CN1150072A

CN1150072A - 结晶器非正弦振动曲线(方式)及其振动装置

Info

Publication number: CN1150072A
Application number: CN 95117447
Authority: CN
Inventors: 李宪奎
Original assignee: SOUTH BRANCH OF DONGBEI HEAVY MACHINERY COLLEGE
Current assignee: SOUTH BRANCH OF DONGBEI HEAVY MACHINERY COLLEGE
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-21

Abstract

本发明属于连续铸钢技术领域。本发明公开了一组结晶器非正弦振动曲线(方式)，其中非正弦振动曲线(方式)III可用机械驱动实现。采用该组非正弦振动曲线(方式)中的任意一种，都能够使连铸机明显地提高拉坯速度、减少拉漏率和改善铸坯表面质量。采用本发明公开的用机械方式实现非正弦振动曲线(方式)III的结晶器振动装置则比液压伺服***驱动的非正弦振动装置具有投资省、可靠性高、安全性强、维护工作量少等优点。

Description

结晶器非正弦振动曲线(方式)及其振动装置

本发明属于连续铸钢技术领域。

在现有连铸结晶器振动技术中，为了提高拉坯速度日本率先开发了非正弦振动技术并取得了令人瞩目的成果，《ISIJ International》Vol(1991)NO.3 P254-261报导了高速浇铸时结晶器最佳振动原理，以及据此提出的一种新的振动方式---非正弦振动(见图1)。日本福山钢厂5号板坯连铸机采用这种非正弦振动成功地获得了3m/min的高拉速。因此，近年来许多国家竟相开发非正弦振动技术，我国“九五连铸新技术开发研究”项目中列入了非正弦振动技术的研究。然而《钢铁》1994，NO.12，P20发表的一篇文章中作者认为非正弦振动的速度曲线一般无法用解析式表示。但是，对非正弦振动技术的开发和应用首先必须开发出既符合上述最佳振动原理又具有特色的非正弦振动曲线，而且还要必须给出解析式，以便于实现这种振动方式。

本发明的目的在于给出一组结晶器非正弦振动曲线(方式)及其振动装置，采用该组每一种非正弦曲线(方式)，都能够使连铸机明显地提高拉坯速度、减少拉漏率和改善铸坯的表面质量。采用该机械驱动的非正弦振动装置则比液压伺服***驱动的非正弦振动装置具有投资省、可靠性高，安全性强，维护工作量少等优点。

本发明所提供的一组结晶器非正弦振动曲线(方式)是：式中：

t_{B} = \frac{1 + α}{4 f} - \frac{1}{4 f_{2}}

t_{c} = \frac{1 + α}{4 f}

t_{E} = \frac{1}{f} - t_{C}

t_{F} = \frac{1}{f} - t_{B}

f_{2} = \frac{πf (1 + α)}{4 {(1 - α)}^{2}} + \frac{f}{4 {(1 - α)}^{2}} \sqrt{π^{2} {(1 + α)}^{2} - B (π - α) {(1 - α)}^{2}}

V_{2} = \frac{- π f^{2} h}{f_{2} {(1 - α)}^{2}}

f---振动频率h---振动冲程α---修正系数

α = tm / (T / 4) = \frac{4 t_{m}}{T}

式中 T_B＝t_D

t_{C} = \frac{1 + α}{4 f}

t_{E} = \frac{1}{f} - t_{C}

t_{F} = \frac{1}{f} - t_{B}

K_{1} = \frac{24 f^{2} h}{{(1 - α)}^{2}}

K₂---可作为常数选取b＝F(f、h、α)即b关于f、h、α函数

V_{0} = b / \sqrt{1 + K_{2}^{1} K_{2}^{2}}

t_{0} = \frac{1 + α}{4 f} - K_{1} K_{2}^{2} V_{0}

(III)：

V＝Aπfh·cos2πft-Bπfh·cos4πft

式中：A、B---常数、 f---振动频率

h---振动冲程、 t---时间

非正弦振动曲线I(见图2)是水平线AB、FG，余弦线BC，正弦线CDE、EF光滑连接而成。其优点是：由于该非正弦曲线(方式)是上述线段光滑连接而成，因此具有正弦振动平衡易于平稳较高频率振动；振动的基本参数少，因此该非正弦振动曲线(方式)易于实现和控制；当α＝0时，该非正弦振动曲线变为正弦振动曲线，在振动操作中易于实现非正弦振动同正弦振动的相互转换。附图2为f＝100min^-1，h＝6mm，α＝40％时计算机给出的非正弦振动曲线。

非正弦振动曲线II(见图3)是水平线AD、FG、椭圆曲线BC、EF，二次曲线CDE光滑连接而成，通过与非正弦曲线I对比，可以看出该非正弦振动曲线速度变化更加缓和，因而有得保护润滑，减少拉裂，延长装置的使用寿命。

附图3为f＝100min^-1，h＝6mm，α＝40％时由计算机给出的非正弦振动曲线。

结晶器非正弦振动曲线(方式)III的特点是：速度曲线是两个余弦曲线的选加(见图4)。因此，这种非正弦振动不但可以由液压伺服***驱动，还可以由两个偏心轮(轴)同时驱动振动装置来实现。

附图4为A＝2.5、B＝1、f＝100min^-1，h＝6mm时计算机给出的非正弦振动曲线。

附图及实施例：

图1非正弦振动曲线

图2非正弦振动曲线I

图3非正弦振动曲线II

图4非正弦振动曲线III

图5为双四偏心非正弦振动装置

图6为双偏心非正弦振动机构原理图

图5、图6是本发明公开的两个实施例，这是非正弦振动曲线(方式)III采用机械***驱动的典型结构，其意义十分重要，这是因为机械驱动远比液压伺服***投资省，可靠性高、安全性强，维护工作量少。非正弦振动曲线(方式)III通过改变A、B、h、f的取值来调节振动曲线(方式)以满足不同工况的需要。

实施例1：

附图5是本发明公开的一个实施例，是用机械方式实现非正弦振动曲线(方式)III的典型例子。振动框架1、板簧2、立柱3、连杆4，偏心轴5、轴承座6组成单四偏心正弦振动机构；振动框架8、板簧7、连杆9、轴承座10、偏心轴11组成另一个单四偏心正弦振动机构，通过连杆9将二个单四偏心正弦振动机构联接起来，组成双四偏心非正弦振动机构，其上放置结晶器。它由电机16通过联轴节15，减速器14、万向联轴节13驱动。

偏心轴(曲轴)5、11的角频率关系由减速器14的速比来保证，非正弦速度曲线中两余弦项的符号关系可在偏心轴(曲轴)与万向联轴节安装时，使偏心轴5、11的偏心距夹角为180°来保证。板簧2和板簧7对振动框架1和8起导向作用，对于偏心轴5和11分别产生非正弦振动曲线的个余弦项，应以该机构的结构紧凑为原则，考虑减速器中齿轮的速比分配。

实施例2：

附图6是本发明公开的另一个实施例，是用机械方式实现非正弦振动曲线(方式)III的又一个典型例子。

该实施例是这样实现的，偏心轴25通过万向联轴节21、减速器20的中心齿轮，联轴器19由电机18驱动；偏心套24通过自身上的齿圈，悬挂减速器26中的两个外侧齿轮，万向联轴节22、减速器20中的两个外侧齿轮、中心齿轮、联轴器19由电机18驱动，联接在偏心套上的连杆27驱动四连杆机构28上的结晶器29振动。

对于偏心轴25和偏心套24分别实现非正弦速度曲线中的哪个全弦项，应以该机构结构紧凑为原则，考虑悬挂减速器26和减速器20中齿轮的速比分配，非正弦速度曲线中两个余弦项的符号关系应在安装时使偏心套24和偏心轴25的偏心距夹角180°。为防止悬挂减速器26绕偏心套24旋转，只允许其随偏心套24浮动，连杆13通过铰链分别铰接悬挂减速器26的壳体下端和地基上。

Claims

1、一种结晶器非正弦振动曲线(方式)及其振动装置，其特征在于：

其非正弦振动曲线(方式)是：(I)：

该非正弦振动曲线是由水平直线段AB，余弦曲线BC、正弦曲线段CDE，正弦曲线段EF及水平直线段FG光滑连接而成。

在一个振动周期内该非正弦振动曲线的解析式如下：(II)：

该非正弦振动曲线是由水平直线段AB，椭圆曲线段BC、二次曲线段CDE，椭圆曲线段EF及水平直线段FG光滑连接而成。

在一个振动周期内该非正弦振动曲线的解析式如下：

(III)：

该非正弦振动曲线是由两个余弦曲线的迭加而成。其解析式如下：

V＝Aπfh·cos2πft-Bπfh·cos4πft

2、根据权利要求1所述的结晶器非正弦振动曲线(方式)III的振动装置，其特征在于：两个单四偏心正弦振动机构由连杆(9)联接起来，其上放置结晶器，由电机(16)通过联轴节(15)、减速器(14)、万向联节(13)驱动。

3、根据权利要求2所述的振动装置，其特征在于：其中一个单四偏心正弦振动机构由振动框架(1)、板簧(2)、立柱(3)、连杆(4)、偏心轴(5)、轴承座(6)构成；另一个由振动框架(8)、板簧(7)、连杆(9)、轴承座(10)、偏心轴(11)所构成。

4、根据权利要求2所述的振动装置，其特征在于：偏心轴(曲轴)(5)、(11)的角频率关系由减速器(14)的速比来保证，板簧(2)、(7)对振动框架(1)、(8)起导向作用。

5、根据权利要求2所述的振动装置，其特征在于：非正弦速度曲线中两余弦项的符号关系可在偏心轴与万向联轴节安装时，使偏心轴(5)、(11)的偏心距夹角为180°。

6、根据权利要求1所述的非正弦振动曲线(方式)III的振动装置，其特征在于：偏心轴(25)通过万向联轴节(21)、减速器(20)的中心齿轮、联轴器(19)由电机(18)驱动；偏心套(24)通过自身上的齿圈、悬挂减速器(26)中的两个外侧齿轮，万向联轴节(22)、减速器(20)中的两个外侧齿轮、中心齿轮，联轴器(19)，由电机(18)驱动，联接在偏心套(24)上的连杆(27)驱动四连杆机构(28)上的结晶器(29)振动。

7、根据权利要求6所述的振动装置，其特征在于：偏心轴(25)和偏心套(24)的角频率关系由悬挂减速器(26)和减速器(20)中的齿轮的速比分配来保证。

8、根据权利要求6所述的振动装置，其特征在于：非正弦速度曲线中两个余弦项的符号关系应在安装时使偏心套(24)和偏心轴(25)的偏心距夹角为180°。

9、根据权利要求6所述的振动装置，其特征在于：连杆(30)通过铰链分别铰接悬挂减速器(26)的壳体下端和地基上。