CN101337267A - 板坯结晶器液压振动装置 - Google Patents

Abstract

一种板坯结晶器液压振动装置，该装置有完全相同的两个液压振动单元和一套液压伺服控制系统，两个液压振动单元固定在结晶器两侧，每个液压振动单元的振动导向装置是板弹簧式导向装置，板弹簧分别安装在振动框架的两侧和上下的位置上，固定框架上安装有振动发生装置的液压伺服缸，液压伺服缸活塞杆通过连杆与振动框架连接，其特征在于：每个板弹簧的一端与固定框架连接，越过中部的液压伺服缸活塞杆的板弹簧另一端与振动框架连接，左右一对板弹簧与振动框架和固定框架的连接位置交错布置；上下一对板弹簧与振动框架和固定框架的连接位置交错布置。能实现结晶器非正弦振动曲线，具有体积小，重量轻、强度高，使用性能稳定、整体刚度增强、运动精度高、寿命长等优点，更能满足连铸工艺的振动频率要求。

Description

板坯结晶器液压振动装置

技术领域

本发明涉属于炼钢厂板坯连铸机生产线上的关键设备，使结晶器按给定的振幅、频率和波形实施有规律的往复振动。

背景技术

结晶器振动的目的是便于“脱模”，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现挂漏钢事故。目前新型板坯连铸机均为直弧形，直结晶器有利于钢水夹杂物的上浮，有利于铸坯在结晶器内的全方位对称均匀冷却，可以获得良好的铸坯质量。

板坯结晶器振动装置种类很多，目前用于板坯连铸机的振动装置按驱动方式有机械振动和液压振动，按振动曲线有正弦振动曲线和非正弦振动曲线。结晶器非正弦振动是结晶器在振动时，其位移量在与正弦振动相同值的前提下，可以使结晶器上升具有比下降时间更长的振动波形；或者其它完全不同于正弦曲线的波形。

连铸机拉速越高，保护渣的消耗量越低，润滑效果就越差，尤其在结晶器液面附近发生漏钢的危险就越大。结晶器非正弦振动波形可以使正滑脱时间增长，负滑脱时间减少，减小拉坯阻力，增加保护渣的消耗量，提高弯月液面下铸坯与结晶器的润滑，增加铸坯与结晶器的润滑减少漏钢。

采用电机驱动的短臂四连杆式和电机驱动的偏心轮为机械振动，不可以在线调节振幅、频率和波形，振动精度比较低，主要振动曲线为正弦波形。振动导向主要有短臂四连杆式机构、以及将四连杆机构的上臂用弹簧钢板代替的半板弹簧式结晶器振动装置，这两种振动系统的导向部件由于磨损产生振动不可控制的运动偏差。

实现结晶器非正弦振动有机械方法、液压伺服系统和数字液压缸法。

机械方法虽然可以实现非正弦振动，但不可以在线调节振幅、频率和波形，振动精度比较低；数字液压缸法有承载能力偏低的缺点。较好的方法是通过液压伺服系统，它可以实现在线调节振幅和频率，按工艺要求设定波形，液压伺服系统实现结晶器非正弦振动精度比较高。

我们在2005年提出了一项专利申请“板坯结晶器液压振动装置”CN200520095869.5。它采用了液压伺服缸的振动发生装置和全板簧式导向装置，液压伺服缸活塞杆通过连杆与振动框架连接；一个板簧两端分别与固定框架支座和振动框架支座通过销和螺栓固定。但是，由于板簧与振动框架的连接点在液压伺服缸活塞杆与振动框架的连接处，及整个装置的中部，由两个板簧与固定和振动框架形成的连接方式实质上是，两端与固定框架连接，中部与振动框架连接。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：提供一种板坯结晶器液压振动装置，应用于直弧形板坯连铸机，实现结晶器非正弦振动曲线，具有使用性能稳定、整体刚度和柔性增强、运动精度高、寿命长优点，更能满足连铸工艺的振动频率要求。

本发明的技术方案是：一种板坯结晶器液压振动装置，该装置有完全相同的两个液压振动单元和一套液压伺服控制系统；两个液压振动单元固定在结晶器两侧；每个液压振动单元由固定框架、振动框架、振动发生装置、振动导向装置、结晶器配水装置、安装定位装置和限位装置组成；振动框架安装在箱式结构的固定框架里，振动导向装置固定在振动框架和固定框架之间，固定框架上安装有振动发生装置的液压伺服缸，液压伺服缸活塞杆通过连杆与振动框架连接；振动导向装置是板弹簧式导向装置，板弹簧分别安装在振动框架的两侧和上下的位置上，板弹簧两端分别与固定框架支座和振动框架支座通过销和螺栓固定，其特征在于：

每个板弹簧的一端与固定框架连接，越过中部的液压伺服缸活塞杆的板弹簧另一端与振动框架连接，左右一对板弹簧与振动框架和固定框架的连接位置交错布置；上下一对板弹簧与振动框架和固定框架的连接位置交错布置。

如上所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：下部的振动框架支座用螺栓通过连接板与振动框架相连，中间使用键板定位，键板通过键板螺钉固定在振动框架支座上。

如上所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：所述的结晶器配水装置由水管、膨胀补偿器、密封胶圈、接水面板组成，水管垂直焊接在振动框架里，密封胶圈安装在与振动框架焊接的接水面板的圆形槽里，膨胀补偿器由可伸缩的橡胶制品和两端的法兰组成，补偿振动框架和固定框架的相对运动，并实现结晶器水由固定框架和振动框架的连接。

如上所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：振动框架和固定框架之间有振动质量缓冲装置，振动质量缓冲装置由螺旋弹簧和调整位置螺栓构成，调整位置螺栓通过上圆板压在螺旋弹簧上，与其栓接的套管另一头焊接有下圆板，螺旋弹簧置于该下圆板上，螺旋弹簧外有保护套，螺旋弹簧下面有调整垫片。

如上所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：固定框架为凹形箱式结构，振动框架为凸形箱式结构。

如上所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：结晶器安装定位装置由定位楔块和安装螺栓组成，两个定位楔块构成V形，固定在振动框架上，安装螺栓为吊环螺栓，通过销轴与卡板固定在振动框架上。

如上所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：所述限位装置由下限位、上限位组成，下限位由条形限位板与可以调整高度的垫板及固定螺栓构成，上限位由导向销、压板、可调整高度的垫板及压紧螺栓构成，振动框架通过下限位的条形限位板与固定框架刚性碰撞实现向下运动的极限位置限制；振动框架通过与上限位的压板和焊接于固定框架一起的导向销碰撞实现向上运动的极限位置限制；

并具备运输时及调零后的固定压板和压板螺栓，压板螺栓把固定压板固定在固定框架和振动框架之间，保证固定框架和振动框架此处无相对运动。

如上所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：所述的振动框架调整导向装置由厚度调整垫片、固定螺栓和耐磨板组成，通过调整厚度调整垫片的厚度，控制振动框架相对于固定框架的位置，并使固定框架与耐磨板摩擦导向。

本发明具有如下优点：本发明除了可以实现板坯结晶器的正弦、非正弦和其他函数曲线的振动波形，可以减少拉坯阻力增加保护渣的消耗量，增加铸坯与结晶器的润滑，减少漏钢；液压伺服系统控制精度高，精确实现工艺要求的波形外，具有使用性能稳定、导向精度高、寿命长的优点，更能满足连铸工艺的振动频率要求。

本发明结构紧凑，重量轻。应用于板坯连铸机，可以大幅提高铸坯质量，更可以适应某些可铸性差的钢种。

附图说明

图1，为本发明实施例的整体结构图。

图2，为本发明的整体立体图。

图3，为图1的剖视图。

图4，为限位装置结构图。

图5，为振动框架调整导向装置结构图。

具体实施方式

在图1中各标号的说明：固定框架1、振动框架2、结晶器配水装置3、振动发生装置4、液压伺服缸4.1、振动导向装置5、限位装置6、框架支座7、螺栓8、销9、板弹簧10、间隔板11、安装定位装置12。

在图2中各标号的说明：固定位置螺栓13、振动质量缓冲装置14、定位楔块34、固定压板35、压板螺栓36、盖板47。

在图3中各标号的说明：调整垫片15、下圆板16、套管17、螺旋弹簧18、保护套19、水管20、膨胀补偿器21、连杆22、保护套23、上圆板24、调整位置螺栓25、吊环螺栓26、销轴27、卡板28、密封胶圈29、接水面板30、键板31、键板螺钉32、连接板33。

在图4中各标号的说明：条形限位板37，垫板39，固定螺栓38，导向销40，压板41，垫板42，压紧螺栓43。

在图5中各标号的说明：厚度调整垫片44、固定螺栓45，耐磨板46。

本发明实施例的板坯结晶器液压振动装置，该装置有完全相同的两个液压振动单元和一套液压伺服控制系统；两个液压振动单元固定在结晶器两侧；每个液压振动单元由固定框架1、振动框架2、振动发生装置4、振动导向装置5、结晶器配水装置3、安装定位装置12和限位装置6组成；振动框架2安装在箱式结构的固定框架1里，振动导向装置5固定在振动框架2和固定框架1之间，固定框架2上安装有振动发生装置4的液压伺服缸4.1，液压伺服缸4.1活塞杆通过连杆22与振动框架2连接；振动导向装置5是板弹簧式导向装置，板弹簧10分别安装在振动框架2的两侧和上下的位置上，两端分别与固定框架支座和振动框架支座7通过销9和螺栓8固定，其特征在于：

每个板弹簧10的一端与固定框架1连接，越过中部的液压伺服缸活塞杆的另一端与振动框架2连接，左右一对板弹簧10与振动框架2和固定框架1的连接位置交错布置；上下一对板弹簧10与振动框架2和固定框架1的连接位置交错布置。

本实施例中的固定框架1为凹形箱式结构，振动框架2为凸形箱式结构。

本实施例中的振动框架2和固定框架1之间有振动质量缓冲装置14，振动质量缓冲装置14由螺旋弹簧18和调整位置螺栓25构成，调整位置螺栓25通过上圆板24压在螺旋弹簧18上，与其栓接的套管17为具有内螺纹的长套形，套管17另一头焊接有下圆板16，螺旋弹簧18置于该下圆板16上，螺旋弹簧18外有保护套19、23，螺旋弹簧18下面有调整垫片15。调整垫片15可以弥补大型螺旋弹簧18在制造上不可避免的高度方向的误差。

振动质量缓冲装置14可以产生如下优点：

1、螺旋弹簧18可以补偿振动质量负荷，降低常量负载和载荷幅度。

2、固定位置螺栓25可以避免振动导向装置5在非工作状态时承受应力。

3、保护套19、23在恶劣的工作环境下保护螺旋弹簧18免受损坏。

4、调整垫片15可以调整螺旋弹簧18的预压缩量，在两边的螺旋弹簧18在不能完全保证相同的自然高度下，可以保证振动框架2保持水平。

5、通过调整调整垫片15的高度，可以调节螺旋弹簧18的预应力，更能够适应不同的结晶器重量，尤其在更换浇铸断面大的时候具有优越性。

本发明实施例的具体结构如图1、图2、图3所示。板坯结晶器液压振动装置，由固定框架1、振动框架2、振动发生装置4、振动质量缓冲装置14、振动导向装置5、结晶器配水装置3、安装定位装置12及限位装置6组成。通过液压伺服系统实现结晶器非正弦振动，在线调节振幅和频率，按工艺要求设定波形，实现结晶器非正弦振动，控制精度比较高。结晶器非正弦振动是结晶器在振动时，其位移量在与正弦振动相同值的前提下，可以使结晶器上升具有比下降时间更长的振动波形；连铸机拉速越高，保护渣的消耗量越低，润滑效果就越差，尤其在结晶器液面附近发生漏钢的危险就越大。结晶器非正弦振动波形可以使正滑脱时间增长，负滑脱时间减少，减小拉坯阻力，增加保护渣的消耗量，提高弯月液面下铸坯与结晶器的润滑，增加铸坯与结晶器的润滑减少漏钢。液压伺服系统也可以实现其它完全不同于正弦曲线的波形。

参见图1和图3。所述的振动发生装置4包括液压伺服缸4.1，液压伺服系统和自动化控制系统。液压伺服缸4.1安装在固定框架1的下部，活塞杆通过连杆22与振动框架2连接(见图3)，推动振动框架2上下往复运动。自动化控制系统控制液压伺服系统，在线生成导向函数(振动路径曲线)，不仅可以获得正弦和非正弦函数，其他的函数算法也可以获得，这使在线人机对话成为可能。

参见图1。所述振动导向装置5是板弹簧式导向系统，依靠板弹簧10导向，板弹簧10分别安装在振动框架2的两侧和上下的位置上，两端分别与固定框架1和振动框架2的振动框架支座7通过销9和螺栓8固定，而且上下左右4个板弹簧分别与固定框架1和振动框架2的安装是交错布置的。本实施例中的，板弹簧是个组合件，每一组件由两块板弹簧10叠加在一起，两块板弹簧10之间有间隔板11，每组板弹簧与振动框架2和固定框架1之间仍有间隔板11。下部的振动框架支座7用螺栓通过连接板33与振动框架2相连，中间使用键板31定位，键板31通过键板螺钉32固定在振动框架支座7上。通过连接板33的连接也便于振动框架2从固定框架1至上而下的安装。

振动导向装置5的弹簧钢板采用类似于悬臂的方式与固定框架1和振动框架2连接，与现有技术相比，具有使用性能稳定、整体刚度和柔性增强、运动精度高、寿命长优点，更能满足连铸工艺的振动频率要求。

参见图1和图2。所述的振动质量缓冲装置14主要由螺旋弹簧18和调整位置螺栓25构成，调整位置螺栓25通过圆板24压在螺旋弹簧18上，与其栓接的套管17为具有内螺纹的长套形，套管17另一头焊接有上圆板24，螺旋弹簧18置于该上圆板24上。螺旋弹簧18外有保护套19、23。设计合适的弹簧刚度和弹簧预紧力，使用调整位置螺栓25预紧螺旋弹簧18。螺旋弹簧18补偿振动质量负荷，降低常量负载和载荷幅度。在非工作状态下，调整位置螺栓25限制振动框架2相对固定框架1向上运动，这样与振动框架2和固定框架1之间的固定位置螺栓13共同限制了他们之间的相对运动，避免振动导向装置5承受应力。

参见图3。所述的结晶器配水装置3由水管20、膨胀补偿器21、密封胶圈29、接水面板30组成。水管20垂直焊接在振动框架2里，依靠接水面板30和密封胶圈29与结晶器供水系统连接。安装结晶器后由结晶器压紧密封胶圈29，实现密封的目的。密封胶圈29安装在与振动框架2焊接的接水面板30的圆形槽里，接水面板30起到为密封胶圈29保护和导向的作用。膨胀补偿器21由可伸缩的橡胶制品和两端的法兰组成，可以补偿振动框架2和固定框架1的相对运动，并实现结晶器水由固定框架1和振动框架2的连接。此种直上直下的结构，可以大大减少外接部件的占位空间，缩小补水装置的占位空间，便于快速安装。

参见图2，结晶器安装定位装置12由定位楔块34和安装螺栓组成，两个定位楔块34构成V形，固定在振动框架2上，安装螺栓为吊环螺栓26，通过销轴27与卡板28固定在振动框架2上。结晶器安装在振动框架2上用定位楔块34导向，使结晶器既快速安装，又精确定位。

参见图2及图4。所述限位装置6由下限位、上限位组成，下限位由条形限位板37与可以调整高度的垫板39及固定螺栓38构成，上限位由导向销40、压板41、可调整高度的垫板42及压紧螺栓43构成，振动框架2通过下限位的条形限位板37与固定框架1刚性碰撞实现向下运动的极限位置限制；振动框架2通过与上限位的压板41和焊接于固定框架2一起的导向销40碰撞实现向上运动的极限位置限制。并具备运输时及调零后的固定压板35和压板螺栓36。固定压板35具有拉手形状的槽形孔，便于手动插拔固定压板35。压板螺栓36把固定压板35固定在固定框架2和振动框架1之间，保证固定框架2和振动框架1此处无相对运动。

参见图2及图5。所述的振动框架调整导向装置由厚度调整垫片44、固定螺栓45、耐磨板46和盖板47组成，通过调整厚度调整垫片44的厚度，控制振动框架2相对于固定框架1的位置，并使固定框架2与耐磨板46摩擦导向。并且在振动框架2上开有方便操作的孔，孔有盖板47，需要时可以调整振动框架2的位置，该装置并有辅助导向功能。

Claims (8)

1、一种板坯结晶器液压振动装置，该装置有完全相同的两个液压振动单元和一套液压伺服控制系统；两个液压振动单元固定在结晶器两侧；每个液压振动单元由固定框架、振动框架、振动发生装置、振动导向装置、结晶器配水装置、安装定位装置和限位装置组成；振动框架安装在箱式结构的固定框架里，振动导向装置固定在振动框架和固定框架之间，固定框架上安装有振动发生装置的液压伺服缸，液压伺服缸活塞杆通过连杆与振动框架连接；振动导向装置是板弹簧式导向装置，板弹簧分别安装在振动框架的两侧和上下的位置上，板弹簧两端分别与固定框架支座和振动框架支座通过销和螺栓固定，其特征在于：

每个板弹簧的一端与固定框架连接，越过中部的液压伺服缸活塞杆的板弹簧另一端与振动框架连接，左右一对板弹簧与振动框架和固定框架的连接位置交错布置；上下一对板弹簧与振动框架和固定框架的连接位置交错布置。

2、如权利要求1所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：下部的振动框架支座用螺栓通过连接板与振动框架相连，中间使用键板定位，键板通过键板螺钉固定在振动框架支座上。

3、如权利要求1或2所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：所述的结晶器配水装置由水管、膨胀补偿器、密封胶圈、接水面板组成，水管垂直焊接在振动框架里，密封胶圈安装在与振动框架焊接的接水面板的圆形槽里，膨胀补偿器由可伸缩的橡胶制品和两端的法兰组成，补偿振动框架和固定框架的相对运动，并实现结晶器水由固定框架和振动框架的连接。

4、如权利要求3所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：振动框架和固定框架之间有振动质量缓冲装置，振动质量缓冲装置由螺旋弹簧和调整位置螺栓构成，调整位置螺栓通过上圆板压在螺旋弹簧上，与其栓接的套管另一头焊接有下圆板，螺旋弹簧置于该下圆板上，螺旋弹簧外有保护套，螺旋弹簧下面有调整垫片。

5、如权利要求4所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：固定框架为凹形箱式结构，振动框架为凸形箱式结构。

6、如权利要求5所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：结晶器安装定位装置由定位楔块和安装螺栓组成，两个定位楔块构成V形，固定在振动框架上，安装螺栓为吊环螺栓，通过销轴与卡板固定在振动框架上。

7、如权利要求6所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：所述限位装置由下限位、上限位组成，下限位由条形限位板与可以调整高度的垫板及固定螺栓构成，上限位由导向销、压板、可调整高度的垫板及压紧螺栓构成，振动框架通过下限位的条形限位板与固定框架刚性碰撞实现向下运动的极限位置限制；振动框架通过与上限位的压板和焊接于固定框架一起的导向销碰撞实现向上运动的极限位置限制；

并具备运输时及调零后的固定压板和压板螺栓，压板螺栓把固定压板固定在固定框架和振动框架之间，保证固定框架和振动框架此处无相对运动。

8、如权利要求7所述的板坯结晶器液压振动装置，其特征在于：所述的振动框架调整导向装置由厚度调整垫片、固定螺栓和耐磨板组成，通过调整厚度调整垫片的厚度，控制振动框架相对于固定框架的位置，并使固定框架与耐磨板摩擦导向。

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