1 开题依据

连铸技术在当下社会的高速发展中地位日益高升，已经成为了当下钢铁工业发展的一个重大趋势。与传统的钢锭模浇铸相比而言，连铸更加具有经济性，主要体现在以下几个方面：

1. 简化生产工序

2. 提高金属的收得率

3. 减少能量消耗

4. 改善劳动条件，更易于实现自动化

5. 提高铸坯质量

连铸的主要步骤为：首先让钢水不断地通过水冷结晶器，使其凝结成硬壳，随后使其从结晶器下方的开口连续不断地拉出，再经过喷水进行冷却，等到它们全部凝固后，再通过切割机构切割成坯料。整个连铸装置主要由以下几个重要部件组成：中间罐、结晶器、振动机构、引锭杆装置、二次冷却通道、拉矫机器和切割器，而结晶器是连铸机中最为核心的部件。钢坯外形主要由结晶器的形状所决定，薄板坯的结晶器横截面是长方形的；而长条形的钢坯的结晶器横截面是正方形的，也就是所谓的方坯。

当前连铸技术水平还存在两个主要问题：

1：连铸坯的断裂：倘若凝固的金属外壳过薄，会导致刚钢坯被拉出一段长度后，下方的金属把上方仍在凝结的金属拉断，造成钢水的下漏，高温的钢水会毁坏机器及造成意外事故。

2：碳化物的产生：由于其中的金属呈液态，所以碳化反应速度是很迅速的，并且产生大量的高温气体，倘若在结晶器中发生碳化反应，氧元素又可能发生反应生成氧化铝等，其熔点很高，积累在结晶器中会导致堵塞，破坏机器妨碍生产。

因此本课题研究结晶器振动机构的意义显得尤为重要。在生产过程中，它通过不断地振动来带动结晶器上下震荡，使混合均匀，晶粒变小变细，排除液态金属中的气体，使钢坯有利于从下方拉出，提高铸坯的表面质量。

2 文献综述

2.1连铸的发展历史

2.2振动技术的发展

2.3振动机构的种类及发展

2.3.1. 短臂四连杆振动机构

2.3.2. 四偏心振动机构

2.3.3. 液压振动机构

2.4偏心机构的种类

2.4.1. 曲柄滑块机构

2.4.2. 非圆齿轮机构

3 方案论证

3.1驱动及传动方案

1. 本设计由一个电机驱动，直接通过联轴器与偏心轴连接。

2. 通过偏心轴带动杠杆运动，通过改变杠杆相对于支点的位置，便可以改变偏心轴对执行件的作用大小，以此改变振幅。

方案1：短臂四连杆振动机构

其工作原理是由电机带动偏心轴的传动，使拉杆作往复运动，带动连杆摆动，连杆随之摆动，使振动框架能按弧线轨迹振动。其结构优点：结构简单，便于维修，能够较准确地实现结晶器的弧线运动，有利于铸坯质量的改善。

其结构缺点：机构在板簧与振动台架及板簧与振动底座的连接结构上，两处均用螺尾锥销定位，并用螺栓连接，销孔需铰制，螺尾锥销制造不便，而且板簧和调整座都是在斜面上加工销孔及螺栓孔，操作不方便。安装时有锥销定位，不仅要求板簧上销孔位置精度高，而且振动台架与振动底座相对位置固定，影响振动装置的在线调整。（图3.1所示）

方案2：四偏心振动机构

其工作原理是由通过电机转速改变结晶器振动频率，再改变偏心轴和偏心轴套的相对安装位置来改变振幅大小。

图3.2 四偏心振动机构分析简图

其结构优点：结晶器振动平稳，无摆动和卡阻现象，适合于高频小振幅，但结构较复杂。一般是传动系统带动偏心轮连杆机构来实现正弦振动。

其结构缺点：不能在线调节振幅，需停机后改变偏心轴和偏心轴套的相对安装位置来改变振幅大小。目前，国外有采用在偏心轮上安装蜗轮蜗杆装置来实现在线调节振幅的功能。（图3.2所示）