[发明专利]一种波形可调的连铸结晶器非正弦振动方法

说明书

技术领域

本发明属于连铸技术领域，具体地指一种波形可调的连铸结晶器非正弦振动方法。

背景技术

作为连铸生产的核心，结晶器内的连铸过程对生产的顺行以及铸坯质量起着至关重要的作用。生产过程中，由于钢液在结晶器内与壁面迅速发生换热降温过程，形成初生坯壳并紧密贴合在结晶器壁面上。为避免粘结，实现顺利脱模，由此开发出随时间变化的结晶器振动曲线，并逐渐发展成标准的正弦振动规律曲线。但是在连续振动过程中，结晶器和坯壳之间必然存在相对运动，进而对坯壳造成摩擦，并在其表面上形成振痕和裂纹，这将在一定程度上危及连铸生产的顺行并影响铸坯质量。

非正弦振动作为一种新型的振动方式，能够在获得较长正滑动时间的基础上减轻表面振痕深度，增加保护渣消耗，优化结晶器与坯壳间的润滑效果。同时，通过降低正滑动速度，能够减小结晶器作用在坯壳上的应力，降低拉裂等事故发生的几率。此外，非正弦振动方式带来较强的负滑脱作用，有利于铸坯的脱模和拉裂坯壳的愈合，在一定程度上将提高连铸的拉坯速度。

现今几种典型的结晶器非正弦振动方法包括奥钢联的组合函数模型、德马克的复合函数模型、以及国内中冶赛迪提出的三角级数函数模型等。我们判断一种非正弦运动的优劣即在于振动过程中结晶器的速度、加速度和加速度变化在对应区间内是否单调、连续。上述现有方法中，组合函数模型的加速度变化在过渡区不连续，由此产生的突变对振动平稳有不利影响；复合函数模型在较小偏斜率（约20%）时，即会出现加速度变化不连续，表现为出现速度波动，这将对设备产生冲击作用，造成颤振；中冶赛迪提出的三角级数函数模型在一定程度上确实解决了变化过程区间内的单调、连续问题，并提高了偏斜率的选择范围，但由于系数和级数选择的局限性，对偏斜率也有一定的要求，正如其所介绍的那样，七项式对应的偏斜率也仅保持在30%左右，这在一定程度上限制了非正弦振动优越性的发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种波形可调的连铸结晶器非正弦振动方法，能够实现在较大的偏斜率范围内，结晶器非正弦振动的速度、加速度和加速度变化均单调、连续。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种波形可调的连铸结晶器非正弦振动方法为：控制连铸结晶器的驱动装置，使连铸结晶器在驱动装置的带动下，在每一振动周期内，按如下振动位移过程函数确定的轨迹进行非正弦振动：

S(t)=h2Σi=1n[aisin(iωt)]---(1)]]>

式（1）中，S(t)为非正弦振动的位移，h为非正弦振动的冲程，ω为非正弦振动的角速度，t为非正弦振动的时间，a_i为与非正弦振动相关的工艺常数，与冲程h、角速度ω无关；i为项数；

并且在每一振动周期内，振动过程分为三个阶段：

第一阶段，为连铸结晶器稳定上升阶段，持续时间τ，速度V(t)单调变化，加速度a(t)≤0；

第二阶段，为连铸结晶器缓慢上升、快速下降再缓慢上升阶段，持续时间f为非正弦振动的频率，该阶段在时刻两侧，速度左右呈连续对称分布，加速度呈奇函数变化；

第三阶段，为连铸结晶器再次稳定上升阶段，持续时间τ，速度V(t)单调变化，加速度a(t)≥0；

其中，连铸结晶器稳定上升阶段的最大速度和持续时间分别为：