從振動形式看結晶器技術的發展

結晶器是連鑄機的心臟部件。最初的連鑄機結晶器是靜止的，在拉坯過程中坯殼極易與結晶器壁發生粘結，從而出現“拉不動”或拉漏事故。因此，靜止、不振動的結晶器限制了連鑄生產的工業化。直到德國人SiegfliedJunghans開發了結晶器振動裝置，并成功地應用于黃銅和鋼的方坯連鑄機上，連鑄生產才得到很大的發展。<天津冶金>2006年第二期刊載了一篇有關“結晶器振動技術的發展”文章，筆者作了刪節，僅從振動形式來看結晶器技術的發展，以更簡明扼要的方式介紹給連鑄工作者。

從結晶器技術的發展來看，結晶器振動經歷了矩形速度方式、梯形速度方式到目前應用最多的正弦振動方式以及近幾年更先進的非正弦振動方式。

矩形速度規律的主要特點是∶結晶器在下降時與鑄坯做同步運動，然后以3倍的拉坯速度上升。生產實踐表明，這種振動方式對鑄坯的脫模是有效的，因而早期得到應用。主要問題：實現運動規律的凸輪加工制造比較麻煩，要保證振動機構和拉坯機構之間須實行嚴格的電氣連鎖等，因而也不便于采用高頻率振動。

梯形速度規律的主要特點是：結晶器在向下運動的過程中有較長一段時間，其速度稍大于拉坯速度，即所謂“負滑動運動”。從而在坯殼中產生壓應力，使粘結的坯殼強迫脫模等，實踐表明，這種梯形速度是一種較好振動規律，因此沿用了多年，后來才被正弦振動規律取代。

正弦速度規律：選擇這種正弦速度規律的基本出發點：打破結晶器和鑄坯之間要有一定的速度關系的框框，著重發揮它的脫模作用，并用偏心輪取代凸輪。

正弦速度規律的主要特點是：

(1).結晶器和鑄坯之間沒有同步運動階段，但仍然有一小段負滑動，有利于脫模；

(2).是正弦曲線，所以加速度是余弦曲線，結晶器振動平穩；

(3).加速度較小，可以采用較高頻率振動，提高脫模作用；

(4).正弦振動用偏心機構來實現，比用凸輪優越，且易采用高頻率振動。

非正弦速度規律的主要特點是：負滑動時間短，有利于減輕鑄坯表面痕深度；正滑動時間較長，可增加保護渣的消耗量，有利于結晶器的潤滑；結晶器向上的運動速度與鑄坯運動速度差較小，可減小結晶器施加給鑄坯向上作用的摩擦力，即可減小坯殼中的拉應力，減少拉裂。

非正弦速度規律實現有液壓和機械兩種方式。國外采用液壓伺服系統，允許在澆注期間對振動波形、頻率、振幅進行調整，但系統復雜，投資昂貴。此方式以DEMAG為代表。國內，李憲奎教授開發了機械驅實現非正弦速度規律機構，并獲得專利。相對于國外，其結構簡單，便于加工，成本低，特別適用于原有連鑄機改造，有廣闊的推廣前景。