专利名称：一种连续铸造结晶器振动装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及连金属连铸领域，具体地，涉及一种调节连续铸造结晶器振 动的方法。
背景技术：
在连铸生产中，为了防止结晶器与铸坯粘连，并使铸坯沿结晶器内腔向 下运动，需要使结晶器产生上下往复运动。结晶器振动是金属连铸技术的一 个重要组成部分。现在大多数都是采用马达驱动凸轮使连铸结晶器产生振动 的方式。结晶器的正弦振动分别通过马达转速以及凸轮的偏心量来预设定正 弦振动的频率及其振幅。由于负速铸坯、修复时间、结晶器振动的振幅、频 率及根据当时工作情况而调整的这些参数的组合对铸坯的质量起来决定性 的作用。在使连铸过程最优化时，结晶器振动参数的选择是重要的组成部分， 主要是选择振幅和频率的最佳组合。根据检索有关专利和文献，在结晶器按 正弦方式振动时，振动参数不可能任意组合。非正弦结晶器振动的设想由此 产生，并人为的利用一些机械方法实现这种振动。以上机械方法都有振动参 数调整不方便，结晶器会产生侧向振动，机械部件接触磨损等问题，影响铸 坯质量的提高。德国SMS舒路曼一斯玛公司发明了一种借助液压升降装置使连铸结晶 器振动的方法，可以在较大范围内调节振动参数，从而改善铸坯的质量。但 是液压系统成本高，系统复杂，维护不方便等缺点。发明内容本发明旨在解决现有技术的上述缺陷，提供一种连续铸造结晶器振动装 置。本发明结构简单，便于计算机控制，还可以应用到疲劳试验机等需要变 频变幅的场合。本发明是这样实现的 一种连续铸造结晶器振动装置，它包括一个含有 结晶器、阻尼器、快台和弹簧的连续铸结晶器和激振设备，它还包括一个控 制系统，所述控制系统包括一个用来接收参数的通讯模块；一个参数处理模块，它包含有信号处理器、存储器和输入/输出接口， 所述参数处理模块输入端连接通讯模块一个连接在参数处理模块的输入/输出接口的电磁激振发生模块，其输 出信号输送到激振设备。所述的振动器的控制方法，它包含下列步骤步骤一，将所述连铸结晶器直接安装在关闭的激振设备的振动体上，所 述结晶器本体质量为m,弹簧承受振动部分的总量mg，而产生一个初始变 形，弹簧的压縮量为mg/k;步骤二，开启激振设备，根据工艺要求选定参数并且输入所述控制系统，经过控制系统处理获得相应的激振参数；步骤三，激振设备按照控制系统输出的激振参数产生振动。 所述装置的控制方法，所述激振器为电磁激振器，所述参数为激振力F0，通过改变电流即可改变激振力Fo而改变振幅B。所述装置的控制方法，所述结晶器发生振动的激振力为F，振幅为B，频率为"，频率比为A，振幅放大因子为/3，阻尼系数为〖，其中 F二F。sin"t， /3=线，Bo为激振力Fo; 按比例改变激振力的幅值BQ来改变振幅B; 改变频率比A ，设定A为过共振设计值； 减小阻尼系数S为0.45至0.55。所述装置的控制方法，所述频率比入取值范围是1.5到4。 本发明是利用机械振动响应特性实现结晶器振动"调频调幅"的目的， 它与已有的凸轮驱动以及液压驱动技术有本质的不同，结构简单，便于计算 机控制。本发明的控制方法还可以应用到疲劳试验机等需要变频变幅的场
下面，结合附图给出本发明的具体实施方式
: 图1为本发明所述控制装置的模块示意图。
具体实施方式
如图l所示 一种连续铸造结晶器振动装置，它包括一个含有结晶器、 阻尼器、快台和弹簧的连续铸结晶器和激振设备(图中没有显示)，它还包 括一个控制系统，所述控制系统包括一个用来接收参数的通讯模块1;一个参数处理模块2，它包含有信号处理器21、存储器22和输入/输出 接口 23，所述参数处理模块2输入端连接通讯模块1:一个连接在参数处理模块2的输入/输出接口 23的电磁激振发生模块3， 其输出信号输送到激振设备。所述控制系统的具体控制方法为在结晶器本体停止振动处于平衡位置时，弹簧承受振动部分的总量mg，从而产生一个初始变形，弹簧的压縮量 为mg/k;激振设备工作时，产生周期激振力F:FOsin"t，结晶器在平衡位置 附件以频率"作周期振动。 系统分析及参数设计当该系统要求的振动曲线为正弦波时，就要求电磁激振力为正弦激振 力。设激振力<formula>formula see original document page 6</formula>(1)则系统的振动微分方程可以描述为<formula>formula see original document page 6</formula>(2)设(2)式可写为:<formula>formula see original document page 6</formula>(3)上式的稳态解为<formula>formula see original document page 6</formula>(4)其中<formula>formula see original document page 7</formula>即结晶器以振幅B，频率co进行振动。 引进符号《F。附尸o .(5)式可改写成下列形式<formula>formula see original document page 7</formula>"为振幅的放大系数。 Fo的设计选择因为=风<formula>formula see original document page 7</formula>说明结晶器振动的幅值B与激振力的幅值F0成正比。对于结晶器来说， 它的系统刚度k是由工艺预先确定的，改变振幅的方法之一就是按比例改变 激振力的幅值。例如当激振设备为电磁激振器时就是通过改变电流的大小来 改变振幅。入的设计选择P ，称为频率比。它直接影响振幅。为此将(7)式改写为 5 1(8)"。V(U)2+(柳2 -振幅放大因子。以A为横坐标，"为纵坐标，对于不同的^值，可以 得到不同的幅频响应曲线。从连铸的工艺要求及发展方向考虑，当结晶器振动频率较小时，振动幅值较大；而当提高结晶器的振动频率时，结晶器的振动幅值相应降低。但是 振动频率和振幅的总发展趋势是"高频小振幅"。AS1时，无法满足要求。本发明选择L5《^^4，即所谓的过共振设计范围。幅值随A的增大而减小，而且变化平缓，受《的影响较小。《的设计选择是相对阻尼系数。阻尼在共振附件一定范围内，对减小振幅有 显著作用，而在离开共振区稍远范围，阻尼对振幅的作用不大，本发明也是利用该特点以减小阻尼对系统振幅的影响，本发明阻尼取《=()'5左右。 结晶器振动调节方式当系统固有频率^确定时，通过改变激振力F-^sin^的频率w，即改 变A的值，达到"调频调幅"的目的，满足生产工艺要求。
权利要求
1. 一种连续铸造结晶器振动装置，它包括一个含有结晶器、阻尼器、快台和弹簧的连续铸结晶器和激振设备，其特征在于，它还包括一个控制系统，所述控制系统包括一个用来接收参数的通讯模块；一个参数处理模块，它包含有信号处理器、存储器和输入/输出接口，所述参数处理模块输入端连接通讯模块一个连接在参数处理模块的输入/输出接口的电磁激振发生模块，其输出信号输送到激振设备。
2. 根据权利要求1所述的振动器的控制方法，其特征在于，它包含下 列步骤步骤一，将所述连铸结晶器直接安装在关闭的激振设备的振动体上，所述结晶器本体质量为m，弹簧承受振动部分的总量mg，而产生一个初始变 形，弹簧的压縮量为mg/k;步骤二，开启激振设备，根据工艺要求选定参数并且输入所述控制系统，经过控制系统处理获得相应的激振参数；步骤三，激振设备按照控制系统输出的激振参数产生振动。
3. 根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述激振器为电磁 激振器，所述参数为激振力Fo，通过改变电流即可改变激振力Fo而改变振 幅B。
4. 根据权利要求2或3所述的装置的控制方法，其特征在于，所述结 晶器发生振动的激振力为F，振幅为B，频率为"，频率比为入，振幅放 大因子为/5，阻尼系数为5，其中F=F。sin"t， |3=B/Bo， B。为激振力Fo; 按比例改变激振力的幅值B。来改变振幅B; 改变频率比入，设定入为过共振设计值； 减小阻尼系数《为0.45至0.55。
5. 根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述频率比入取值范围是1.5到4。
全文摘要
本发明涉及连续铸造结晶器振动控制装置和控制方法，控制装置包括连续铸结晶器和激振设备，和一个控制系统，其包括一个用来接收参数的通讯模块(1)；一个参数处理模块(2)一个连接在参数处理模块的输入/输出接口(23)的电磁激振发生模块(3)，其输出信号输送到激振设备；所述的控制方法，包含下列步骤先将所述连铸结晶器直接安装在关闭的激振设备的振动体上，所述结晶器本体质量为m，弹簧承受振动部分的总量mg，而产生一个初始变形，弹簧的压缩量为mg/k；然后开启激振设备，根据工艺要求选定参数并且输入所述控制系统，经过控制系统处理获得相应的激振参数；最后，激振设备按照控制系统输出的激振参数产生可调节振幅和频率的振动。
文档编号B22D11/14GK101269408SQ20071003828
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月21日 优先权日2007年3月21日
发明者永 周, 徐家倬, 王泽济 申请人:上海宝钢工业检测公司;宝山钢铁股份有限公司