[發明專利]連鑄結晶器非正弦振動方法

有效

• 申請號: 201910147241.1
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109766514B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 張興中;周超;張碩;張富增
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;B22D11/053
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 馬媛媛

本發明提出一種連鑄結晶器非正弦振動波形函數，其通過控制驅動裝置的運動規律，在驅動裝置的帶動下，在每個振動周期內按預設的速度波形進行非正弦振動，在一個振動周期內，該振動波形由三段函數組成，通過控制每一段驅動裝置的運動規律，能夠使結晶器按給定的振動方式實現非正弦振動。本發明構造的非正弦振動波形函數形式簡單、易于實現。且位移、速度、加速度曲線光滑連續，不存在剛性和柔性沖擊，具有良好的波形動力學特性。

技術領域

本發明涉及連續鑄鋼技術領域，特別涉及一種連鑄結晶器非正弦振動波形函數。

背景技術

結晶器振動是實現連續鑄鋼的關鍵技術。采用振動結晶器后，連鑄生產的工業化才得以實現。結晶器振動速度波形從矩形波、梯形波、正弦波直到非正弦波。每一次振動規律的演變和發展都對連鑄工藝和鑄坯質量產生重大影響。特別是非正弦振動，可以獲得較小的負滑動時間，有利于減小鑄坯的振痕深度；同時獲得較大的正滑動時間，這將有利于保護渣的消耗，改善鑄坯與結晶器壁之間的潤滑；可以獲得較小的正滑動速度差，減小結晶器壁對鑄坯向上的摩擦力及凝固坯殼中的拉應力；可以獲得較大的負滑動超前量，有利于鑄坯的脫模。已成為發展高效連鑄的關鍵技術之一。

結晶器非正弦振動雖能獲得良好的振動工藝參數，但使振動裝置運動的平穩性變差。相比正弦振動，非正弦振動使結晶器向上運動的速度變小，向下運動的速度變大，且加速度明顯增大，嚴重時造成較大的沖擊，影響鑄坯質量。因此，構造非正弦振動波形函數時，既要滿足非正弦振動的特征，又要保證振動裝置具有良好的動力學特性。避免產生剛性和柔性沖擊，對連鑄結晶器的平穩運行和使用壽命造成影響。

目前，非正弦振動波形函數主要包含整體函數和分段函數。整體函數雖具有較好的動力學和工藝特性，但構造復雜，波形偏斜率取值范圍有限，不易控制。分段函數構造簡單，易于控制，波形調節范圍大，應用范圍廣。

分段函數主要有兩段、三段、四段、五段和七段。現有技術中公開了一種擺動型偏心軸激發實現兩段函數非正弦振動方法，通過偏心軸做上下擺動，進而實現振幅在線調節的兩段函數非正弦振動波形，雖然該波形的加速度曲線連續，但在個別點仍存在拐點，不利于高頻振動機構的平穩運行。現有技術中公開了一種由三段函數組成的非正弦振動方法，該波形位移曲線光滑連續，速度曲線連續，但在分段點處，存在拐點，對裝置的平穩運行影響較大。現有技術中公開了一種由四段函數構造的非正弦振動波形，雖解決以往加速度波形函數存在拐點的問題，但最大加速度相對較大，即機構產生的慣性力較大，易產生沖擊和噪音。現有技術中公開了由五段函數構造的非正弦振動波形，該波形速度及加速度連續，但加速度在個別點處，存在拐點，不利于裝置的長期平穩運行。現有技術中還公開了一種由七段函數構造的非正弦振動方法，該方法中加速度的最大值可預先設定，且在最大加速度不變時，通過調節波形偏斜率，獲得合理的工藝參數。七段波形雖加速度連續，但加速度存在拐點，不利于機構平穩性，且波形函數構造形式復雜，參數較多，實際生產中控制難度大。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明的目的在于提出一種連鑄結晶器非正弦振動波形函數，該波形函數無拐點且最大加速度相對較低的非正弦振動波形。采用三段函數構造，形式簡單，且在每個振動周期內的速度、位移和加速度曲線光滑連續，無拐點。

本發明的技術方案如下：

一種連鑄結晶器非正弦振動方法，其通過控制連鑄結晶器驅動裝置的運動規律，在驅動裝置的作用下，推動振動臺及其上的結晶器按預設的函數，實現非正弦振動，其中非正弦振動的速度函數為：

其中，m、k為三段函數非正弦振動的波形系數；v_B為結晶器在t_B時刻的速度(mm/s)；其中t表示時間，t_B、t_F、t_G為一個振動周期內，各時間節點；f表示振動頻率；

在每一個振動周期內，波形由三段函數組成，其中，