窥视连铸结晶器

窥视连铸结晶器

译：王志军

引言

当你观察连铸结晶器时，如图1所示只能看到结晶器非常小的一部分。这是因为结晶器内被保护渣覆盖，其掩盖了在结晶器内的所有活动。实际上，在连铸浇铸过程中从结晶器上面看，其表现非常平静。然而，这只是一个迷惑，因在连连续高速浇铸过程中保护渣下隐藏了一个火热的、波动的大漩涡。

因为不可能看到连续浇铸过程结晶器里的情况，为此其它技术不得不被引进来获知连续浇铸进行中结晶器里面的情况。尤其是在探究产品缺陷和工艺问题的潜在原因。对产品缺陷（如纵裂）的根本原因和工艺问题（如粘结漏钢和热裂）的知识主要来自于如下推导理论：

（ⅰ）工厂试验的观察与结果（如：在结晶器中决定热传导的因素）

（ⅱ）水模型研究（如：夹渣）

（ⅲ）保护渣的物理性能测试（如：实际保护渣消耗量的计算）

（ⅳ）结晶器内部行为的数学模拟

我相信数学模拟已经发展到让我们真正看到连续浇铸过程结晶器内运行情况的阶段，它相当于安装闭路电视看结晶器内部的情况。这是一个关于使持怀疑的试验者已确信数学模拟能给我们带来巨大好处的个人自述，这个好处使我们了解和控制了连续浇铸工艺。

事实上工艺流程的数学建模实际开始于20世纪80年代。我对于数学模拟预测能力的怀疑来自于轶事故事“如果你不知道正确答案,换一下网格尺寸”。这儿

有个保护渣消耗的例子，数学模型预测了结晶器保护渣消耗Q

S （ Q

S

，结晶器保

护渣消耗指衡量坯壳润滑好坏的参数）随结晶器的振动频率的增加而增加，但工厂数据显示相反的趋势。在下面结尾的章节中我们将讨论“振痕形成的新机理”。

我的合作者都是数学模型设计者。虽然我对数学模型预测的准确性有些怀疑，但我认识到它有让我们看到结晶器内部的能力。因此，我和P.李开始各种连铸工艺的建模合作。我们后来加入了P.拉米雷兹-洛佩慈和塔塔钢铁公司的B. 桑帝拉纳。在下面看到的大部分工作内容来自于那些连铸工艺建模的合作。然而，

当我们赞颂数学模拟的方法已经发展到为我们提供使用闭路电视观察结晶器内部的阶段时，则必须认识到目前的形势是作出杰出贡献的B.托马斯和R.莫拉莱斯带给我们的。我的合作者为我提供以下所有案例研究，展示了如何利用数学模型允许我们看到结晶器内部。

图1 铸台的连铸结晶器视图图像（由塔塔钢铁公司的B.斯图尔特先生提供）

连铸工艺

连铸是一种非常成熟的工艺，每年有超过1亿吨钢铁通过这种工艺生产。钢包中的钢液流入中间包，然后通过浸入式水口（SEN）进入水冷铜结晶器（图2 a）。熔融的钢液凝固形成坯壳（图2 b）。为防止结晶器与坯壳之间的粘结需要（ⅰ）增加浇铸流量（在坯壳与结晶器之间形成一个液体层）和（ⅱ）使结晶器震荡。浇铸保护渣从结晶器顶部加入，使其烧结并熔化形成熔渣层。熔渣渗入结晶器与坯壳间隙形成由液态渣膜（厚～0.1mm）和固态渣膜（厚～2mm）组成的渣层，如

图2b所示。液渣（d

1）和固渣层厚度（d

s

）分别决定于连铸坯壳的润滑和结晶器

与坯壳之间的水平热通量大小。结晶器保护渣消耗Q

S

通常作为测量坯壳润滑好

坏的参数，Q

S =ρd

1

，这里ρ为熔渣密度，通常取～2600kg/m3。

连铸是一个复杂的过程，涉及大量的参数（钢液流动、传热、振动特性、钢的热机械性能）。这些参数有强烈的依存关系。例如，如果提高连铸拉速来增加生产力，这将影响保护渣向结晶器与坯壳间隙的渗透（如：润滑）和结晶器与坯壳间的传热，增加结晶器中钢流的湍流并可能引起钢流影响区域坯壳变薄。反过来，这些参数变化对连铸工艺都有并行的影响。

图2 示意图展示了：（a）一个连续铸造工艺和（b）在结晶器中形成的各个阶段

（a）Ladle Slag Cover(钢包覆盖剂) Molten Steel(熔融钢液)

Tundish Slag Cover（中包覆盖剂） Mould Slag Cover（结晶器保护渣）

Ladle(钢包) Ladle Shroud(钢包长水口) Tundish（中包） SEN(浸入式水口) Mould（结晶器） Slab（板坯） Pulling Rolls（拉辊）

（b）SEN(浸入式水口) Powder（粉渣） Sintered Powder（烧结渣）

Mushy Powder（熔融渣） Liguid Powder（液渣） Rim（渣圈） Mould（结晶器）Solid slag film（固态渣膜） Carbon floats to surface（碳浮到钢液表面）

Shell（坯壳） Double roll flow pattern（双回流模式）

数学模型

结晶器中的钢液流动形式是非常重要的，一些铸坯缺陷（如夹渣、振痕(OM)、浸入式水口侵蚀）可直接追溯到结晶器中钢液和保护渣的流动。理想情况下，钢液应形成一个如图2b所描述的“双回流模式”。

建模细节

拉米雷兹-洛佩慈等人的模型提供了本文引用的大部分例证，模型例证结合如下：

（ⅰ）金属和渣相两者的流体流动。

（ⅱ）坯壳到结晶器的传热（传热涉及到渣膜的热阻和保护渣结晶收缩引起的界面热阻）。

（ⅲ）坯壳凝固过程。

该模型并没有关于以下假设：

（ⅰ）固相与液相渣膜的形成。

（ⅱ）弯月面形状（一些模型假设了一个比克尔曼剖面）。

（ⅲ）渣圈的形成有助于将液渣推送到结晶器与坯壳间隙

详细情况在别处介绍。

模型验证

接下来的事项将验证模型预测的正确性：

（ⅰ）固态和液态渣膜的厚度（d

s 和d

1

）接近那些从结晶器中去除的，也显

示了一个合理的坯壳弯月面形状和渣圈

（ⅱ）热通量q、坯壳厚度（图4）和保护渣消耗Q

s

与工厂测试值完全一致。

（ⅲ）双回流钢液流股和弯月面波动由钢液冲击结晶器窄面坯壳反弹形成，在某些情况下也可形成涡流（图5a和b）。

（ⅳ）自然现象如卷渣和振痕的形成（图3c）。

图3 双回流钢液流股（a）、渣圈和渣膜（b）与坯壳振痕形成（c）的模型预测（a） SEN(浸入式水口) slag bed（渣层）

（b）liguid slag（液态渣） molten steel（熔融钢液） shell（坯壳）

solid slag+slag rim（固态渣+渣圈）

（c）shell（坯壳） OM(振痕) Solid slag film（固态渣膜）

图4 拉速对热通量与工厂实测值的影响（a）与凝固时间的平方根对坯壳厚度与工厂实测值的影响（b）的模型预测（参考图13）

（a）Peak heat flux（峰值热通量） casting speed（拉速）

Hanao：plant measurements （工厂实测） this work（模型预测）

（b）shell thickness（坯壳厚度） square root of solidification time（凝固时间的平方根） this work（模型预测）

图5 数模预测示意图显示了钢液弯月面的表面波动（a）和涡流形式（b）

缺陷机理的模型预测

钢液和熔渣的流动会导致各种缺陷和工艺问题。数学模型可以用来提供洞察这些缺陷和工艺问题的潜在机理，几个这样的例子如下。

夹渣

对于较高生产效率的要求从而导致较高的浇铸速度，造成钢液中更大湍流和卷渣。水模型研究显示卷渣发生由几种机理，这些机理示意图见图6a。“颈缩和分离”(图6b和图7)的机理（A）是由于钢液的流动速度比渣的流动速度大得多导致的。我们制做了一个钢液和渣流动的视频，清楚的揭示了颈缩和分离在结晶器中发生的确切证据。当这种机理在预测的流场视频中被看见时，任何对数学模型可靠性的怀疑都消失了。这是很一个关键的时刻。

此外，模型预测视频也显示了卡曼漩涡（图5b）的形成，它是另一个引起卷渣的原因（在图6a中表示为B）。如此，该模型明确的预测了卷渣发生的位置。

钢液流动的波动始于浸入式水口。当钢液冲击浸入式水口内壁，其反弹并形成涡流（图8a），且干扰浸入式水口两个出口钢流。涡流的旋转有助于钢液在不同时间从一个出口或另一个出口流动，这引起了钢流的持续波动。托雷斯阿隆索和他的同事研究了坯料夹渣周期性聚集的起因机理。方坯连铸通常使用无底座的直嘴浸入式水口。数学模拟和水模型研究结果表明：即使是直喷嘴的浸入式水口也会周期性形成涡流和回流而引起钢液波动，从而导致卷渣。

因此，数学模型就像用闭路电视窥探了结晶器中钢液的流动。

图6 示意图显示了不同卷渣的机理（a）和数学模型预测出的渣的颈缩和分离（b）Crust（结鱼） showering（渣壳） liquid steel（钢液） Mold powder（结晶器保护渣）Jet stream（射流） mold（结晶器） Solidified shell（凝固坯壳）

图7 示意图显示了结晶器中钢液流动（a）、颈缩和分离机理（b）和板坯卷渣位置（c）的机理

(c) submerged entry nozzle(浸入式水口) slag（保护渣） narrow face（窄面）Entrained droplets（夹带保护渣的液滴）

图8 示意图显示了在浸入式水口槽形成的旋涡（a）、来自于方坯连铸直喷嘴浸入式水口的钢流在1～3时期向下流动和在此期间形成的漩涡、回流和卷渣

电磁制动

结晶器内钢液表面附近的钢流扰动是影响卷渣和铸坯表面缺陷的关键因素。电磁制动是用来减少结晶器中钢流的湍流和保证钢流形成双回流。但我们必须对电磁制动进行优化设置，可是我们看不到结晶器内部故这并不容易。然而，一个可靠的有效的数学模型是对电磁制动进行优化设置的条件。图9由预测模型视频中的几组画面（帧）组成。这些画面（帧）显示了在结晶器中无电磁制动（图9a）、电磁制动设置为91mm（图9b）和电磁制动设置为121mm（图9c）时钢液流动图。图9b显示电磁制动的应用穿透了浸入式水口喷嘴口并制造了双回流钢流，然而即使是这样钢流也很不稳定，偶尔也出现不希望出现的“非对称钢流”；而图9c显示了一个更令人满意和稳定的“双回流”钢流。因此，数学模型再次让我们看到结晶器内的钢液流动图像，并优化了钢流形成条件。

电磁制动的建模结果已在塔塔钢铁公司应运；他们的工作表明电磁制动改善了结晶器中的钢液流动模式，同时在浸入式水口槽中形成涡流时发现了偏流，尤其在结晶器宽面钢流减少时（图10）。

图10预测模型视频中的画面（帧）：无电磁制动（a）、电磁制动设置为91mm （穿过喷嘴口）（b）和电磁制动设置为121mm（在喷嘴口下）（c）

氩气流量的影响

为了减少浸入式水口出口被夹杂物堵塞，氩气通过浸入式水口流入钢流；同时这也有助于夹杂物随氩气进入渣池。有证据表明在结晶器内的钢液的流动方向对氩气流量Ar是很敏感的。近几年有几个独立的模型对本主题进行了研究。

数学模型研究表明。当氩气进入钢液形成气泡，较大的气泡倾向于在浸入式水口附近逃逸，同时较小的气泡倾向于远离浸入式水口浮现，且氩气泡倾向于作为钢流的“缓冲垫”。

最近的模拟研究表明，当拉速Vc=1.2m/min和氩气流量为4L/min时，产生一个双回流模式，其拥有一个向上沿钢液内表面向着浸入式水口的回流（图11a）。当氩气流量增加到5L/min时，增加的氩气创造了一个沿浸入式水口垂直向上的氩气流，其诱导钢流背向浸入式水口向外流动（即增加氩气流量反转钢液表面的流动方向（图11b）。这一发现与工厂的经验相吻合，这表明氩气流量应不超过4L/min。为了验证模拟结果，进行了一次在钢液表面覆盖油的仿真试验。当氩气流量为4L/min 时，氩气引起向内的流动（图11c）；但当氩气流量增加到5L/min，氩气泡在浸入式水口附近出现，钢液表面的流动方向被逆转（图11d）。

一个类似的模型研究在塔塔钢铁公司进行分析，并同意以上所描述，即钢液的流动方向对氩气流量Ar是很敏感的。

图11 氩气流量对浇铸速度为1～2m/min的钢液流动模式的影响

（a）模型预测显示了氩气流量为4L/min时氩气泡和钢液流动模式（通过垂直向外运动之后，然后沿钢液内表面向内流动的流动模式）

（b）氩气流量为5L/min（沿浸入式水口呈向上流动然后沿钢液内表面向外流动）

（c）图像显示钢液（左边的亮色部分）推动油（黑色部分）向浸入式水口流动

（d）图像显示在浸入式水口附近出现了氩气泡，随后被来自浸入式水口附近的向外流动钢流冲走

振痕形成的新机理

在上述例子中，模型预测的视频视察有效确认了问题之所在。在下面的例子中，为确定振痕成因的机理，获得来自于结晶器模型预测更多的视察信息是必要的。

振痕是连铸坯表面有规律的凹坑（图12a），它取决于结晶器的振动特性。振痕被作为一种缺陷，因为偏析和裂纹倾向于发生在振痕的凹坑底部，缺陷的程度随振痕深度d

增加而增加。

OM

结晶器振动的特点通常包含负滑脱时间t

n 和正滑脱时间t

p

。负滑脱时间是

振动周期的一部分，指当结晶器的下降速度大于拉速（即：V

m ≥V

c

）的时间，这

作为灰箱在图12b中描述；正滑脱时间指振动周期的其余时间（即：t

n +t

p

=t

cycle

）。

然而，结晶器振动也可用结晶器的位置描述（在图12b显示为一条红色虚线）。可以看出，结晶器和渣圈在正滑脱t late

p

结束的最高位置，结晶器和渣圈在正滑

脱t early

p 开始的最底位置，且结晶器在负滑脱周期t

n

内都在下降。

模型预测结果发现连铸坯表面有规律的痕迹（图3c）。这些痕迹与振痕间距（OMs=V

c

/f,f指振动频率）的理论间距相一致，因此证明其就是振痕。这表明模型预测了振痕的形成。

振痕的形成有两种理论被提出。一种是熔融钢液溢出钢液弯月面留下的一个钩状物（或钉状物）（图13a），在某些情况下钩状物会被重熔（图13b）；另一种是折叠机理，薄的坯壳在钢水静压力作用下向后弯曲形成标记（图13c）。

我们用数学模型监测在振动周期内的参数如下：

（ⅰ）保护渣消耗（Q

S =ρd

1

）

（ⅱ）水平热通量q（从坯壳到结晶器壁）（ⅲ）坯壳凝固厚度d

shell

（ⅳ）振痕形式d

OM

在图13b显示的结果表明Q

S 、q、d

shell

和d

OM

随t

n

增加，最大值出现在t

p

的早

期，即：结晶器在最低的位置。

视频中渣相的运动揭示了振动周期的运动规律（图14a）。当结晶器向上时（图14 a（ⅰ））渣流向外流动，由于其穿过钢液界面使其变暖（炙热），少量渣流流入结晶器与钢液间隙；结晶器开始下降时（图14 a（ⅱ）），渣流仍然变暖和向外流动，并有少量渣流流入结晶器与钢液间隙。但是，在结晶器通过其下降（图14 a（ⅲ））中途时，可以看出渣流方向是向下的，且有大量渣流流入结晶器与钢液间隙。这向下的渣流由于来自较冷（冰冷的）的区域故其是冷的。当结晶器向最低位置（正滑脱t

p

开始位置）下降时，这较冷的渣流导致了坯壳的快速生长和热通量的增加。最后，当结晶器和渣圈开始上升时，渣流变暖并向外流动（图14 a（ⅳ））。渣流方向的潮汐变化是非常混乱的，这时仅有少量渣渗入结晶器与钢液间隙。

从上我们提出下面的观点：

）较冷（ⅰ）坯壳凝固和增加热通量发生在结晶器下降期间（负滑脱周期t

n

的渣流向下、对流以及流动开始时；当结晶器和渣圈在最低位置时坯壳凝固和热通量增加，两者达到峰值。

（ⅱ）渣的渗透（即润滑）主要发生在渣流向下流动过程（即结晶器下降过程中）。

（ⅲ）振痕由一个向下流动的渣流在与钢液相邻的坯壳末梢创造的一个“酒窝”（参见图14b圆圈部分），并在结晶器和渣圈较低的位置使其钢液快速冷冻（由于较冷的渣流）联合形成。

（ⅳ）渣流的潮汐变化跟随同期的钢流乱流，此时仅少量渣渗入发生。

因此，一种新的振痕形成机理被提出，振痕由在与钢液比邻的坯壳末梢创造一个“酒窝”和在结晶器下降过程中通过向下的渣流使钢液快速冷冻的行为联合形成。

为什么数学模型错误地预测保护渣消耗和振动频率（f）之间的关系，一个可能的原因与上面（ⅳ）提到的有关。例如f=1Hz，然后增加到f=2Hz。当f=1Hz，每秒钟有两个潮汐变化，此时非常少的渣流渗入发生。然而，当f=2Hz，每秒钟有四个潮汐变化，这时少量的渣流渗入发生。因此，当你增加振动频率时，这时较少的渣流渗入发生。数学模型没有充分考虑潮汐变化导致的影响。

图12 （a）图片显示了连铸坯表面的振痕和（b）示例图说明了负滑脱时间（灰色区域）和正滑脱时间（周期的其余时间）：实线=结晶器速度；虚线=结晶器位置

Meniscus level（弯月面水平）

图13 （a）示意图显示了振痕形成的机理，从左到右依次为：钩状物形成的溢流、重熔钩状物的溢流机理和折叠机理和（b）模型预测不少于5个振动周期，从上到下依次为：结晶器速度、振痕形式、保护渣消耗kg/s和热通量Mold（结晶器） liquid steel（液态钢水） shell shalt（必要的坯壳）Overflow（溢流） Overflow+remelting（溢流+重熔）

Solid meriscus bent backwards（固态弯月面向后弯曲）

Slab surface（板坯表面） peak heat flux（热通量峰值）

图14 不同结晶器位置渣流的模型预测，从左到右依次为结晶器运动：中途，最高位置，中途下来以及中途和（b）示意图显示当结晶器在最低位置附近时向下通过冷却向下的钢流形成的“酒窝”

Molten steel（熔融的钢液） slag rim（渣圈）

new depression forms（新凹陷的形成）Molten steel（熔融的钢液）

shell（坯壳） rim（渣圈） OM（振痕）

讨论

从上面提供的这些可靠例子，证明数学模型使我们彻底“看见”到结晶器内部，为我们提供一个推导缺陷产生机理和工艺问题的方法。

上面的例子也强调了在结晶器内发生的复杂的相互作用（解释为“每项事物的价值”）。例如，如果决定针对星状裂纹提高拉速，这将引起以下的问题：（ⅰ）增加的热通量密度（导致在一个薄固态渣膜和可能的纵向开裂）

（ⅱ）在钢液的流动更加动荡（导致可能更多的卷渣）

，从而对结晶器提供较少的润滑

（ⅲ）低保护渣消耗Q

S

（ⅳ）较低的负滑脱时间（导致较浅的振痕）

这些改变将对工艺产生影响。

当钢铁制造者要改变一个参数如拉速或振动频率时，这是非常困难的，他必须考虑所有这些复杂的相互作用。鉴于相互作用的复杂性，这很明显证明钢铁制造者对于有效控制浇铸过程是相当聪明的。然而，由于在未来将仅用一个模型来考虑所有相互间的作用，当前的模型将不得不发展到控制连续浇铸过程是显而易见的。

该模型的进一步发展将是必要的。例如，当前凝固坯壳的强度没有被考虑；当热撕裂和一些类型的粘结发生时，这将是非常重要的预测参数。目前，热力学模型是以纳入到本模型的开发。此外，第一阶段将是模拟凝固坯壳的显微组织以研究其如何影响热撕裂。

应该指出的是，目前的模型没有告诉你当时在结晶器中发生什么。模型预测了在一定浇铸条件下结晶器内发生的理论行为和反应。未来建模者的主要挑战将是修改的理论模型，以便他们可以真实反应结晶器的实际情况。这将是开发更接近实际过程控制模型的重要一步。

结论

1.在一个数学建模的怀疑论者眼里，很显然数学模拟已经发展到一个阶段，其能真正允许我们“看到”在连续浇铸过程中结晶器内部正在发生的。

2.这些模型给了我们不同缺陷产生机理与工艺问题的有价值的认识。

3.在结晶器中发生的相互作用是非常复杂的，它似乎是不可避免的，数学模型将被用于未来确定应采取什么补救行动。

4. 该模特的一些发展仍然是必须的，如为考虑坯壳强度的影响，将热力学模型纳入到本模型。

5. 对未来的主要挑战是如何缩小由一定浇铸条件下建立的数学模型预测结果与实际条件下运行中的结晶器内的行为之间的差距。

原文来自：

《Look into continuous casting mould》

Ironmaking and Steelmaking 2014 VOL 41 NO.4

结晶器振动装置的应用与发展

结晶器振动装置的应用与发展 郭春香 （包头北雷连铸工程技术有限公司,包头014010） 摘要：介绍了结晶器振动装置在连续铸钢中的重要作用，两种振动方式（正弦振动与非正弦振动）的特点及采用的实现机构，分别分析了三种振动机构的特点、原理及应用。 关键词：结晶器振动装置；正弦振动；非正弦振动；四连杆振动机构；四偏心振动机构；液压振动机构Application and Development of the Mold Oscillation Equipment Guo Chunxiang (Baotou Beilei Continuous Casting Engineering and Research Corporation,Baotou014010) Abstract:Mold oscillation equipment is very important for CC.Distinguishing feature between sinusoidal oscillation and non-sinusoidal oscillation was introduced,and introduced main device to achieve.Distinguishing feature,fundamentals and applications of three kind oscillation mechanism was analyzed individually. Keywords:mold oscillation equipment;sinusoidal oscillation;non-sinusoidal oscillation;four-bar linkage oscillation mechanism;four-eccentric oscillation mechanism;hydraulic oscillation mechanism 1概述 结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，是连铸机的核心部件，称之为连铸机的心脏设备。它是一个水冷的钢锭模，功能是将连续不断地注入其内腔的高温钢水通过水冷铜壁强烈冷却，导出其热量，使之逐渐凝固成为具有所要求断面形状和坯壳厚度的铸坯。并使这种芯部仍为液态的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出，为其在以后的二次冷却区域内完全凝固创造条件。由于凝固过程是在坯壳与结晶器壁连续、相对运动下进行的，所以为防止坯壳与结晶器壁粘结而采用的结晶器振动装置是连铸过程中的一个非常重要的生产装置。 结晶器振动装置可用来支撑结晶器，其主要功能是使结晶器上下往复振动，确切地说，是使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜特性沿连铸机半径作仿弧运动，使脱模更为容易。具体来说，连铸过程中，当铸坯与结晶器壁发生粘结时，如果结晶器是固定的，就可能出现坯壳被拉断造成漏钢。而当结晶器向上振动时，粘结部分和结晶器一起上升，坯壳被拉裂，未凝固的钢水立即填充到断裂处，开始形成新的凝固层；等到结晶器向下振动，且振动速度大于拉坯速度时，坯壳处于受压状态，裂纹被愈合，重新连接起来，同时铸坯被强制消除粘结，得到“脱模”。同时，由于结晶器上下振动，周期性地改变液面与结晶器壁的相对位置，有利于用于结晶器润滑的润滑油和保护渣向结晶器壁与坯壳间的渗漏，因而改善了润滑条件，减少拉坯摩擦阻力，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而被拉裂，从而出现粘结漏钢事故。 2结晶器振动方式 目前，结晶器振动主要有正弦振动和非正弦振动两种方式。 正弦振动，即振动的速度与时间的关系为一条正弦曲线，如图1中点划线所示。正弦振动方式的上下振动时间相等，上下振动的最大速度也相同。在整个振动周期中，铸坯与结晶器之间始终存在相对运动，而且结晶器下降过程中，有一小段下降速度大于拉坯速度，因而可以防止和消除坯壳与结晶器内壁间的粘结，并能对被拉裂的坯壳起到愈合作

PLC在连铸机结晶器液位控制中的应用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/d75173291.html, PLC在连铸机结晶器液位控制中的应用 作者：魏哲明陈洁 来源：《数字化用户》2013年第04期 【摘要】介绍了唐钢方坯连铸机结晶器液位控制系统的组成、功能特点以及应用情况， 以及基于西门子S7系列PLC的液位闭环过程控制的功能图软件设计方法。由于不同的连铸机结晶器液位控制的思路是类似的，因此不同的系统控制程序修改后是可以移植的。采用功能阁的方法编制PLC的程序具有思路清晰，逻辑严谨，可移植性高等特点。采用PID串级控制器井按照功能图方法编写的程序经过工程实践，结晶器液位在稳定工作时其控制精度在左3mm 以内，系统响应速度快，运行自定可靠，同时减少了编程开发调试时间。 【关键词】连铸结晶器液位控制 PLC 自动控制 一、引言 在我国的钢铁连铸领域，特别是方坯连铸机领域中，自动化水平是相对较低的，在科技快速发展的今天，技术水平落后已经尤为突出。连铸自动化水平的提高，直接关系到对保证铸坯质量、提高连铸机的劳动生产率、增加连铸机的金属收得率起着非常重要的作用。为了提高产品的市场竞争力以及与世界接轨，是世界冶金生产的发展方向。因此，实现PLC自动控制系统在连铸生产过程中非常重要。结晶器液位控制是连铸生产中的重要环节。稳定的液位有利于使铸坯初期坯壳生成，提高凝固坯壳生长的均匀性，有助于液相穴内的杂物上浮，降低铸坯纵裂纹指数，减少表面夹渣，提高铸坯质量，同时大大减少连铸机生产中的拉漏、溢钢事故。 二、自动控制系统设计 结晶器内的液位控制采用流量控制，通过调节中间包裹棒与水口之间的缝隙控制钢水流量，以达到控制结晶器内液位目的。控制器设计为串级控制，共有两个控制器，包括塞棒开度控制和液位控制两个控制环，其中开度环采用P控制器，塞棒位置传感器检测塞棒的实际位置，通过控制器控制液压缸的伺服阀从而控制塞棒位置。液位控制采用PID控制器，将液位检测信号反馈到液位控制器，经调节算法进行运算，得到塞棒调节的位移量，再将位置量传送到开度P控制器。P控制器最终输出信号控制比例阀。开度按制作为内环，液位作为主控制器，这种控制器结构能够改善系统的动态特性，提高系统的工作频率。 三、自动控制系统构成 连铸机的自动控制系统由公用PLC、流用PLC、液位PLC、火切机PLC、电磁搅拌PLC 组成。液位PLC的控制是在正常浇钢条件的情况下，为每个流的液位和拉速控制。

板坯连铸机结晶器振动液压装置的设计及计算

板坯连铸机结晶器振动液压装置的设计及计算 文章介绍了某型不锈钢板坯连铸机组结晶器振动液压装置的设计计算过程。计算系统所需流量，配置核心液压元件型号规格，对循环冷却系统进行了精确计算。 标签：连铸结晶器；振动；液压 引言 结晶器是板坯连铸机组的核心设备，而结晶器振动装置又是结晶器设备重要装置之一。当结晶器上下振动时，钢水液面与结晶器壁面相对位置也随之改变。其目的在于防止坯材在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘连而出现拉漏、拉裂事故，同时有利于脱坯，改善坯壳与结晶器壁的润滑性等[1]。结晶器液压振动因其能在线调整振动参数，近期有广泛的发展和推广。文章即围绕国内某型板坯连铸机组的结晶器液压振动装置，对其进行分析计算和设计。 1 系统原理 连铸机的结晶器液壓振动装置由两个液压缸推动整个机架做垂直方向上的非正弦曲线。 非正弦曲线运动的周期、振幅与正弦曲线其实是一致的，只是在半周期内由两条周期不同的正弦曲线（全周期为T，上升段周期为T+，下降为T-）拼接而成。定义非对称系数C=T+/T，当C=0.5，曲线即为对称的正弦曲线；当0.5≤C≤1，比如C=0.6，则T+=0.6T，T-=0.4T，使得结晶器上振时间长，而下振时间短。实际生产中C值大于0.5，一般在0.5～0.6。 振动装置由两部分组成：液压站和振动执行器。液压站向振动执行器提供油。振动执行器包括缸旁伺服阀和振动液压缸。 2 工作泵流量计算及选择 工作泵的选择取决于液压缸运动所需的流量，因此先计算各个工况下所需流量。 （1）对称正弦运动（C=0.5）时，振动所需的平均供油流量 振动液压缸参数为Φ125/Φ90。单个液压缸的最大振幅Am为6.5mm，最大频率160次/min，在1/4个周期内，其平均速度Vp=Am/（T/4）=69（mm/s）。此速度下单缸塞腔供油平均流量为51L/min。两个液压缸同时工作则需要102L/min，取效率系数0.8，得127 L/min。

结晶器振动技术

内蒙古科技大学 实习论文 题目：结晶器振动技术姓名 学号： 班级 日期：

目录 内蒙古科技大学煤炭学院 (1) 目录 (2) 一、摘要 (3) 二、前言 (3) 三、结晶器振动技术 (5) 3.1正弦振动 (5) 3.2非正弦振动 (6) 3.4结晶器振动参数设置 (9) 3.5振动伺服阀 (10) 3.6结论 (10)

一、摘要 连铸连轧结晶器振动技术的发展历史和现状，简单分析了结晶器正弦振动和非正弦振动形式，并讨论了结晶器振动和润滑的关系。 关键词：结晶器；振动；润滑；振动参数；振动伺服阀； 二、前言 结晶器振动是连铸技术的一个基本特征。连铸过程中，结晶器和坯壳间的相互作用影响着坯壳的生长和脱膜，其控制因素是结晶器的振动和润滑。连铸在采用固定结晶器浇注时，连铸直接从结晶器向下拉出，由于缺乏润滑，易与结晶器发生粘结，从而导致出现拉不动或者拉漏事故，很难进行浇注。结晶器振动对于改善铸坯和结晶器界面间的润滑是非常有效的，振动结晶器的发明引进，工业上大规模应用连铸技术才得以实现。可以说，结晶器振动是浇注成功的先决条件，十年来发展的重要里程碑。近年来，冶金工业的迅速发展，要求连铸提高拉速和增加连铸机的生产能力，人们对结晶器振动的认识也在不断深入和发展。 连铸机结晶器振动的目的是防止拉坯时坯壳与结晶器黏结,同时获得良好的铸坯表面。结晶器向上运动时,减少新生坯壳与铜壁产生黏着,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,要求向下运动的速度大于拉坯速度,形成负滑脱。结晶器壁与运动坯壳之间存在摩擦力,此摩擦力被认为是撕裂坯壳进而限制浇注速度的基本因素。在初生坯壳与结晶器壁之间存在液体渣膜,此处的摩擦为黏滞摩擦,即摩擦力大小正比于相对运动速度,渣膜黏度,反比于渣膜厚度。在结晶器振动正滑脱期间摩擦力及其引起的对坯壳的拉应力就较大,可能将初生坯壳拉裂,为此开发了采用负滑脱的非正弦振动技术来减小这一摩擦力。理论研究及模拟实验表明,适当选择非正弦振动参数(偏斜率)可减小摩擦力50% ~60%。在结晶器液压伺服非正弦振动出现之前都是采用机械式振动装置的,机械

连铸结晶器总成(英)

结晶器(mould) 承接从中间罐注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坚固坯壳的连续铸钢设备。它是连铸机最关键的部件，其结构、材质和性能参数对铸坯质量和铸机生产能力起着决定性作用。开浇时引锭杆头部即是结晶器的活动内底，钢水注入结晶器逐渐冷凝成一定厚度坯壳并被连续拉出，此时，结晶器内壁承受着高温钢水的静压力及与坯壳相对运动的摩擦力等产生的机械应力和热应力的综合作用，其工作条件极为恶劣。为了能获得合格的铸坯，结晶器应满足的基本条件有：(1)具有良好的导热性，以使钢水快速冷凝成形。(2)有良好的耐磨性，以延长结晶器的寿命，减少维修工作量和更换结晶器的时间，提高连铸机的作业率。(3)有足够的刚度，特别在激冷激热、温度梯度大的情况下需有小的变形。(4)结构简单、紧凑，易于制造，拆装方便、调整容易，冷却水路能自行接通、以便于快速更换；自重小，以减小结晶器振动时的惯性力和减少振动装臵的驱动功率，并使结晶器振动平稳。 Can take from the middle of the molten steel into the required section and shape into a solid billet solidification of continuous casting equipment shells. Continuous casting machine which is the most critical components, its structure, texture and performance parameters on the quality and slab caster plays a decisive role in production capacity. When open pouring dummy bar head mold that is at the end of the activities, of molten steel into the mold gradually condensed into a certain thickness and continuous billet shell out, at this time, mold wall temperature under the static pressure of molten steel and billet shell, such as the relative movement of the friction generated by mechanical stress and thermal stress of the combined effects, the extremely bad working conditions. In order to obtain qualified casting, mold should be to meet the basic conditions are: (1) has a good thermal conductivity to enable rapid condensation forming molten steel. (2) good wear resistance to extend the life of mold to reduce the workload of maintenance and replacement of the time mold and improve the operating rate of continuous casting machine. (3) have sufficient rigidity, especially in the cold shock-induced heat, large temperature gradient would be required under a small deformation. (4) structure is simple, compact, easy to manufacture, easy disassembly, easy adjustment, cooling water can be connected to in order to facilitate the rapid replacement; self-small, to reduce vibration at the time of mold and reduce the vibration of the inertial force of the drive power devices and a smooth mold vibration.

结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用分析

结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用分析 结晶器钢水液位自动控制是板坯连铸工艺运行中的关键模块，对板坯连铸工艺运行安全性、生产效率及质量具有直接的影响。基于此，文章以板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的原理为入手点，简要介绍了板坯连铸中结晶器鋼水液位自动控制的应用技术指标及系统组成，并对板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的应用方案设计及应用效果进行了进一步分析。 标签：结晶器;钢水;液位自动控制;板坯连铸 前言：板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的实现，可以保证结晶器内钢水液位始终恒定，或按照一定规则均匀变化。现阶段通过控制塞棒升降高度调节流入板坯连铸中结晶器钢水流量的流量型液位自动控制法应用较为普遍，且已经形成了较为成熟的理论体系。基于此，对流量型结晶器钢水液位自动控制法在板坯连铸中的应用进行适当分析具有非常重要的意义。 一、结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用原理 在板坯连铸工艺运行过程中，中间包内部钢水注入结晶器为浇铸起始点，在进入浇铸环节后，结晶器内钢水液位会随着浇铸速度的变化而变化。然而，板坯连铸工艺要求结晶器内钢水始终保持液位的平衡稳定。这种情况下，利用调节塞棒的方式调节浸入式水口的有效面积，可以在钢水达到一定液位时启动板坯连铸机器，根据结晶器液位设定值，进行钢水液位的自动控制[1]。而在板坯连铸机器停止运行时，可以停止液位调节。特殊情况下，也可以通过调节塞棒，实现板坯连铸工艺的紧急制动。 二、结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用 1、技术指标及过程 板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制指标主要包括液位控制范围（距离结晶器上口80mm～160mm）、动态液位控制精度（±10.0mm）及其他生产工艺要求的指标。同时要求板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制可以实现手动、自动开浇、电动控制，可以实现上下限液位报警及危急时刻应急自动处理。 板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制系统主要包括交流无刷永磁伺服控制系统、中间包塞棒开启机构、单回路控制器、PLC、结晶器钢水液位测量仪及记录仪等。其中中间包塞棒开启机构主要用于进行中间包流入结晶器钢水流量的调节。即通过塞棒的上升、下降，对浸入式水口有效面积进行适当调整，由此达到调节流量的作用。在结晶器钢水液位自动控制系统中，塞棒系统主要以电气（交流无刷永磁伺服控制系统）为驱动源，变频器为开关速度主要调节装置，电动机械执行机构可以控制塞棒的上升、下降动作;单回路控制器主要是作为操作人员、工程师站点，执行画面监控操作、数据存储、数据修改等任务，并对结晶

连铸机结晶器振动装置设计

摘要 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，因此结晶器振动装置具有重要的作用。 本文通过对连铸发展历史，以及结晶器振动技术的发展和结晶器振动方式的改进进行了阐述，提出了电液伺服装置驱动，并对其振动规律及工作原理做出了分析。然后绘制了机械简图，并对其工艺参数和运动参数进行了分析计算，最终完成了本次设计。 本文主要的设计内容包括： 1.结晶器振动正弦参数的确定 通过负滑脱量、频率和周期、结晶器运动的速度和加速度以及负滑脱时间的计算，来确定铸坯的工艺参数。 2.结晶器振动装置机械计算 设计校核了双摇杆机构的主要部分，并根据经验推出机架结构。 3.结晶器振动装置伺服系统的设计计算 由系统所需动力选择恰当的液压缸及液压泵。并对系统的辅助原件进行了计算和选择，同时提出了同步回路电液伺服系统。 4.结晶器振动装置的三维设计 关键词：连铸；结晶器；振动装置；振动规律；电液伺服装置

Abstract The mould is the heart part of continuous casting machine. Its main role is to mould the steel in providing rapid and uniform cooling environment, promote the rapid and uniform shell growth, to form a good quality of billet shell, guarantee the normal and stable for continuous casting process. In pouring molten steel in crystallizer, motionless, shell and the mold wall to produce a cohesive, which increases the casting the resistance, led to the emergence of billet shell" sticks" or molten steel is breakout occurs, it is difficult to cast. When the mould in regular vibration, which can make the inner wall is obtained in comparison with good lubrication condition, thereby reducing the friction resistance and can prevent the molten steel and the inner wall of the crystallizer is bonded, but also can improve the surface quality of billet crystallizer vibration device, therefore has an important role. Based on the history and development of continuous casting crystallizer vibration technique, development and improvement of crystallizer vibration mode undertook elaborating, put forward to the electro-hydraulic servo device driver, and the vibration regularity and working principle are analyzed. Then draw the mechanical model, and the process parameters and motion parameters are analyzed and calculated, the final completion of the design. The main design content includes: 1.crystallizer vibration sinusoidal parameters Through the negative slip quantity, frequency and cycle, mold movement velocity and acceleration and negative strip time calculation, to determine the process parameters of casting billet. 2.The device of vibration of crystallizer mechanical calculation Design of the double rocker mechanism the main part, and according to the experience introduction of frame structure. 3.The device of vibration of crystallizer of servo system design By the system the power required by the proper selection of hydraulic cylinder and hydraulic pump. And the system of auxiliary components were calculated and selected, simultaneously proposed synchronous electro-hydraulic servo system. 4.dimensional design of crystallizer vibration device

连铸结晶器振动参数取值限度问题

连铸结晶器振动参数取值限度问题 1 前言 随着连铸技术的发展,结晶器振动技术亦不断发展,主要表现在振动参数的选择更加灵 活,振动的工艺效果更好,尤其是振动参数更适合连铸高拉速的工艺要求。结晶器振动的每一次完善都是突破原有振动参数的取值限度,以适应连铸更高的工艺要求。随着结晶器非正弦振动形式的开发,本文讨论振动参数的取值限度问题。 2 结晶器振动参数的影响 拉速Vc是连铸工艺控制的一个最关键的参数,因此结晶器振动参数的选择亦必须适合 拉速的要求。结晶器振动工艺参数对其工艺效果的影响如下: 1)结晶器振动的负滑脱时TN控制铸坯表面的振痕深度,即两者呈增函数关系。TN越 长,振痕越深。 2)保护渣的消耗量与结晶器振动的正滑脱时间呈增函数关系,正滑脱时间越长,保护 渣消耗量越大。 3)结晶器振动的负滑脱时间率、负滑动量、结晶器上振的最大速度都反映结晶器振动 的工艺效果,但它们不是独立的参数,而且随着结晶器振动形式的确定,一般以其正、负滑脱时间来判定结晶器振动的工艺效果。 基于上述几点,为控制铸坯的振痕深度,希望TN短;而为保证结晶器的润滑效果,增 加保护渣的消耗量,希望正滑脱时间长,为此目的开发了结晶器的非正弦振动形式,从而突破了结晶器正弦振动参数的取值限度。 3 问题的提出 在结晶器非正弦振动中引入波形偏斜率α这一基本参数,增加了振动的独立参数,使振 动参数的选择更灵活,更适合高速连铸的工艺要求。即在一定的VC条件下,采用非正弦振 动可以明显地降低振动频率f ,即可以保持f 不变,通过调整α来适合Vc的要求。此外, 非正弦振动可以分别构造结晶器的上振和下振速度曲线。由此提出:在一定的Vc下,可否 通过不断地增加α而无限地降低f 。 图1示出在一定VC和振幅S时,不同α所对应的tN–f 曲线。可见α增加,tN–f 曲线

结晶器正弦振动装置的形式及其特点

现代连铸技术讨论课 结晶器正弦振动装置的形式及其特点 班级： 姓名： 课程名称：现代连铸技术 指导教师： 2013年11月7日

目录 1、结晶器振动技术的发展历史 (1) 2、结晶器的正弦振动 (1) 2.1正弦振动的定义 (1) 2.2正弦振动的特点 (1) 2.3正弦振动机构满足的条件 (1) 2.4结晶器实现弧形的轨迹方式 (2) 3、结晶器导向机构 (2) 3.1 长臂振动机构 (2) 3.2 导轨式振动机构 (3) 3.3 差动齿轮振动机构 (3) 3.4 四连杆振动机构 (4) 3.5 四偏心振动机构 (6) 4、机械驱动结晶器正弦振动振幅调整 (7) 5、同步控制模型 (8) 5.1 f=av模型 (8) 5.2 f=av+b模型控制 (8) 5.3 f=b模型 (8) 5.4 f=-av+b (8)

现代连铸技术讨论课 1、结晶器振动技术的发展历史 结晶器振动是连铸技术的一个基本特征。连铸过程中,结晶器和坯壳间的相互作用影响着坯壳的生长和脱膜,其控制因素是结晶器的振动和润滑。连铸在采用固定结晶器浇注时,铸坯直接从结晶器向下拉出,由于缺乏润滑,易与结晶器发生粘结,从而导致出现拉不动或者拉漏事故,很难进行浇注。结晶器振动对于改善铸坯和结晶器界面间的润滑是非常有效的,振动结晶器的发明引进,工业上大规模应用连铸技术才得以实现。可以说,结晶器振动是浇注成功的先决条件,是连铸发展的一个重要里程碑。近年来,冶金工业的迅速发展,要求连铸提高拉速和增加连铸机的生产能力,人们对结晶器振动的认识也在不断深入和发展。结晶器振动经历了早期的非正弦振动方式到正弦振动方式,目前又发展到非正弦振动方式的过程。当然,现在所采用的非正弦振动与早期的非正弦振动虽然振动波形同为非正弦,但其目的和实现方式上二者有本质的区别。 2、结晶器的正弦振动 2.1正弦振动的定义 当结晶器的运动速度与时间的关系为一条正弦曲线时称这种振动为正弦振动。2.2正弦振动的特点 正弦振动的主要特点是：结晶器在整个振动过程中速度一直是变化的，即铸坯与结晶器间时刻都在相对运动。在结晶器下降时还有一小段负滑动，因此能消除和防止粘结。另外，由于结晶器的运动速度是按正弦规律变化的，加速度则必然按余弦规律变化，所以，过度比较平稳，冲击比较小。它与梯速振动相比，坯壳处于负滑动状态的时间较短，且结晶器上升时间占振动周期的一半，故增加了坯壳断裂的可能性。为了弥补这一弱点应充分发挥加速度较小的长处，亦可采用高频率振动以提高脱模的效果。 2.3正弦振动机构满足的条件 正弦振动机构满足的两个条件： ①使结晶器准确地沿一定的轨迹振动； ②使结晶器按一定规律振动。

结晶器液位检测系统的设计与应用

结晶器液位检测系统的设计与应用 摘要：在现代冶金行业中，结晶器液位控制在连铸系统中已经显得越来越重要，它对优质钢种的质量品质、浇铸的安全平稳、操作人员的人力资源的合理优化都有着重要的意义。但由于在结晶器液位控制的过程中存在许多不确定扰动因素，其扰动可能随时不断变化，并且绝大多数的扰动因素都是非线性的，因此无法建立准确的模型，很难使用常规的控制方法，本文介绍的是马钢新区连铸机的结晶器液位自动控制系统。 关键词：结晶器液位检测自动控制系统结晶器液位控制 一、结晶器液位控制系统 在连铸的生产过程中，通常使用塞棒来控制进结晶器的液位，但是塞棒经过钢水的腐蚀和冲刷，头部逐渐变形，因此塞棒位置与钢水流量的特性也在这个过程中产生不断的变化，这种变化通常是非线性的，因此无法用常规PID控制的方法来进行有效调节。针对以上情况，SMS- DEMAG公司运用现代智能控制技术模糊控制和运动控制的思想，通过控制软件控制塞棒开度达到控制液位的目的。 图1 塞棒位置与钢水流量的特性关系 通过结晶器液位控制系统，在自动开浇和在浇铸时可以保持铸机结晶器内的钢水液 面在一个预定的恒定液位值。如果反馈值与设定液面值有偏差，通过调节中包塞棒位置 来改变从中包进入结晶器的钢水流量来补偿这个偏差使液位保持平稳。 结晶器液位控制系统包括： -Measurement (level gauge) 测量单元（VUHZ液位计） -Control system 控制系统 -Stopper rod actuating system 塞棒执行系统

图2 VUHZ液位控制系统示意图 1.1VUHZ液位计 VUHZ检测单元实际上是电磁式的传感器，它通过测量钢水通过磁场时产生的电流来确定钢液面的高度，测量范围为0～300mm。该测量系统集成于结晶器的设计中。安装于结晶器内弧侧的顶部。用于结晶器液位控制系统冷却系统采用直接用铸机的一次冷却水闭环冷却，安装简便快捷。 工作原理：VUHZ系统用于检测实际的结晶器液面，由电磁线圈在通电后产生一个静态的电磁场，电磁场分布取决于传感器的安装位置，当不同液面高度的钢水进入磁场时，会在传感器的二次线圈中感应出不同大小的电压，感应电压由经过放大器进行放大，通过计算单元的处理器进行处理。计算单元系将原来的电压信号转变成4-20mA的模拟量信号，结晶器液 位控制采用闭环控制，系统的逻辑控制功能在运动控制器（motion controller）内完成。

连铸结晶器液面自动加渣控制系统简介

连铸结晶器液面自动加渣控制系统简介 一、概述 连铸机浇筑时结晶器加保护渣是连铸生产中最重要的工作，保护渣在连铸生产中起着极为重要的作用，如防止二次氧化、润滑及吸附杂质等。连铸工艺要求保护渣在浇铸过程中形成熔融层、烧结层及粉渣层等三层结构，以便更好的发挥作用。少加勤加是添加保护渣的一条重要原则。 二、现场现状 目前连铸机上采用的加渣方式大都还是人工方式，每个工人管理着一流或两流，需时刻观察着结晶口的状态，需要加时就用随便的推上一堆，心情好或领导在时加的还均匀些，领导不在那就看自己的心情了，心情好负责些，心情不好那就随便了。况且连铸机旁的环境比较恶劣，工人的劳动强度很大，要求工人长时间的高质量的完成加渣工作也有难度。因此人工添加保护渣受操作者因素的影响较大，很难保证添加的稳定性，容易产生卷渣和液面波动，从而产生夹杂、振痕加深等缺陷。针对这种情况，我公司最新研发了一套连铸结晶器液面自动加渣控制系统，可以代替工人进行自动加渣而基本无需工人干预。 三、系统简介 我公司新研发的连铸结晶器液面自动加渣控制系统，包括工控机、控制执行单元、现场控制报警单元、加料仓、气动单元、结晶器渣液面温度检测装置、渣料喷头、料位计、专用软件组成。

连铸结晶器液面自动加渣控制系统是一套闭环自动控制系统，它以工控机为核心，通过专用软件来自动控制各个组成部分自动工作，在基本参数设置完成后，由工控机来根据连铸机结晶器内渣液面的实际情况进行参数调整，无需再人工干预调整而能保证结晶器内渣液面的均匀和稳定。 系统的工作过程由工控机实时不停的读取结晶器内渣液面的表面温度，如果渣液面的表面温度超过设定的加料温度，则工控机控制执行单元让加料仓下料，同时打开气动单元，保护渣在下料管内被送料气体经渣料喷头均匀吹送到结晶器内，然后再测结晶器内渣液面的表面温度，如果渣液面的表面温度仍然超过设定的加料温度，则工控机重复上面的加料过程，如果测量到结晶器内渣液面的表面温度低于设定的加料温度则停止加料和关闭气动单元。 在现场设有工人控制箱，可以控制任意一流加料系统的启动和停止。当出现故障时控制箱会发出声光报警，并指示灯提示哪一流出现问题。 系统实现框图如下： 图1系统框图

连铸各种振动装置的优缺点比较

二连铸车间三台连铸机振动装置差异和优缺点 摘要: 结晶器振动装置是连铸机的重要设备之一，其主要作用是防止钢水与铜管内壁的粘结，改善铸坯的表面质量，当粘结发生时，则通过振动强制脱模，消除粘结；振动装置即是带动结晶器产生脱模所需的机械振动，本文通过对首钢水钢二炼钢厂的三台连铸机振动装置差异及优缺点的分析比较，充分了解各台铸机振动装置性能，做到心中有数，以便在以后的生产中趋利避害，对生产起到一定的指导和参考作用。 关键词：结晶器振动装置正弦振动非正弦振动四连杆镭目非正弦大扭矩直驱电机

目录 摘要 (2) 1、二连铸3台连铸机振动装置概况 (4) 1.1 1#连铸机振动装置概况 (4) 1.1.1 技术参数 (4) 1.1.2 振动装置结构 (4) 1.1.3 振动装置工作原理 (4) 1.2 2#连铸机振动装置概况 (5) 1.2.1 技术参数 (5) 1.2.2 振动装置结构 (5) 1.2.3 振动装置工作原理 (6) 1.3 3#连铸机振动装置概况 (6) 1.3.1 技术参数 (6) 1.3.2 振动装置结构.............................., (7) 1.3.3 振动装置工作原理 (7) 2、3台连铸机振动装置的差异及优缺点比较 (8) 2.1 振动波形 (8) 2.2 振动特点 (8) 2.2.1 1#机振动特点 (8) 2.2.2 2#机振动特点 (10) 2.2.3 3#机振动特点 (11) 3、结论 (13)

3.1 3台连铸机振动装置的差异 (13) 3.2 3台连铸机振动装置的优缺点 (13)

1、二连铸3台连铸机振动装置概况 1.1 1#连铸机振动装置概况： 1.1.1 技术参数： 振动曲线：正弦 电机：YTSP160M-4-B3 功率：11KW,转速：1440r/min 频率：64-300cpm（圈/每分钟） 振幅：±3mm、±4mm 减速机：锥包络蜗轮减速机 速比：7.75 [1] 1.1.2 振动装置结构： 1#连铸机振动装置为四连杆机构，振动机构为内弧布置，主要由交流电动机、减速机、偏心轮、连杆、振动臂、导向臂和振动台几大部分组成，这种装置的最大优点是将传动装置移到二冷室之外，振动机构为板簧四连杆，振动台不直接受连杆传动，而是把振动臂一端延长，形成传动臂，显然机构得到了进一步简化，电动机减速器的工作环境条件得到了大幅度改善。 1.1.3 振动装置工作原理： 1#连铸机振动装置采用变频器进行交流变频调速产生正弦振动，再用偏心机构将圆周运动转换成上下振动，带动连杆机构驱动振动台，通过调节偏心机构的偏心距调整振幅，就像汽车调档一样，不过此偏心机构只有两个振幅档可以调，分别为±3mm和±4mm，且只能

连铸结晶器液面自动加渣控制系统简介

连铸结晶器液面自动加渣控制系统简介

连铸结晶器液面自动加渣控制系统简介 一、概述 连铸机浇筑时结晶器加保护渣是连铸生产中最重要的工作，保护渣在连铸生产中起着极为重要的作用，如防止二次氧化、润滑及吸附杂质等。连铸工艺要求保护渣在浇铸过程中形成熔融层、烧结层及粉渣层等三层结构，以便更好的发挥作用。少加勤加是添加保护渣的一条重要原则。 二、现场现状 目前连铸机上采用的加渣方式大都还是人工方式，每个工人管理着一流或两流，需时刻观察着结晶口的状态，需要加时就用随便的推上一堆，心情好或领导在时加的还均匀些，领导不在那就看自己的心情了，心情好负责些，心情不好那就随便了。况且连铸机旁的环境比较恶劣，工人的劳动强度很大，要求工人长时间的高质量的完成加渣工作也有难度。因此人工添加保护渣受操作者因素的影响较大，很难保证添加的稳定性，容易产生卷渣和液面波动，从而产生夹杂、振痕加深等缺陷。针对这种情况，我公司最新研发了一套连铸结晶器液面自动加渣控制系统，可以代替工人进行自动加渣而基本无需工人干预。 三、系统简介 我公司新研发的连铸结晶器液面自动加渣控制系统，包括工控机、控制执行单元、现场控制报警单元、加料仓、气动单元、结晶器渣液面温度检测装置、渣料喷头、料位计、专用软件组成。

连铸结晶器液面自动加渣控制系统是一套闭环自动控制系统，它以工控机为核心，通过专用软件来自动控制各个组成部分自动工作，在基本参数设置完成后，由工控机来根据连铸机结晶器内渣液面的实际情况进行参数调整，无需再人工干预调整而能保证结晶器内渣液面的均匀和稳定。 系统的工作过程由工控机实时不停的读取结晶器内渣液面的表面温度，如果渣液面的表面温度超过设定的加料温度，则工控机控制执行单元让加料仓下料，同时打开气动单元，保护渣在下料管内被送料气体经渣料喷头均匀吹送到结晶器内，然后再测结晶器内渣液面的表面温度，如果渣液面的表面温度仍然超过设定的加料温度，则工控机重复上面的加料过程，如果测量到结晶器内渣液面的表面温度低于设定的加料温度则停止加料和关闭气动单元。 在现场设有工人控制箱，可以控制任意一流加料系统的启动和停止。当出现故障时控制箱会发出声光报警，并指示灯提示哪一流出现问题。 系统实现框图如下： 图1系统框图 加 料 下料控制单 渣料 工控 干燥 渣层 料显示 报

结晶器振动装置故障原因分析

结晶器振动装置故障原因分析 [摘要]结晶器振动装置主要是利用计算机数据采集分析的系统，可以更好地观察连铸过程，改善连铸性能。本文主要是分析了结晶器连铸机结晶器振动装置发生的故障原因,并给出了合理的解决。 前言 结晶器监控系统是计算机数据采集与分析的可视化系统。通过采集结晶器的相关数据，结晶器液面高度、铜板出现粘结温度、振幅、振动频率、冷却水量、水温等，操作人员对透视结晶器观察连铸过程，便于更好改善连铸性能。 一、结晶器监控的系统 我们所说的结晶器监控系统主要是由部分结晶器和部分工艺组成的。部分结晶器、振动装置的数据采集和自动化系统数据的显示，通过系统的核心来处理数据的服务器。部分是工艺的可以经过数据采集、数据算法、软件包进行可视化处理振动软件包。 结晶器是连铸设备的“心脏”。在连铸机中起着不可估量的作用，结晶器主要是通过结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。这种结晶器结构简单，生产强度较低，适用于小批量产品（如化学试剂和生化试剂等）的生产。 结晶器不仅可以使钢液逐渐凝固成所需要规格、形状的坯壳；还可以通过结晶器的振动，使坯壳脱离结晶器壁而不被拉断和漏钢；进行调整结晶器的参数，使铸坯不产生脱方、鼓肚和裂纹等缺陷；必须保证坯壳均匀稳定的生成。 二、连铸机结晶器安装方圆坯连铸结晶器安装 1.结晶器离线时设备检修、铜管检查、试压、对弧、喷嘴检测等各项工作已经完成且达到上线要求，在此前提下结晶器吊运到浇注平台上进行结晶器安装工作。 2.结晶器若有内置式电磁搅拌则需在离线时检测完毕，若采用结晶器外置式电磁搅拌则在安装结晶器时，需先将电磁搅拌放置在在线的搅拌器安装托架上，不同的连铸机供应商有不同的设计理念，搅拌器的安装位置是有区别的。 3.在线的结晶器电磁搅拌装置安装完毕后，将结晶器吊装在振动装置上，振动装置与结晶器冷却水气的联接通常是自动联通的，根据振动装置上的定位销确定结晶器的安装位置，采用对弧装置对弧，使结晶器铜管的弧与连铸机基本弧半径吻合，若超出误差允许范围内，则需对结晶器进行相应调整，调整完毕后用固定装置锁死。 4.在线接通结晶器冷却水检查结晶器与振动装置接水板是否密封，是否有漏水现象，启动振动装置，观察结晶器是否有未锁紧或是偏摆现象。 5.检查完毕后盖上结晶器罩完成安装工作。启动二次水系统，检查足辊区的冷却管路是否通畅。 6.整个检查过程均没有问题，可以进行模拟浇注等工作，待模拟完成，引锭杆送到结晶器下口最终位置，利用压缩吹干铜管内冷却水，开始装冷料以准备开浇。 三、连铸机配置和故障 连铸机配置连铸设备主要包括钢包及钢包回转台-中间包-引锭装置-结晶器

连铸结晶器

连铸结晶器 结晶器是连铸机非常重要的部件，是一个强制水冷的无底钢锭模。称之为连铸设备的“心脏”。 结晶器的定义：一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。这种结晶器结构简单，生产强度较低，适用于小批量产品（如化学试剂和生化试剂等）的生产。 结晶器的作用： （1）使钢液逐渐凝固成所需要规格、形状的坯壳； （2）通过结晶器的振动，使坯壳脱离结晶器壁而不被拉断和漏钢； （3）通过调整结晶器的参数，使铸坯不产生脱方、鼓肚和裂纹等缺陷； （4）保证坯壳均匀稳定的生成。 结晶器的类型 （1）结晶器的类型按其内壁形状，可分为直形及弧形等 1）直型结晶器。直形结晶器的内壁沿坯壳移动方向呈垂直形，因此导热性能良好，坯壳冷却均匀。 该类型结晶器还有利于提高坯壳的质量和拉坯速度、结构较简单、易于制造、安装和调试方便；夹 杂物分布均匀；但铸坯易产生弯曲裂纹，连铸机的高度和投资增加。直形结晶器用于立式和立弯式 及直弧连铸机。 2）弧形结晶器。弧形结晶器的内壁沿坯壳移动方向呈圆弧形，因此铸坯不易产生弯曲裂纹；但导热性比直形结晶器差；夹杂物分布不均，偏向坯壳内弧侧。弧形结晶器用在全弧形和椭圆形连铸机上。 （2）按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆（即母液和晶体的混合物）循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。 通俗的讲连铸结晶器： 就是一个钢水制冷成型设备。基本由框架，水箱和铜板（背板与铜板），调整系统（调整装置，减速机等）；润滑系统（油管油路），冷却系统和喷淋等设备组成。 连铸结晶器需要和连铸结晶器保护材料（渣）一同使用。 保护材料用途： 1.确保连铸工艺顺行； 2.改善铸坯表面质量 连铸结晶器钢水流动控制技术 1、连铸板坯的表面和内部缺陷与结晶器内钢液的流动状态密切相关。伴随着连铸机拉速的提高，结晶器内液面波动加剧，容易产生卷渣，造成铸坯质量恶化。采用结晶器钢水流动控制技术可以改善结晶器内流场形态，抑制出料速度以平稳液面，促进夹杂物上浮。用于