了解结晶器振荡的影响是进行振动参数选择的先决条件。结晶器如何摆动确实会影响产品质量和铸造工艺的可行性。
结晶器振动变量选型来控制振荡痕迹、横向裂纹和爆发的潜在性的理论依据(外形轮廓,行程和频率)证明了随着更复杂的系统的出现可用的灵活性。对于振荡标记形成的机理进行了讨论。
连铸结晶器振动概述
Edward S.Szekeres,纽约罗切斯特铸造顾问公司首席顾问
第二次世界大战后不久,钢铁的连续铸造开始成为了一个可行的过程。结晶器振荡的引入是加速其发展的关键因素[1]。
结晶器振动的想法归功于德国的Siegfried Jungians,他在20世纪30年代早期开创了有色金属连续铸造的先河。在此发展之前,连铸结晶器是保持固定的。虽然在固定的结晶器中是可以实现连续铸钢的,但考虑到摆动的结晶器可以允许更高的铸造速度和更低粘接性漏钢的频率。在粘接性漏钢时,钢水液面附近的一部分坯壳附着在结晶器壁上,并与向下移动的外壳相分离。由此产生的粘接是一个弱点,通常会在结晶器出口处发生破裂。
1949年, Irving Rossi在位于纽约瓦特福利特的阿勒格尼工厂的试验铸机上使用荣汉斯提出的结晶器振动来铸造钢坯并获得了专利权。正如罗西所说[2]:“这台机器是为了铸造黄铜而设计的,它只适用于开发,因为对连续铸钢知之甚少......” 几乎在同一时间,荣汉斯的提议被应用于德国克虏伯·曼内斯曼钢铁公司的Huckingen工厂的一个多用途连铸机中来进行铸钢[3]。这些铸机的成功成就了连铸结晶器振荡的快速采用,尽管存在一些阻碍。一些工厂尝试使用拉回 - 暂停模式来实现固定结晶器的撤回[4][5]。一段时间以后,英国钢铁研究协会(BISRA)提出把结晶器安装在弹簧上[6]。早在1955年,固定式结晶器(59英寸长)就是安装在苏联Krasnoe Sormovo工厂的一部分的大型双链铸造机上[7]。但是,到了二十世纪六十年代,一些靠结晶器振荡来驱动的类型基本上已经普遍了。
如今天的部分铸机,在结晶器摆动的设计和应用方面也有所不同。这引出了几个问题。结晶器是如何摆动真的很重要吗?如果是这样,变量应该如何相关。
除了铸造速度之外,与铸模振荡有关的主要变量是:
循环运动的轮廓
行程(结晶器向一个方向移动的总距离)
振动频率
然而,对于给定的铸造速度,在这些变量的最佳值上缺乏共识。此外,使用新型可编程振荡器,操作人员可以独立灵活地单独更改这些振荡变量,并且不考虑结晶器振荡原理,新款振荡器可能会只是打开了潘多拉盒子的试验和错误。
因此,本文的目标是审查选择合适的结晶器振动条件的基本原理。
振动剖面和负片的概念
在被广泛复制的荣汉斯的原始开发中,结晶器以等于铸造速度的速度向下移动,每个周期大约四分之三,然后快速返回到起始位置。因此,在下冲行程期间结晶器和铸坯壳体之间不存在相关运动。(在原始弹簧支撑结晶器的下冲行程中也没有相对运动。)这个3:1的振动曲线通常被凸轮所控制,并且频率与机械速度根据以下等式被机械地相关联:
ƒ=(3v_c)/4s (1)
其中
ƒ =结晶器振动频率,周/分钟
s =行程,英尺。(或毫米)
V_c=铸造速度,英寸/分钟(或毫米/分钟)
振荡实践的一个重要变化发生在二十世纪五十年代中期。哈利迪[8],就职于英国谢菲尔德的联合钢铁公司,他表示根据荣汉斯提出的3:1的运动关系通过稍微改变频率/铸造速度,可以获得更快的铸造速度。这个修改产生了一种情况,哈利迪称之为负片。当每个循环中结晶器的向下速度超过钢绞线的退出速率时,会出现负片状况。负片的有益效果被BSBRA发现(并获得专利),被称为压缩释放[1][9]。然而,更多的关注点是针对哈利迪的报告,使用负片可以使铸造速度达到300英寸/分钟(2英寸平方分米)而不会伴随增加破裂。