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开开题题报报告告题 目： 结晶器四连杆振动机构设计 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 职称： 学院院长： 审核日期： 一、概述一、概述1.1.本课题的研究背景及意义本课题的研究背景及意义结晶器是连铸机的心脏部件。它的主要作用就是对结晶器中的钢水提供快速而且均匀的冷却环境，促使坯壳的快速均匀生长，以形成质量良好的坯壳，保证连铸过程正常而稳定的进行。在浇注钢水时，若结晶器静止不动，坯壳容易与结晶器内壁产生粘结，这就增大了拉坯时的阻力，导致出现坯壳“拉不动”或者钢水被拉漏事故发生，很难进行浇注。而当结晶器以一定的规律振动时，这就能使其内壁获得比较良好的润滑条件，从而减少了摩擦阻力又能防止钢水和结晶器内壁的粘结，同时还可以改善铸坯的表面质量。因为当产生粘结时，振动能够强制脱模，消除粘结。因此使结晶器发生振动是浇注成功的先决条件，同时也是连铸技术发展的一个重要里程碑。正是振动结晶器的发明，工业上才得以实现大规模的应用连铸技术。随着连铸技术的不断发展，结晶器振动技术也在不断的发展和完善。2 2结晶器转动机构简介结晶器转动机构简介在连铸技术的发展过程中，只有采用了结晶器振动装置后，连铸才能成功。结晶器振动的目的是防止拉坯坯壳与结晶器粘结，同时获得良好的铸坯表面，因而结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与铜壁产生粘结，以防止坯壳受到较大的应力，使铸坯表面出现裂纹;而当结晶器向下运动时，借助摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕，这就要求向下的运动速度大于拉坯速度，形成负滑脱。机械振动的振动装置由直流电动机驱动，通过万向联轴器，分两端传动两个蜗轮减速机，其中一端装有可调节轴套，蜗轮减速机后面再通过万向联轴器，连接两个滚动轴承支持的偏心轴，在每个偏心轮处装有带滚动轴承的曲柄，并通过带橡胶轴承的振动连杆支撑振动台，产生振动。在新型连铸生产工艺中，采用带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制是保证连铸生产质量的关键技术之一。国外的应用情况表明，采用连铸结晶器非正弦伺服振动，能够有效地减少铸坯与结晶器间的摩擦力，从而防止坯壳与结晶器粘结而被拉裂，减小铸坯振痕，提高铸坯质量川一9l。带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制装置和传统的结晶器振动装置相比，可以方便地实现多种波形振动、实现连铸过程监督和实时显示振动波形，并能在线修改非振动方式及振动频率和幅值等参数，实现控制过程的平稳过度。二、本课题在国内外的研究现状二、本课题在国内外的研究现状最早的连铸采用的是静止的结晶器2，铸坯直接从结晶器向下拉出，因为铸坯极容易与结晶器壁发生粘结，很难进行正常浇铸，这时人们发现应用润滑油可显著提高润滑效果、降低结晶器摩擦力，但是由于钢水液面及拉坯速度的变化阻止了油膜的形成，从而不会产生明显的润滑效果。为了弄清楚摩擦力的形成原因，人们对静止的结晶器连铸过程的摩擦力进行了测量。测试显示碳含量 0.1%钢的摩擦系数大约只有含碳量 0.4%钢的 1/2-1/3。结晶器振动技术早期只应用于有色金属的浇铸，直到 1949 年，才有 S.Junghans最先将其应用于钢的浇铸，其目的是为了有效的减低铸坯与结晶器的摩擦力。S.Junghans 的这一成果，对推动连铸技术的发展，使其从实验室走向社会工业化起到了极其重要的作用。从结晶器的发展可以看出，由于人们对结晶器振动技术的认识和理解不同，振动技术经历了一个曲折的发展过程，概括起来，大致可以分为三个阶段：1）60 年代及以前的时期。这是连铸技术从无到有，从实验室走向工业化应用的关键时期。连铸技术的出现，引起了冶金工作者的广泛关注，人们纷纷展开实验室研究，为了克服静止结晶器浇铸时出现的粘结漏钢，首先对粘结性漏钢机理进行了研究。由于这种机理认识的不同，相应地发展了各种结晶器振动技术。其中以基于“撕裂-焊合”理论的 3：1 型振动方式占主导地位，因机械制造困难及维护方面的原因，后来发展了基于偏心轮实现的正弦运动。正弦振动具有速度、加速度变化平衡，振动过程无冲击，结构简单，易于制造，安装等优点，加上负滑动理论的不断发展和完善，正弦振动开始得到了广泛的关注。2）70 年代至 80 年代初。 这是连铸技术工业化应用大发展及提高铸坯质量的时期。因为连铸技术与传统的模铸相比有巨大的优越性，所以连铸技术开发成功后迅速地得到了广泛的应用。与振动密切相关的铸坯表面振痕对铸坯表面质量有很大的影响，人们便开始重视振动方式。振痕除通过凹坑形成应力集中外，有时还能在振痕下观察到正偏析。在振痕底部热阻的增加了局部冷却速率，延缓了坯壳的生长，进而局部微观组织粗化，增加了横向裂纹及表面裂纹的敏感性。对奥氏体不锈钢，溢流“钩”中微观组织的粗化加上偏析作用会使铸坯表面振痕深度超过 0.3mm,热轧前必须进行修磨，否则无法热轧。因此，为了改善铸坯表面质量，必须减少振痕深度。通过研究发现，负滑动时间对振痕深度有较大的影响，对于正弦振动，负滑动时间与振动各参数有密切关系。为了减少负滑动时间，以减少振痕深度，提高铸坯表面质量，采用高频率，小振幅振动方式起到了积极作用。3)80 年代后期到 90 年代。连铸技术通过半个世纪的发展，已经逐步走向了成熟，常规产品质量矛盾已经不突出。然而由于炼钢技术的不断完善，炼钢节奏不断加快，炉子出钢量增加，与炼钢及后步工序的轧钢能力相比，已有的连铸机生产能力便成为整个生产过程中的限制环节。广大科技工作者开始寻求提高现有的连铸机生产能力的途径。根据报道，日本的 NKK 早在 80 年代初就开始了提高拉坯速度的高效连铸技术的研究工作。三、本课题的研究内容三、本课题的研究内容1 1、任务及要求、任务及要求四连杆振动机构设计，振幅 12 毫米，振动重量按 800 毫米长结晶器计算，频率100150 之间。2.2.主要内容主要内容（1）调查研究课题研究现况；（2）分析要求，提出方案设计与选定；（3）四杆机构设计与校核；（4）动力传动系统设计；四、本课题的实施方案四、本课题的实施方案1.1. 振动振动机构简介机构简介结晶器的振动是由振动装置来实现的，振动机构是振动装置的核心。结晶器对振动机构的要求主要有两点：一是使结晶器按一定的速度规律振动，二是使结晶器准确地沿着一定的轨迹振动。因为在传统的振动规律如梯形规律、正弦规律的条件下，满足后一个要求比满足前一个要难，所有振动机构一般都是以结晶器振动轨迹的方式来称呼的。2.2.拟定方案拟定方案它是一种双摇杆机构，它的两个摇杆可以装设在连铸机的外弧侧，也可装在内弧侧，如图 4-1 示。后者适用于小方坯连铸机，前者适用于板坯连铸机，便于拆装二冷区的扇形段。当使两摇杆 AD 和 BC 平行且等长时，四连杆振动机构可用于直弧形或立式连铸机。不论是装在铸机的内弧侧还是外弧侧，四连杆机构 ABCD 中的 CD 连杆在某一瞬间的运动是绕瞬心 O 的转动。因此，只要使两摇杆 AD 和 BC 的延长线交于铸机的圆弧中心 O，由于结晶器的振幅与圆弧半径相比较小，因此瞬心位置变化所造成的运动轨迹误差很小。一般在给连铸机圆弧半径、结晶器振幅及四连杆机构参数的合理约束条件下，通过优化设计，能够使板坯连铸机结晶器振动轨迹误差 R0.1mm，小方坯的R0.02mm。图 4-1 四连杆振动机构由于四连杆振动机构的摇杆长度较短，因此结晶器运动的轨迹精度受温度、载荷及加工误差的影响较小。因此，它被广泛应用于各种连铸机。四连杆振动机构的主要缺点是各杆件只做摆动运动，轴承易形成局部磨损。特别是在高频率、小振幅的条件下，将产生较严重的局部磨损。五、本课题的实施进度计划五、本课题的实施进度计划本课题的实施计划如下：1.2015 年 3 月 110 日：调查研究课题研究现况，撰写开题报告；2.2015 年 3 月 10 日3 月 15 日：分析结晶器四连杆振动机构，设计总体方案；3.2015 年 3 月 16 日3 月 20 日：根据总体方案及参数要求，确定四杆机构方案；4.2015 年 3 月 21 日3 月 25 日：设计四杆机构结构尺寸并校核；5.2015 年:3 月 26 日3 月 31 日：设计计算传动系统结构及尺寸；6.2015 年 4 月 1 日4 月 5 日：校核各主要零部件的强度；7.2015 年 4 月 6 日4 月 20 日：绘制结晶器四连杆振动机构的装配图及零件图；8.2015 年 4 月 21 日4 月 31 日：书写毕业设计说明书。参考资料：参考资料：1 任吉堂.连铸连轧理论与实践M.北京：冶金工业出版社，20022 曹悦霞.结晶器振动技术的发展J.河北冶金，2002，06 期3 陈家祥.连续铸钢手册M.北京：冶金工业出版社，1991 年4 李军.包钢薄板连铸机结晶器振动台机构分析J.包钢科技，2004 年 4 月，第 30卷第 2 期：67705 罗振才.炼钢机械M.北京：冶金工业出版社，1982 年，1881896 力能参数部分 1031047 彭文生等.机械设计M.北京：高等教育出版社，2002 年，96156 283370开题报告题 目： 结晶器四连杆振动机构设计 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 职称： 学院院长： 审核日期： 一、概述1.本课题的研究背景及意义结晶器是连铸机的心脏部件。它的主要作用就是对结晶器中的钢水提供快速而且均匀的冷却环境，促使坯壳的快速均匀生长，以形成质量良好的坯壳，保证连铸过程正常而稳定的进行。在浇注钢水时，若结晶器静止不动，坯壳容易与结晶器内壁产生粘结，这就增大了拉坯时的阻力，导致出现坯壳“拉不动”或者钢水被拉漏事故发生，很难进行浇注。而当结晶器以一定的规律振动时，这就能使其内壁获得比较良好的润滑条件，从而减少了摩擦阻力又能防止钢水和结晶器内壁的粘结，同时还可以改善铸坯的表面质量。因为当产生粘结时，振动能够强制脱模，消除粘结。因此使结晶器发生振动是浇注成功的先决条件，同时也是连铸技术发展的一个重要里程碑。正是振动结晶器的发明，工业上才得以实现大规模的应用连铸技术。随着连铸技术的不断发展，结晶器振动技术也在不断的发展和完善。2结晶器转动机构简介在连铸技术的发展过程中，只有采用了结晶器振动装置后，连铸才能成功。结晶器振动的目的是防止拉坯坯壳与结晶器粘结，同时获得良好的铸坯表面，因而结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与铜壁产生粘结，以防止坯壳受到较大的应力，使铸坯表面出现裂纹;而当结晶器向下运动时，借助摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕，这就要求向下的运动速度大于拉坯速度，形成负滑脱。机械振动的振动装置由直流电动机驱动，通过万向联轴器，分两端传动两个蜗轮减速机，其中一端装有可调节轴套，蜗轮减速机后面再通过万向联轴器，连接两个滚动轴承支持的偏心轴，在每个偏心轮处装有带滚动轴承的曲柄，并通过带橡胶轴承的振动连杆支撑振动台，产生振动。在新型连铸生产工艺中，采用带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制是保证连铸生产质量的关键技术之一。国外的应用情况表明，采用连铸结晶器非正弦伺服振动，能够有效地减少铸坯与结晶器间的摩擦力，从而防止坯壳与结晶器粘结而被拉裂，减小铸坯振痕，提高铸坯质量川一9l。带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制装置和传统的结晶器振动装置相比，可以方便地实现多种波形振动、实现连铸过程监督和实时显示振动波形，并能在线修改非振动方式及振动频率和幅值等参数，实现控制过程的平稳过度。二、本课题在国内外的研究现状最早的连铸采用的是静止的结晶器2，铸坯直接从结晶器向下拉出，因为铸坯极容易与结晶器壁发生粘结，很难进行正常浇铸，这时人们发现应用润滑油可显著提高润滑效果、降低结晶器摩擦力，但是由于钢水液面及拉坯速度的变化阻止了油膜的形成，从而不会产生明显的润滑效果。为了弄清楚摩擦力的形成原因，人们对静止的结晶器连铸过程的摩擦力进行了测量。测试显示碳含量0.1%钢的摩擦系数大约只有含碳量0.4%钢的1/2-1/3。结晶器振动技术早期只应用于有色金属的浇铸，直到1949年，才有S.Junghans最先将其应用于钢的浇铸，其目的是为了有效的减低铸坯与结晶器的摩擦力。S.Junghans的这一成果，对推动连铸技术的发展，使其从实验室走向社会工业化起到了极其重要的作用。从结晶器的发展可以看出，由于人们对结晶器振动技术的认识和理解不同，振动技术经历了一个曲折的发展过程，概括起来，大致可以分为三个阶段：1）60年代及以前的时期。这是连铸技术从无到有，从实验室走向工业化应用的关键时期。连铸技术的出现，引起了冶金工作者的广泛关注，人们纷纷展开实验室研究，为了克服静止结晶器浇铸时出现的粘结漏钢，首先对粘结性漏钢机理进行了研究。由于这种机理认识的不同，相应地发展了各种结晶器振动技术。其中以基于“撕裂-焊合”理论的3：1型振动方式占主导地位，因机械制造困难及维护方面的原因，后来发展了基于偏心轮实现的正弦运动。正弦振动具有速度、加速度变化平衡，振动过程无冲击，结构简单，易于制造，安装等优点，加上负滑动理论的不断发展和完善，正弦振动开始得到了广泛的关注。2）70年代至80年代初。 这是连铸技术工业化应用大发展及提高铸坯质量的时期。因为连铸技术与传统的模铸相比有巨大的优越性，所以连铸技术开发成功后迅速地得到了广泛的应用。与振动密切相关的铸坯表面振痕对铸坯表面质量有很大的影响，人们便开始重视振动方式。振痕除通过凹坑形成应力集中外，有时还能在振痕下观察到正偏析。在振痕底部热阻的增加了局部冷却速率，延缓了坯壳的生长，进而局部微观组织粗化，增加了横向裂纹及表面裂纹的敏感性。对奥氏体不锈钢，溢流“钩”中微观组织的粗化加上偏析作用会使铸坯表面振痕深度超过0.3mm,热轧前必须进行修磨，否则无法热轧。因此，为了改善铸坯表面质量，必须减少振痕深度。通过研究发现，负滑动时间对振痕深度有较大的影响，对于正弦振动，负滑动时间与振动各参数有密切关系。为了减少负滑动时间，以减少振痕深度，提高铸坯表面质量，采用高频率，小振幅振动方式起到了积极作用。3)80年代后期到90年代。连铸技术通过半个世纪的发展，已经逐步走向了成熟，常规产品质量矛盾已经不突出。然而由于炼钢技术的不断完善，炼钢节奏不断加快，炉子出钢量增加，与炼钢及后步工序的轧钢能力相比，已有的连铸机生产能力便成为整个生产过程中的限制环节。广大科技工作者开始寻求提高现有的连铸机生产能力的途径。根据报道，日本的NKK早在80年代初就开始了提高拉坯速度的高效连铸技术的研究工作。三、本课题的研究内容1、任务及要求四连杆振动机构设计，振幅12毫米，振动重量按800毫米长结晶器计算，频率100150之间。2.主要内容（1）调查研究课题研究现况；（2）分析要求，提出方案设计与选定；（3）四杆机构设计与校核；（4）动力传动系统设计；四、本课题的实施方案1. 振动机构简介结晶器的振动是由振动装置来实现的，振动机构是振动装置的核心。结晶器对振动机构的要求主要有两点：一是使结晶器按一定的速度规律振动，二是使结晶器准确地沿着一定的轨迹振动。因为在传统的振动规律如梯形规律、正弦规律的条件下，满足后一个要求比满足前一个要难，所有振动机构一般都是以结晶器振动轨迹的方式来称呼的。2.拟定方案它是一种双摇杆机构，它的两个摇杆可以装设在连铸机的外弧侧，也可装在内弧侧，如图4-1示。后者适用于小方坯连铸机，前者适用于板坯连铸机，便于拆装二冷区的扇形段。当使两摇杆AD和BC平行且等长时，四连杆振动机构可用于直弧形或立式连铸机。不论是装在铸机的内弧侧还是外弧侧，四连杆机构ABCD中的CD连杆在某一瞬间的运动是绕瞬心O的转动。因此，只要使两摇杆AD和BC的延长线交于铸机的圆弧中心O，由于结晶器的振幅与圆弧半径相比较小，因此瞬心位置变化所造成的运动轨迹误差很小。一般在给连铸机圆弧半径、结晶器振幅及四连杆机构参数的合理约束条件下，通过优化设计，能够使板坯连铸机结晶器振动轨迹误差R0.1mm，小方坯的R0.02mm。图4-1四连杆振动机构由于四连杆振动机构的摇杆长度较短，因此结晶器运动的轨迹精度受温度、载荷及加工误差的影响较小。因此，它被广泛应用于各种连铸机。四连杆振动机构的主要缺点是各杆件只做摆动运动，轴承易形成局部磨损。特别是在高频率、小振幅的条件下，将产生较严重的局部磨损。五、本课题的实施进度计划本课题的实施计划如下：1.2015年3月110日：调查研究课题研究现况，撰写开题报告；2.2015年3月10日3月15日：分析结晶器四连杆振动机构，设计总体方案；3.2015年3月16日3月20日：根据总体方案及参数要求，确定四杆机构方案；4.2015年3月21日3月25日：设计四杆机构结构尺寸并校核；5.2015年:3月26日3月31日：设计计算传动系统结构及尺寸；6.2015年4月1日4月5日：校核各主要零部件的强度；7.2015年4月6日4月20日：绘制结晶器四连杆振动机构的装配图及零件图；8.2015年4月21日4月31日：书写毕业设计说明书。参考资料：1 任吉堂.连铸连轧理论与实践M.北京：冶金工业出版社，20022 曹悦霞.结晶器振动技术的发展J.河北冶金，2002，06期3 陈家祥.连续铸钢手册M.北京：冶金工业出版社，1991年4 李军.包钢薄板连铸机结晶器振动台机构分析J.包钢科技，2004年4月，第30卷第2期：67705 罗振才.炼钢机械M.北京：冶金工业出版社，1982年，1881896 力能参数部分1031047 彭文生等.机械设计M.北京：高等教育出版社，2002年，96156 283370文文献献综综述述题 目： 结晶器四连杆振动机构设计 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 职称： 学院院长： 审核日期： 一、本课题的研究背景及意义一、本课题的研究背景及意义结晶器是连铸机的心脏部件。它的主要作用就是对结晶器中的钢水提供快速而且均匀的冷却环境，促使坯壳的快速均匀生长，以形成质量良好的坯壳，保证连铸过程正常而稳定的进行。在浇注钢水时，若结晶器静止不动，坯壳容易与结晶器内壁产生粘结，这就增大了拉坯时的阻力，导致出现坯壳“拉不动”或者钢水被拉漏事故发生，很难进行浇注。而当结晶器以一定的规律振动时，这就能使其内壁获得比较良好的润滑条件，从而减少了摩擦阻力又能防止钢水和结晶器内壁的粘结，同时还可以改善铸坯的表面质量。因为当产生粘结时，振动能够强制脱模，消除粘结。因此使结晶器发生振动是浇注成功的先决条件，同时也是连铸技术发展的一个重要里程碑。正是振动结晶器的发明，工业上才得以实现大规模的应用连铸技术。随着连铸技术的不断发展，结晶器振动技术也在不断的发展和完善。二结晶器振动机构简介二结晶器振动机构简介在连铸技术的发展过程中，只有采用了结晶器振动装置后，连铸才能成功。结晶器振动的目的是防止拉坯坯壳与结晶器粘结，同时获得良好的铸坯表面，因而结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与铜壁产生粘结，以防止坯壳受到较大的应力，使铸坯表面出现裂纹;而当结晶器向下运动时，借助摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕，这就要求向下的运动速度大于拉坯速度，形成负滑脱。机械振动的振动装置由直流电动机驱动，通过万向联轴器，分两端传动两个蜗轮减速机，其中一端装有可调节轴套，蜗轮减速机后面再通过万向联轴器，连接两个滚动轴承支持的偏心轴，在每个偏心轮处装有带滚动轴承的曲柄，并通过带橡胶轴承的振动连杆支撑振动台，产生振动。在新型连铸生产工艺中，采用带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制是保证连铸生产质量的关键技术之一。国外的应用情况表明，采用连铸结晶器非正弦伺服振动，能够有效地减少铸坯与结晶器间的摩擦力，从而防止坯壳与结晶器粘结而被拉裂，减小铸坯振痕，提高铸坯质量川一9l。带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制装置和传统的结晶器振动装置相比，可以方便地实现多种波形振动、实现连铸过程监督和实时显示振动波形，并能在线修改非振动方式及振动频率和幅值等参数，实现控制过程的平稳过度。三、结晶器振动规律的演变三、结晶器振动规律的演变结晶器振动技术的发展过程来看，结晶器振动技术先后经历了矩形速度规律、梯形速度规律值到目前应用最广泛的正弦振动规律以及近几年更为先进的非正弦振动规律。结晶器振动速度随时间的变化规律即为结晶器振动规律，结晶器振动规律是结晶器振动技术中最基本的内容。因为从结晶器振动技术发展的历史过程来看，每当结晶器采用了一种新的振动规律时，新的振动规律都较过去的振动规律更为合理，而且都对铸坯的连续浇注、铸坯的表面质量及拉坯速度的提高产生了重大的影响。(1)矩形速度规律从结晶器振动技术发展历史来看，矩形速度规律是最早出现的一种结晶器振动方式，如图 2-1 中的曲线 1 所示即为它速度变化规律3。矩形速度规律的主要特点是:结晶器在向下振动时与拉坯速度相同，即结晶器与铸坯做同步运动，然后结晶器又以3 倍的拉坯速度向上运动。其表达式如下：svfc43式中：结晶器振动频率 cpmf S振幅 mm 拉坯速度 mm/mincv图 2-1 矩形振动规律生产实践证明，矩形振动方式对铸坯的脱模是有效的，相比静止不动的结晶器，这种振动方式大大提高了铸坯的表面质量，提高了连铸的生产效率，在早期得到广泛应用。但此种振动方式的存在的缺点是:该振动规律的实现是用凸轮来实现的，但是凸轮的加工制造比较麻烦;为了保证结晶器与铸坯之间速度严格的同步运动，结晶器振动机构与拉坯机构之间要实行严格的电器连锁;结晶器振动速度在上升和下降时的转折点处变化很大，其加速度在理论上等于无穷大。虽然凸轮曲线在上升和下降之间有过渡连接曲线使结晶器振动的加速度达不到无穷大，但是仍然很大。过大加速度对铸坯的表面质量和振动系统的正常运转都是不利的，将对设备产生强大的冲击，因而也不能采用高频率振动方式。(2)梯形速度规律梯形速度规律是在矩形速度规律的基础上进行了一些改进，如图 2-2 中的曲线 2所示即为梯形速度变化规律。梯形速度规律的主要特点是:结晶器在向下振动的过程中有一段较长时间其速度略大于铸坯的拉坯速速，即现在所称的“负滑动运动”。负滑动运动可以在坯壳中产生压应力，可以使结晶器里已经断裂的坯壳被压合，并且能够使粘结在结晶器内壁上的坯壳强制脱模;从图 1.1 中曲线 2 可以看出结晶器振动速度在上升和下降的转折点处，变化比较缓和，这将有利于提高结晶器振动的平稳性。生产实践证明，梯形速度规律是一种相对比较好的振动规律，因此这种振动规律被使用了许多年。后来才被更为合理的正弦振动规律所取代。(3)正弦速度规律正弦速度规律如图 2-2 的曲线所示(正弦速度与余弦速度相同)。之所以选择正弦规律的主要原因有两个:一是正弦速度规律打破了前两种速度振动规律结晶器和铸坯之间有一定的速度关系的框架，重点发挥结晶器的脱模作用;二是速度规律的实现用偏心轮取代了之前使用的凸轮。图 2-2 正弦和非正弦振动规律结晶器振动的正弦速度规律曲线的数学表达式为：tffhvm602sin1000式中 结晶器运动的速度 m/minmvh振动冲程（俩倍振幅）， mm振动频率， 1/minf从图 2-2 中的曲线可以看出正弦速度规律的主要特点如下：1)结晶器与铸坯之间没有同步运动阶段，但结晶器仍然有一小段负滑动运动，这有利于拉裂坯壳的“愈合”和粘结坯壳的脱模。2)由于结晶器振动速度是按正弦曲线变化，其加速度就是按照余弦曲线变化的。因此速度与加速度的变化都很平稳，这也使结晶器的振动很平稳。3)由于结晶器振动的加速度较小，因此可以采用较高频率的振动，这有利于消除坯壳与结晶器壁的粘结，也就提高了结晶器的脱模作用。4)结晶器正弦振动规律是用偏心机构来实现的，采用偏心机构比凸轮机构具有加工制造容易、运动精度高、润滑密封方便、易于采用高频振动的优点。基于正弦振动规律上述的优点，它是目前国内外应用最为广泛的一种结晶器振动规律。它在方坯、板坯及薄板坯连铸机上都有最广泛的应用。 (4)非正弦速度规律如图 2-2 的非正弦速度规律4。它是近年来出现的一种新型振动方式。非正弦速度规律主要特点是:负滑动时间比较短，这有利于减轻铸坯表面振动痕迹的深度，提高铸坯表面质量;较长的正滑动时间可增加保护渣的消耗量，有利于提高结晶器的润滑条件，减小拉坯阻力;结晶器向上振动速度与拉坯速度之差较小，有利于减小结晶器施加给铸坯向上作用的摩擦力，即可减小坯壳中的拉应力，减小铸坯拉裂事故的发生。这些都有利于拉坯速度的提高，有利于连铸生产效率的提高。四、结晶振动机构国内外的研究现状四、结晶振动机构国内外的研究现状最早的连铸采用的是静止的结晶器2，铸坯直接从结晶器向下拉出，因为铸坯极容易与结晶器壁发生粘结，很难进行正常浇铸，这时人们发现应用润滑油可显著提高润滑效果、降低结晶器摩擦力，但是由于钢水液面及拉坯速度的变化阻止了油膜的形成，从而不会产生明显的润滑效果。为了弄清楚摩擦力的形成原因，人们对静止的结晶器连铸过程的摩擦力进行了测量。测试显示碳含量 0.1%钢的摩擦系数大约只有含碳量 0.4%钢的 1/2-1/3。结晶器振动技术早期只应用于有色金属的浇铸，直到 1949 年，才有 S.Junghans最先将其应用于钢的浇铸，其目的是为了有效的减低铸坯与结晶器的摩擦力。S.Junghans 的这一成果，对推动连铸技术的发展，使其从实验室走向社会工业化起到了极其重要的作用。从结晶器的发展可以看出，由于人们对结晶器振动技术的认识和理解不同，振动技术经历了一个曲折的发展过程，概括起来，大致可以分为三个阶段：1）60 年代及以前的时期。这是连铸技术从无到有，从实验室走向工业化应用的关键时期。连铸技术的出现，引起了冶金工作者的广泛关注，人们纷纷展开实验室研究，为了克服静止结晶器浇铸时出现的粘结漏钢，首先对粘结性漏钢机理进行了研究。由于这种机理认识的不同，相应地发展了各种结晶器振动技术。其中以基于“撕裂-焊合”理论的 3：1 型振动方式占主导地位，因机械制造困难及维护方面的原因，后来发展了基于偏心轮实现的正弦运动。正弦振动具有速度、加速度变化平衡，振动过程无冲击，结构简单，易于制造，安装等优点，加上负滑动理论的不断发展和完善，正弦振动开始得到了广泛的关注。2）70 年代至 80 年代初。 这是连铸技术工业化应用大发展及提高铸坯质量的时期。因为连铸技术与传统的模铸相比有巨大的优越性，所以连铸技术开发成功后迅速地得到了广泛的应用。与振动密切相关的铸坯表面振痕对铸坯表面质量有很大的影响，人们便开始重视振动方式。振痕除通过凹坑形成应力集中外，有时还能在振痕下观察到正偏析。在振痕底部热阻的增加了局部冷却速率，延缓了坯壳的生长，进而局部微观组织粗化，增加了横向裂纹及表面裂纹的敏感性。对奥氏体不锈钢，溢流“钩”中微观组织的粗化加上偏析作用会使铸坯表面振痕深度超过 0.3mm,热轧前必须进行修磨，否则无法热轧。因此，为了改善铸坯表面质量，必须减少振痕深度。通过研究发现，负滑动时间对振痕深度有较大的影响，对于正弦振动，负滑动时间与振动各参数有密切关系。为了减少负滑动时间，以减少振痕深度，提高铸坯表面质量，采用高频率，小振幅振动方式起到了积极作用。3)80 年代后期到 90 年代。连铸技术通过半个世纪的发展，已经逐步走向了成熟，常规产品质量矛盾已经不突出。然而由于炼钢技术的不断完善，炼钢节奏不断加快，炉子出钢量增加，与炼钢及后步工序的轧钢能力相比，已有的连铸机生产能力便成为整个生产过程中的限制环节。广大科技工作者开始寻求提高现有的连铸机生产能力的途径。根据报道，日本的 NKK 早在 80 年代初就开始了提高拉坯速度的高效连铸技术的研究工作。参考资料：参考资料：1 任吉堂.连铸连轧理论与实践M.北京：冶金工业出版社，20022 曹悦霞.结晶器振动技术的发展J.河北冶金，2002，06 期3 陈家祥.连续铸钢手册M.北京：冶金工业出版社，1991 年4 李军.包钢薄板连铸机结晶器振动台机构分析J.包钢科技，2004 年 4 月，第 30卷第 2 期：67705 罗振才.炼钢机械M.北京：冶金工业出版社，1982 年，1881896 力能参数部分 1031047 彭文生等.机械设计M.北京：高等教育出版社，2002 年，96156 283370文献综述题 目： 结晶器四连杆振动机构设计 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 职称： 学院院长： 审核日期： 一、本课题的研究背景及意义结晶器是连铸机的心脏部件。它的主要作用就是对结晶器中的钢水提供快速而且均匀的冷却环境，促使坯壳的快速均匀生长，以形成质量良好的坯壳，保证连铸过程正常而稳定的进行。在浇注钢水时，若结晶器静止不动，坯壳容易与结晶器内壁产生粘结，这就增大了拉坯时的阻力，导致出现坯壳“拉不动”或者钢水被拉漏事故发生，很难进行浇注。而当结晶器以一定的规律振动时，这就能使其内壁获得比较良好的润滑条件，从而减少了摩擦阻力又能防止钢水和结晶器内壁的粘结，同时还可以改善铸坯的表面质量。因为当产生粘结时，振动能够强制脱模，消除粘结。因此使结晶器发生振动是浇注成功的先决条件，同时也是连铸技术发展的一个重要里程碑。正是振动结晶器的发明，工业上才得以实现大规模的应用连铸技术。随着连铸技术的不断发展，结晶器振动技术也在不断的发展和完善。二结晶器振动机构简介在连铸技术的发展过程中，只有采用了结晶器振动装置后，连铸才能成功。结晶器振动的目的是防止拉坯坯壳与结晶器粘结，同时获得良好的铸坯表面，因而结晶器向上运动时，减少新生的坯壳与铜壁产生粘结，以防止坯壳受到较大的应力，使铸坯表面出现裂纹;而当结晶器向下运动时，借助摩擦，在坯壳上施加一定的压力，愈合结晶器上升时拉出的裂痕，这就要求向下的运动速度大于拉坯速度，形成负滑脱。机械振动的振动装置由直流电动机驱动，通过万向联轴器，分两端传动两个蜗轮减速机，其中一端装有可调节轴套，蜗轮减速机后面再通过万向联轴器，连接两个滚动轴承支持的偏心轴，在每个偏心轮处装有带滚动轴承的曲柄，并通过带橡胶轴承的振动连杆支撑振动台，产生振动。在新型连铸生产工艺中，采用带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制是保证连铸生产质量的关键技术之一。国外的应用情况表明，采用连铸结晶器非正弦伺服振动，能够有效地减少铸坯与结晶器间的摩擦力，从而防止坯壳与结晶器粘结而被拉裂，减小铸坯振痕，提高铸坯质量川一9l。带有数字波形发生器的结晶器电液伺服振动控制装置和传统的结晶器振动装置相比，可以方便地实现多种波形振动、实现连铸过程监督和实时显示振动波形，并能在线修改非振动方式及振动频率和幅值等参数，实现控制过程的平稳过度。三、结晶器振动规律的演变结晶器振动技术的发展过程来看，结晶器振动技术先后经历了矩形速度规律、梯形速度规律值到目前应用最广泛的正弦振动规律以及近几年更为先进的非正弦振动规律。结晶器振动速度随时间的变化规律即为结晶器振动规律，结晶器振动规律是结晶器振动技术中最基本的内容。因为从结晶器振动技术发展的历史过程来看，每当结晶器采用了一种新的振动规律时，新的振动规律都较过去的振动规律更为合理，而且都对铸坯的连续浇注、铸坯的表面质量及拉坯速度的提高产生了重大的影响。(1)矩形速度规律从结晶器振动技术发展历史来看，矩形速度规律是最早出现的一种结晶器振动方式，如图2-1中的曲线1所示即为它速度变化规律3。矩形速度规律的主要特点是:结晶器在向下振动时与拉坯速度相同，即结晶器与铸坯做同步运动，然后结晶器又以3倍的拉坯速度向上运动。其表达式如下：式中：结晶器振动频率 cpm S振幅 mm 拉坯速度 mm/min图 2-1 矩形振动规律生产实践证明，矩形振动方式对铸坯的脱模是有效的，相比静止不动的结晶器，这种振动方式大大提高了铸坯的表面质量，提高了连铸的生产效率，在早期得到广泛应用。但此种振动方式的存在的缺点是:该振动规律的实现是用凸轮来实现的，但是凸轮的加工制造比较麻烦;为了保证结晶器与铸坯之间速度严格的同步运动，结晶器振动机构与拉坯机构之间要实行严格的电器连锁;结晶器振动速度在上升和下降时的转折点处变化很大，其加速度在理论上等于无穷大。虽然凸轮曲线在上升和下降之间有过渡连接曲线使结晶器振动的加速度达不到无穷大，但是仍然很大。过大加速度对铸坯的表面质量和振动系统的正常运转都是不利的，将对设备产生强大的冲击，因而也不能采用高频率振动方式。(2)梯形速度规律梯形速度规律是在矩形速度规律的基础上进行了一些改进，如图2-2中的曲线2所示即为梯形速度变化规律。梯形速度规律的主要特点是:结晶器在向下振动的过程中有一段较长时间其速度略大于铸坯的拉坯速速，即现在所称的“负滑动运动”。负滑动运动可以在坯壳中产生压应力，可以使结晶器里已经断裂的坯壳被压合，并且能够使粘结在结晶器内壁上的坯壳强制脱模;从图1.1中曲线2可以看出结晶器振动速度在上升和下降的转折点处，变化比较缓和，这将有利于提高结晶器振动的平稳性。生产实践证明，梯形速度规律是一种相对比较好的振动规律，因此这种振动规律被使用了许多年。后来才被更为合理的正弦振动规律所取代。(3)正弦速度规律正弦速度规律如图2-2的曲线所示(正弦速度与余弦速度相同)。之所以选择正弦规律的主要原因有两个:一是正弦速度规律打破了前两种速度振动规律结晶器和铸坯之间有一定的速度关系的框架，重点发挥结晶器的脱模作用;二是速度规律的实现用偏心轮取代了之前使用的凸轮。图2-2 正弦和非正弦振动规律结晶器振动的正弦速度规律曲线的数学表达式为：式中 结晶器运动的速度 m/minh振动冲程（俩倍振幅）， mm振动频率， 1/min从图2-2中的曲线可以看出正弦速度规律的主要特点如下：1)结晶器与铸坯之间没有同步运动阶段，但结晶器仍然有一小段负滑动运动，这有利于拉裂坯壳的“愈合”和粘结坯壳的脱模。2)由于结晶器振动速度是按正弦曲线变化，其加速度就是按照余弦曲线变化的。因此速度与加速度的变化都很平稳，这也使结晶器的振动很平稳。3)由于结晶器振动的加速度较小，因此可以采用较高频率的振动，这有利于消除坯壳与结晶器壁的粘结，也就提高了结晶器的脱模作用。4)结晶器正弦振动规律是用偏心机构来实现的，采用偏心机构比凸轮机构具有加工制造容易、运动精度高、润滑密封方便、易于采用高频振动的优点。基于正弦振动规律上述的优点，它是目前国内外应用最为广泛的一种结晶器振动规律。它在方坯、板坯及薄板坯连铸机上都有最广泛的应用。 (4)非正弦速度规律如图2-2的非正弦速度规律4。它是近年来出现的一种新型振动方式。非正弦速度规律主要特点是:负滑动时间比较短，这有利于减轻铸坯表面振动痕迹的深度，提高铸坯表面质量;较长的正滑动时间可增加保护渣的消耗量，有利于提高结晶器的润滑条件，减小拉坯