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5张CAD图纸+说明书完整资料 结晶器 齿轮 差动 振动器 设计 CAD 图纸 说明书 完整 资料

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开开题题报报告告题 目： 结晶器齿轮差动振动器设计 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结晶器振动器简介结晶器振动器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。2.2. 结晶器振动器的发展结晶器振动器的发展最初的连铸机结晶器是静止不动的，在拉坯的过程中坯壳很容易与结晶器内壁产生粘结，从而出现坯壳“拉不动”或拉漏钢水的事故发生。因此，静止不动的结晶器限制了连铸生产的工业化发展。直到 1933 年现代连铸的奠基人一德国的西格弗里德容汉斯开发了结晶器振动装置，并成功地将它应用于有色金属黄铜的连铸。1949 年 S容汉斯的合伙人美国的艾尔文罗西(Irving Rossi )获得了容汉斯结晶器振动技术专利的使用权，并首次在美国约阿勒德隆钢公司厂的一台方坯连铸试验机上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被西德曼内斯(Mannesmann)公司胡金根厂的一台连续铸钢试验连铸机上成功应用结晶器振动技术在这两台连铸机上的成功应用，为结晶器振动技术的广泛应用打下了坚实的基础。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继续日本将液压伺服振动结晶器应用于连铸之后，法国 IRSID2与 CLECIM 合作进行了相应的研究工作。于 1987 年公布了其实验结果。研究结果表明，应用非正弦振动可以有效地减少结晶器内的摩擦力，使振痕深度减轻，铸坯表面质量得以明显改善。在前面实验的基础上，IRSID 与 CLECIM 又新设计制造了两台液压振动工业实验装置，分别安装在了索拉克厂的流板坯连铸机的 2 号机和 Unimecal Normandie 厂的8 流小方坯连铸机的一流上。首先他们在这两个装置上采用了与机械振动系统相同的正弦波形及控制方式，应用于各自的铸机上进行长期的工业试验。结果表明铸坯表面质量和机械振动系统相同，同时也验证了液压振动系统的可靠性。随后在 SOLLAC 厂进行了非正弦振动实验，其金相分析结果表明，生产的低碳钢的振痕深度至少减少了25%,在 UN 厂，虽然他们应用液压振动仍进行了正弦振动试验，但是在控制上对正弦振动模型进行了优化控制，结果表明，低碳钢方坯的表面缺陷减少了 75%。CLECIM 后来又为 SOLLAC 厂设计制造了一台工业性液压振动装置，采用全数字控制方式，在控制上具有更大的灵活性和适应性。该设备液压源压力为 18Mpa，电动机功率为 110KW，于 1993 年 3 月安装在 SOLLAC 厂 2 号板坯连铸机上，目前该连铸机主要生产超低碳钢，C 含量为 0.025%及小于 0.01%。生产结果表明，应用非正弦振动，其振痕深度比用正弦振动至少减少了 30%，并且可以减少凝固钩的数量，显著减少皮下缺陷，从而大大提高了最后轧制成品的表面质量。现在，该厂一直采用给正弦振动进行生产，并计划改造另一流板坯振动系统。英国的 Stocksbridge 工程钢厂的圆方坯连铸机主要生产特殊钢，应用液压振动改造后，生产实践表明，用液压非正弦振动系统不仅可以减少振痕深度，减少卷渣，提高铸坯表面质量，而且该厂的漏钢率也从原来的 3%下降到了 1%。与此同时，德马克公司在阿维迪薄板坯连铸机上，开发成功了薄板坯液压振动系统。日本住友在其 90-120mm1000mm 试验连铸机上采用了液压振动技术，起普碳钢的试验拉速为 5m/min；中碳钢等钢种的试验拉速为 3m/min。奥钢联已经在其薄板坯连铸机上，卢森堡则在其方坯以异形坯连铸机上开始装备液压振动系统，并开始了自带振动系统的结晶器的研制。另外，日本神户、新日铁、英国 ECSC 等都相继开始液压振动的研究。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、任务及要求结晶器齿轮差动振动器设计，振幅 12 毫米，震动重量按 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）齿轮差动设计与校核；（4）动力传动系统设计；四、本课题的实施方案四、本课题的实施方案差动齿轮振动机构是我国 60 年代中期开发并应用于生产的弧线轨迹振动机构。结晶器固定在由弹簧支撑的振动框架上，用凸轮或偏心轮强迫框架下降，利用弹簧的反力使其上升。振动框架的内、外弧侧面，装有齿条，分别与节圆半径相等的小齿轮相啮合。装在小齿轮轴上的扇形齿轮有不同的节圆半径，内弧侧的节园半径比较大，相互啮合的扇形齿轮摆动时，就时与其相连的两个小齿轮曳不一样，因而可使结晶器产生弧线运动，由于它结构复杂，齿轮和导向件磨损较严重等原因而未被得到推广。但差动原理却在后来的四偏心结结机构上得到了应用。其结构如图 4-1 所示。图 4-1 差动式振动机构 在结晶器的振动框架 1 上，固定有导轨和齿条 2，在距离为 A 的两侧装有两根长轴 3，轴支撑在轴承 12 上，轴上装有齿轮 4 和导轮 5，以及不同节圆半径的扇形齿轮6 及 7.，在振动框架 1 两端还装着导向块 8，在扇形齿轮 6 上装有连杆 9，和与传动机构相连的偏心轮 10，振动框架 1 下面还支撑有弹簧 11，目的是平衡一部分负荷并使振动框架 1 产生一个向上的恢复力，两个轴 3 就产生反复的转动，齿轮 4 厕通过齿条啮合关系使振动框架 1 产生振动，但由于扇形齿轮 6 和 7 的节圆半径不同，所以两侧齿轮 4 的角速度也不同，则振动框架将产生弧线振动。圆弧半径为 R，框架 1 两侧齿条节线间距离为 W，两齿轮 4 的中心距为 A，节圆半径为，扇形齿轮 6 和 7 的节圆半径为、，则：4R5R3R 42AWR53RRA30. 550. 5RRWRRW正确的选择 W、A 及、的值，便可以得到要求的 R 值。5R3R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：分析结晶器齿轮差动振动器，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，确定齿轮差动方案；4.2015 年 3 月 21 日3 月 25 日：设计齿轮差结构尺寸并校核；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：绘制结晶器齿轮差动振动器的装配图及零件图；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 骆涵秀, 李世伦, 朱捷等. 机电控制M . 杭州:浙江大学出版社, 1994.2 李运华, 王占林, 陈栋梁, 等. 连铸机结晶器电液伺服振动波形系统的开发研制. 机床与液压,1998 3 李宪奎, 张德明, 曾宪武. 结晶器非正弦振动的研就铁,1998 ,33(11) :26294 方一鸣, 王洪瑞, 赵现朝, 等. STD 工控机在可逆冷轧机厚控系统中的应用. 冶金自动化,1998 ,22(4) :16185 田乃媛 薄板坯连铸连轧M1 北京:冶金工业出版社,19986 杨拉道，谢东钢.常规板坯连铸技术M.冶金工业出版社.20027 李宪奎，张德明.连铸结晶器振动技术M.冶金工业出版社.20008 时彦林，李鹏飞.结晶器振动技术的发展J.天津冶金.2006.2开题报告题 目： 结晶器齿轮差动振动器设计 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结晶器振动器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。2. 结晶器振动器的发展最初的连铸机结晶器是静止不动的，在拉坯的过程中坯壳很容易与结晶器内壁产生粘结，从而出现坯壳“拉不动”或拉漏钢水的事故发生。因此，静止不动的结晶器限制了连铸生产的工业化发展。直到1933年现代连铸的奠基人一德国的西格弗里德?容汉斯开发了结晶器振动装置，并成功地将它应用于有色金属黄铜的连铸。1949年S?容汉斯的合伙人美国的艾尔文?罗西(Irving Rossi )获得了容汉斯结晶器振动技术专利的使用权，并首次在美国约阿?勒德隆钢公司厂的一台方坯连铸试验机上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被西德曼内斯(Mannesmann)公司胡金根厂的一台连续铸钢试验连铸机上成功应用结晶器振动技术在这两台连铸机上的成功应用，为结晶器振动技术的广泛应用打下了坚实的基础。二、本课题在国内外的研究现状继续日本将液压伺服振动结晶器应用于连铸之后，法国IRSID2与CLECIM合作进行了相应的研究工作。于1987年公布了其实验结果。研究结果表明，应用非正弦振动可以有效地减少结晶器内的摩擦力，使振痕深度减轻，铸坯表面质量得以明显改善。在前面实验的基础上，IRSID与CLECIM又新设计制造了两台液压振动工业实验装置，分别安装在了索拉克厂的流板坯连铸机的2号机和Unimecal Normandie厂的8流小方坯连铸机的一流上。首先他们在这两个装置上采用了与机械振动系统相同的正弦波形及控制方式，应用于各自的铸机上进行长期的工业试验。结果表明铸坯表面质量和机械振动系统相同，同时也验证了液压振动系统的可靠性。随后在SOLLAC厂进行了非正弦振动实验，其金相分析结果表明，生产的低碳钢的振痕深度至少减少了25%,在UN厂，虽然他们应用液压振动仍进行了正弦振动试验，但是在控制上对正弦振动模型进行了优化控制，结果表明，低碳钢方坯的表面缺陷减少了75%。CLECIM后来又为SOLLAC厂设计制造了一台工业性液压振动装置，采用全数字控制方式，在控制上具有更大的灵活性和适应性。该设备液压源压力为18Mpa，电动机功率为110KW，于1993年3月安装在SOLLAC厂2号板坯连铸机上，目前该连铸机主要生产超低碳钢，C含量为0.025%及小于0.01%。生产结果表明，应用非正弦振动，其振痕深度比用正弦振动至少减少了30%，并且可以减少凝固钩的数量，显著减少皮下缺陷，从而大大提高了最后轧制成品的表面质量。现在，该厂一直采用给正弦振动进行生产，并计划改造另一流板坯振动系统。英国的Stocksbridge工程钢厂的圆方坯连铸机主要生产特殊钢，应用液压振动改造后，生产实践表明，用液压非正弦振动系统不仅可以减少振痕深度，减少卷渣，提高铸坯表面质量，而且该厂的漏钢率也从原来的3%下降到了1%。与此同时，德马克公司在阿维迪薄板坯连铸机上，开发成功了薄板坯液压振动系统。日本住友在其90-120mm1000mm试验连铸机上采用了液压振动技术，起普碳钢的试验拉速为5m/min；中碳钢等钢种的试验拉速为3m/min。奥钢联已经在其薄板坯连铸机上，卢森堡则在其方坯以异形坯连铸机上开始装备液压振动系统，并开始了自带振动系统的结晶器的研制。另外，日本神户、新日铁、英国ECSC等都相继开始液压振动的研究。三、本课题的研究内容1、任务及要求结晶器齿轮差动振动器设计，振幅12毫米，震动重量按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）齿轮差动设计与校核；（4）动力传动系统设计；四、本课题的实施方案差动齿轮振动机构是我国60年代中期开发并应用于生产的弧线轨迹振动机构。结晶器固定在由弹簧支撑的振动框架上，用凸轮或偏心轮强迫框架下降，利用弹簧的反力使其上升。振动框架的内、外弧侧面，装有齿条，分别与节圆半径相等的小齿轮相啮合。装在小齿轮轴上的扇形齿轮有不同的节圆半径，内弧侧的节园半径比较大，相互啮合的扇形齿轮摆动时，就时与其相连的两个小齿轮曳不一样，因而可使结晶器产生弧线运动，由于它结构复杂，齿轮和导向件磨损较严重等原因而未被得到推广。但差动原理却在后来的四偏心结结机构上得到了应用。其结构如图4-1所示。图4-1差动式振动机构 在结晶器的振动框架1上，固定有导轨和齿条2，在距离为A的两侧装有两根长轴3，轴支撑在轴承12上，轴上装有齿轮4和导轮5，以及不同节圆半径的扇形齿轮6及7.，在振动框架1两端还装着导向块8，在扇形齿轮6上装有连杆9，和与传动机构相连的偏心轮10，振动框架1下面还支撑有弹簧11，目的是平衡一部分负荷并使振动框架1产生一个向上的恢复力，两个轴3就产生反复的转动，齿轮4厕通过齿条啮合关系使振动框架1产生振动，但由于扇形齿轮6和7的节圆半径不同，所以两侧齿轮4的角速度也不同，则振动框架将产生弧线振动。圆弧半径为R，框架1两侧齿条节线间距离为W，两齿轮4的中心距为A，节圆半径为，扇形齿轮6和7的节圆半径为、，则： 正确的选择W、A及、的值，便可以得到要求的R值。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：分析结晶器齿轮差动振动器，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，确定齿轮差动方案；4.2015年3月21日3月25日：设计齿轮差结构尺寸并校核；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：绘制结晶器齿轮差动振动器的装配图及零件图；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 骆涵秀, 李世伦, 朱捷等. 机电控制M . 杭州:浙江大学出版社, 1994.2 李运华, 王占林, 陈栋梁, 等. 连铸机结晶器电液伺服振动波形系统的开发研制. 机床与液压,1998 3 李宪奎, 张德明, 曾宪武. 结晶器非正弦振动的研就铁,1998 ,33(11) :26294 方一鸣, 王洪瑞, 赵现朝, 等. STD 工控机在可逆冷轧机厚控系统中的应用. 冶金自动化,1998 ,22(4) :16185 田乃媛 薄板坯连铸连轧M1 北京:冶金工业出版社,19986 杨拉道，谢东钢.常规板坯连铸技术M.冶金工业出版社.20027 李宪奎，张德明.连铸结晶器振动技术M.冶金工业出版社.20008 时彦林，李鹏飞.结晶器振动技术的发展J.天津冶金.2006.2文文献献综综述述题 目： 结晶器齿轮差动振动器设计 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： 1一、结晶器应用领域一、结晶器应用领域1.1.连铸机机型分类，特点及演变连铸机机型分类，特点及演变目前连铸机已在钢厂广泛采用，形式多种，用途各异。对连铸机的叫法也很不一致。现按一般习惯介绍连铸机的分类方法：(1)接连铸机外形分类有：立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、超低头(椭圆形)连铸机、水平连铸机，轮式连铸机等。(2)按浇注铸坯断面分类有表表 1 国国 内内 连连 铸铸 机机 统统 计计机型 台数/台 流数/流 年产能/万 t 说明 小方坯 211 783 8983.50 150mm150mm 方、矩坯 218 781 9902 150mm150mm 板坯 91 120 8383 板方兼用者按板坯计 薄板坯 10 10 1262 薄板坯连铸连轧 圆坯 20 52 511.25 以生产圆坯为主者按圆坯 异型坯 1 3 63 合计 551 1749 29204.75 有几家方案未确定者（如广东、福建等）尚未计入 (3) 按拉速分类有：高拉速连铸机和低拉速连铸机。它们的主要区别在于：高拉速时铸坯带液芯矫直，低拉速时铸坯全凝固矫直。(4)按钢水静压头分类：静压力较大的叫高头型连铸机如立式、立弯式连铸机。静压力较小的叫低头连铸机如弧形、椭圆、水平连铸机。2.2.连续铸钢的工艺流程及设备连续铸钢的工艺流程及设备 图 1-1 炼钢生产工艺流程简图2图 1-2 连铸工艺图二、结晶器振动器简介二、结晶器振动器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、结晶器振动器的发展三、结晶器振动器的发展最初的连铸机结晶器是静止不动的，在拉坯的过程中坯壳很容易与结晶器内壁产生粘结，从而出现坯壳“拉不动”或拉漏钢水的事故发生。因此，静止不动的结晶器限制了连铸生产的工业化发展。直到 1933 年现代连铸的奠基人一德国的西格弗里德容汉斯开发了结晶器振动装置，并成功地将它应用于有色金属黄铜的连铸。1949 年 S容汉斯的合伙人美国的艾尔文罗西(Irving Rossi )获得了容汉斯结晶器振动技术专利的使用权，并首次在美国约阿勒德隆钢公司厂的一台方坯连铸试验机3上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被西德曼内斯(Mannesmann)公司胡金根厂的一台连续铸钢试验连铸机上成功应用结晶器振动技术在这两台连铸机上的成功应用，为结晶器振动技术的广泛应用打下了坚实的基础。四、结晶器振动器国内外的研究现状四、结晶器振动器国内外的研究现状继续日本将液压伺服振动结晶器应用于连铸之后，法国 IRSID2与 CLECIM 合作进行了相应的研究工作。于 1987 年公布了其实验结果。研究结果表明，应用非正弦振动可以有效地减少结晶器内的摩擦力，使振痕深度减轻，铸坯表面质量得以明显改善。在前面实验的基础上，IRSID 与 CLECIM 又新设计制造了两台液压振动工业实验装置，分别安装在了索拉克厂的流板坯连铸机的 2 号机和 Unimecal Normandie 厂的 8 流小方坯连铸机的一流上。首先他们在这两个装置上采用了与机械振动系统相同的正弦波形及控制方式，应用于各自的铸机上进行长期的工业试验。结果表明铸坯表面质量和机械振动系统相同，同时也验证了液压振动系统的可靠性。随后在 SOLLAC 厂进行了非正弦振动实验，其金相分析结果表明，生产的低碳钢的振痕深度至少减少了 25%,在 UN厂，虽然他们应用液压振动仍进行了正弦振动试验，但是在控制上对正弦振动模型进行了优化控制，结果表明，低碳钢方坯的表面缺陷减少了 75%。CLECIM 后来又为 SOLLAC 厂设计制造了一台工业性液压振动装置，采用全数字控制方式，在控制上具有更大的灵活性和适应性。该设备液压源压力为 18Mpa，电动机功率为 110KW，于 1993 年 3 月安装在 SOLLAC 厂 2 号板坯连铸机上，目前该连铸机主要生产超低碳钢，C 含量为 0.025%及小于 0.01%。生产结果表明，应用非正弦振动，其振痕深度比用正弦振动至少减少了 30%，并且可以减少凝固钩的数量，显著减少皮下缺陷，从而大大提高了最后轧制成品的表面质量。现在，该厂一直采用给正弦振动进行生产，并计划改造另一流板坯振动系统。英国的 Stocksbridge 工程钢厂的圆方坯连铸机主要生产特殊钢，应用液压振动改造后，生产实践表明，用液压非正弦振动系统不仅可以减少振痕深度，减少卷渣，提高铸坯表面质量，而且该厂的漏钢率也从原来的 3%下降到了 1%。与此同时，德马克公司在阿维迪薄板坯连铸机上，开发成功了薄板坯液压振动系统。日本住友在其 90-120mm1000mm 试验连铸机上采用了液压振动技术，起普碳钢的试验拉速为 5m/min；中碳钢等钢种的试验拉速为 3m/min。奥钢联已经在其薄板坯连铸机上，卢森堡则在其方坯以异形坯连铸机上开始装备液压振动系统，并开始了自带振动系统的结晶器的研制。另外，日本神户、新日铁、英国 ECSC 等都相继开始液压振动的研究。五、振动方式类型五、振动方式类型结晶器振动方式是指结晶器运动速度的变化规律，有三种：4A 同步振动同步式振动是最早的振动形式，其速度变化规律特点是：结晶器在下降时与铸坯作同步运动，然后以三倍的拉速上升。上升和下降都是等速运动。这种振动方式需要采取凸轮机构，加工制造比较麻烦。同时，由于运动过程中产生冲击力，影响结晶器振动的平稳性，对铸坯质量和设备的正常运转都是不利的。B 负滑脱振动负滑脱振动是同步振动的改进形式，其主要特点是：1）结晶器的下降速度稍大于拉坯速度，有一个参数称为负滑差率，用来表示结晶器下降速度和拉速之间的滑差率。如果负滑差率太大，容易在铸坯表面上产生振动痕迹，所以，一般取其值在 5 到 10 之间。优点是：当结晶器下降时使坯壳中产生压应力，以促进断裂的坯壳压合，也有利于脱模。2）结晶器在上升和下降的转折点处，速度变化比较缓和，利于提高运动的平稳性。在结晶器上升时，坯壳承受拉应力，下降时承受压应力，因此在确定振动参数时，应使开始下降时的加速度大些，开始上升时的加速度取小些。负滑脱式振动是一种较好的振动形式，但是也是靠凸轮来实现的。C 正弦式振动正弦式振动时，结晶器的运动速度是按正弦规律变化的。其特点是：1）由于正弦振动中没有稳定的速度阶段，所以结晶器和铸坯之间没有同步运动阶段，但有一西欧啊段负滑脱阶段，有利于促使坯壳愈合。2）由于速度是按正弦运动变化，加速度是按余弦规律变化，过渡比较平稳，没有很大的冲击。3）因加速度较小，有可能提高振动频率，利于提高脱模作用，消除粘接现象。4）正弦式振动是通过偏心轮来实现的，制造比较容易。5）因结晶器和铸坯之间没有严格的相对速度关系，所以，当拉坯速度变化范围不太大时，振动机构和拉坯机构之间的联锁的重要性也不大，可以简化电气系统。六、振动机构型式六、振动机构型式结晶器的振动装置的结构包括两个基本部分：实现结晶器运动轨迹的部分和实现结晶器振动的部分。按照结晶器运动轨迹（弧线）的实现方式分为：导轨式、长臂式、复合差动式、短臂四连杆式和四偏心轮式。小方坯连铸机用短臂四连杆振动机构常安装在内弧侧，大板坯连铸机四连杆机构常装在外弧侧。四偏心轮振动机构在最近新建设的大型板坯连铸机上采用的也很多，多用来实现高频振动。5按照结晶器振动的实现方式分为强迫振动、弹簧自由振动、复合式振动和液压振动或伺服振动。本设计题目采用带有气囊减震的强迫振动。A 导轨式振动机构导轨式振动机构是通过具有一定半径的弧形导轨和滑轮来使结晶器实现弧线运动的。由于振动行程很小，弧形导轨也可以用两段折线来代替，以便简化加工。导轨可以故地在浇注平台的钢结构上，也可以固定在二次冷却装置的机架上，这样便于对弧。滑轮也可以用滑块代替。它们是固定在结晶器的外壳或框架上的。结构比较简单，早期使用较多。B 长臂式振动机构长臂式振动机构是通过一根长臂来实现弧线运动，长臂的工作长度等于圆弧半径，一端为支点，即连铸机的圆弧中心，它是铰接在建筑结构上的。另一端上装着结晶器，可以绕支点做弧线摆动。长臂是通过振动机构实现上下振动的。长臂式振动装置能准确地实现弧线运动，结构也比较简单，这种振动机构对拆装二次冷却装置及拉坯矫直机不太方便，现已淘汰。C 复合差动式振动机构复合差动式机构是我国自行开发的一种振动机构。结晶器固定在由弹簧支撑的振动框架上，用凸轮和偏心轮强迫框架下降，利用弹簧的反力使其上升。该振动机构运动轨迹精确，机构简单，运动件及轴承较少，方便维修及快速更换。而且由于有弹簧支撑，不但使拉破坯壳的危险大大下降，还能使有关运动件及齿轮和齿条等啮合件永不脱离啮合。D 短臂四连杆振动机构四连杆机构中的连杆 CD 在某一瞬时的运动是绕瞬时中心 O 作弧线运动的，圆弧半径为 OD。因此，只要恰当地选择四连杆中各杆的尺寸参数，使 OD 正好等于连铸机的圆弧半径 R，使结晶器处在 CD 杆的位置，便可以实现结晶器的弧线运动。由于结晶器的振幅与圆弧半径相比很小，因此瞬心位置变化造成的运动误差在理论上很小，不大于 0.1mm，可以忽略。图 2.1 四连杆机构E 四偏心轮振动机构6四偏心轮振动机构是西德曼内斯曼公司于 70 年代开发，80 年代加以改进的一种振动机构。结晶器的弧线运动是利用两对偏心距不同的偏心轮及连杆机构而产生的。结晶器运动的弧线定中是利用两条板式弹簧使结晶器只作弧形摆动，而不能产生前后左右的位移。适当选择弹簧的长度，可以使运动轨迹误差不大于 0.02mm。参考资料：参考资料：1 骆涵秀, 李世伦, 朱捷等. 机电控制M . 杭州:浙江大学出版社, 1994.2 李运华, 王占林, 陈栋梁, 等. 连铸机结晶器电液伺服振动波形系统的开发研制. 机床与液压,1998 3 李宪奎, 张德明, 曾宪武. 结晶器非正弦振动的研就铁,1998 ,33(11) :26294 方一鸣, 王洪瑞, 赵现朝, 等. STD 工控机在可逆冷轧机厚控系统中的应用. 冶金自动化,1998 ,22(4) :16185 田乃媛 薄板坯连铸连轧M1 北京:冶金工业出版社,19986 杨拉道，谢东钢.常规板坯连铸技术M.冶金工业出版社.20027 李宪奎，张德明.连铸结晶器振动技术M.冶金工业出版社.20008 时彦林，李鹏飞.结晶器振动技术的发展J.天津冶金.2006.2 文献综述题 目： 结晶器齿轮差动振动器设计 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、结晶器应用领域1.连铸机机型分类，特点及演变目前连铸机已在钢厂广泛采用，形式多种，用途各异。对连铸机的叫法也很不一致。现按一般习惯介绍连铸机的分类方法：(1)接连铸机外形分类有：立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、超低头(椭圆形)连铸机、水平连铸机，轮式连铸机等。(2)按浇注铸坯断面分类有表1 国 内 连 铸 机 统 计机型 台数/台 流数/流 年产能/万t 说明 小方坯 211 783 8983.50 150mm150mm 方、矩坯 218 781 9902 150mm150mm 板坯 91 120 8383 板方兼用者按板坯计 薄板坯 10 10 1262 薄板坯连铸连轧 圆坯 20 52 511.25 以生产圆坯为主者按圆坯 异型坯 1 3 63 ? 合计 551 1749 29204.75 有几家方案未确定者（如广东、福建等）尚未计入 (3) 按拉速分类有：高拉速连铸机和低拉速连铸机。它们的主要区别在于：高拉速时铸坯带液芯矫直，低拉速时铸坯全凝固矫直。(4)按钢水静压头分类：静压力较大的叫高头型连铸机如立式、立弯式连铸机。静压力较小的叫低头连铸机如弧形、椭圆、水平连铸机。2.连续铸钢的工艺流程及设备 图 1-1 炼钢生产工艺流程简图图1-2 连铸工艺图二、结晶器振动器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、结晶器振动器的发展最初的连铸机结晶器是静止不动的，在拉坯的过程中坯壳很容易与结晶器内壁产生粘结，从而出现坯壳“拉不动”或拉漏钢水的事故发生。因此，静止不动的结晶器限制了连铸生产的工业化发展。直到1933年现代连铸的奠基人一德国的西格弗里德?容汉斯开发了结晶器振动装置，并成功地将它应用于有色金属黄铜的连铸。1949年S?容汉斯的合伙人美国的艾尔文?罗西(Irving Rossi )获得了容汉斯结晶器振动技术专利的使用权，并首次在美国约阿?勒德隆钢公司厂的一台方坯连铸试验机上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被西德曼内斯(Mannesmann)公司胡金根厂的一台连续铸钢试验连铸机上成功应用结晶器振动技术在这两台连铸机上的成功应用，为结晶器振动技术的广泛应用打下了坚实的基础。四、结晶器振动器国内外的研究现状继续日本将液压伺服振动结晶器应用于连铸之后，法国IRSID2与CLECIM合作进行了相应的研究工作。于1987年公布了其实验结果。研究结果表明，应用非正弦振动可以有效地减少结晶器内的摩擦力，使振痕深度减轻，铸坯表面质量得以明显改善。在前面实验的基础上，IRSID与CLECIM又新设计制造了两台液压振动工业实验装置，分别安装在了索拉克厂的流板坯连铸机的2号机和Unimecal Normandie厂的8流小方坯连铸机的一流上。首先他们在这两个装置上采用了与机械振动系统相同的正弦波形及控制方式，应用于各自的铸机上进行长期的工业试验。结果表明铸坯表面质量和机械振动系统相同，同时也验证了液压振动系统的可靠性。随后在SOLLAC厂进行了非正弦振动实验，其金相分析结果表明，生产的低碳钢的振痕深度至少减少了25%,在UN厂，虽然他们应用液压振动仍进行了正弦振动试验，但是在控制上对正弦振动模型进行了优化控制，结果表明，低碳钢方坯的表面缺陷减少了75%。CLECIM后来又为SOLLAC厂设计制造了一台工业性液压振动装置，采用全数字控制方式，在控制上具有更大的灵活性和适应性。该设备液压源压力为18Mpa，电动机功率为110KW，于1993年3月安装在SOLLAC厂2号板坯连铸机上，目前该连铸机主要生产超低碳钢，C含量为0.025%及小于0.01%。生产结果表明，应用非正弦振动，其振痕深度比用正弦振动至少减少了30%，并且可以减少凝固钩的数量，显著减少皮下缺陷，从而大大提高了最后轧制成品的表面质量。现在，该厂一直采用给正弦振动进行生产，并计划改造另一流板坯振动系统。英国的Stocksbridge工程钢厂的圆方坯连铸机主要生产特殊钢，应用液压振动改造后，生产实践表明，用液压非正弦振动系统不仅可以减少振痕深度，减少卷渣，提高铸坯表面质量，而且该厂的漏钢率也从原来的3%下降到了1%。与此同时，德马克公司在阿维迪薄板坯连铸机上，开发成功了薄板坯液压振动系统。日本住友在其90-120mm1000mm试验连铸机上采用了液压振动技术，起普碳钢的试验拉速为5m/min；中碳钢等钢种的试验拉速为3m/min。奥钢联已经在其薄板坯连铸机上，卢森堡则在其方坯以异形坯连铸机上开始装备液压振动系统，并开始了自带振动系统的结晶器的研制。另外，日本神户、新日铁、英国ECSC等都相继开始液压振动的研究。五、振动方式类型结晶器振动方式是指结晶器运动速度的变化规律，有三种：A 同步振动同步式振动是最早的振动形式，其速度变化规律特点是：结晶器在下降时与铸坯作同步运动，然后以三倍的拉速上升。上升和下降都是等速运动。这种振动方式需要采取凸轮机构，加工制造比较麻烦。同时，由于运动过程中产生冲击力，影响结晶器振动的平稳性，对铸坯质量和设备的正常运转都是不利的。B 负滑脱振动负滑脱振动是同步振动的改进形式，其主要特点是：1）结晶器的下降速度稍大于拉坯速度，有一个参数称为负滑差率，用来表示结晶器下降速度和拉速之间的滑差率。如果负滑差率太大，容易在铸坯表面上产生振动痕迹，所以，一般取其值在5到10之间。优点是：当结晶器下降时使坯壳中产生压应力，以促进断裂的坯壳压合，也有利于脱模。2）结晶器在上升和下降的转折点处，速度变化比较缓和，利于提高运动的平稳性。在结晶器上升时，坯壳承受拉应力，下降时承受压应力，因此在确定振动参数时，应使开始下降时的加速度大些，开始上升时的加速度取小些。负滑脱式振动是一种较好的振动形式，但是也是靠凸轮来实现的。C 正弦式振动正弦式振动时，结晶器的运动速度是按正弦规律变化的。其特点