振幅与拉速的关系如图 7。 优化前后振频、振幅及振痕间距对照如表 2 所示。 图 5 振痕深度与角横裂纹的关系 图图 6 振幅、振频与振痕深度的关系 图 7 优化后振频、振幅与拉速的关系 表 2 优化前后振频、振幅及振痕间距对照表 拉速/mmin-1 振幅/mm 振频/ cmin 振痕间距/mm 1.2 优化前 5.8 152 7.9 优化后 4 182 6.6 1.4 优化前 6.6 149 9.4 优化后 4 184 7.6 使用优化参数生产的铸坯经酸洗后发现， 振痕深度大大减小， 平均均 0.25mm， ＞0.4mm 的深振痕数量显著下降，由原平均 2030 个/ m（如图 4 所示） ，减少至＜5 个/ m；横裂纹长 度由原平均 1045mm/个，减为 25mm/个；振频增加后，振痕谷底平滑不易产生表面横裂 纹的振痕上升 8095；原占 99以上的钩形振痕基本消除。中板轧制后，横裂造成的废 品量及废品率均显著下降，表 3 是中板两周轧制结果。 表 3 中板两周轧制结果 周 第一周（2.1-2.7） 第二周（2.10-2.17） 废品量/ t 105 98 在使用优化振动参数的基础上，进一步提高振频，采用以下振动参数C1 185、C2 10、C3 4、C2 0 ，同时适当降低结晶器水量和二次冷却强度。其振幅、振频和振痕间距 见表 4。 表 4 提高振频后的振幅和振痕间距 拉速/mmin-1 振幅/mm 振频/ cmin-1 振痕间距/mm 1.2 4 197 6.1 1.4 4 199 7.0 采用上述措施后基本消除了横裂纹废品，三月上旬的横裂纹废品只有 23t 。 7 结束语 7 结束语 1）安钢板坯连铸生产，采用低振频、高振幅的振动方式不能适应实际的生产需要。 2）优化后的振动参数采用高振频、小振幅，将振频随拉速增加而减小改为振频随拉速 增加而增大，振幅随拉速增加而增加改为振幅随拉速增加而减少。提高了铸坯的表面质量， 基本适应板坯连铸的生产需要。 参考文献 1 张长征等. 现代板坯连铸机中结晶器液压振动装置 . 河南冶金，2000,2 3536 . 2 A.Wagner, A.Ganter, J.Watzinger. 奥钢联（VAI）中等厚度板坯连铸技术最新进展.钢铁,1999 中国钢铁年 会论文集. 3 施永敏等. 连铸结晶器中等技术的发展 . 连铸, 1997,2 37. 4 王新华 . 安钢板坯振痕度测定报告.