[科普中国]-弧形结晶器

简介

弧形结晶器铜管包括在卧式油压机上安装带有不同窗口型式的挤压和/或拉拔成型工具的步骤，其特征在于还包括预先加热软化毛坯铜管进行归方成型的步骤、采用锁头胎进行压缩收口的步骤，以及将规格芯棒按照小尺寸一端朝向收口端插入待加工毛坯铜管并放入外环模具中，在油压机滑块推动下将规格芯棒连同毛坯铜管从挤压和/或拉拔成型工具中穿出的步骤，和按照工艺要求更换不同环口尺寸的外环模具，重复上述步骤，逐次挤压/拉拔，直至符合外部尺寸要求的步骤。

弧形结晶器振动装置是弧形连铸机的核心部件之一，其主要功能是在浇注过程中，保证铸坯与结晶器铜壁间不粘结，并获得良好的铸坯表面质量。要达到这种目的，铸坯振动时只能受轴向的拉、压力，而不产生水平力和弯矩。

随着弧形连铸机的发展，弧形结晶器振动机构也在不断的改进，力求用简单的机构尽可能产生近似圆弧形的运动轨迹，而运行的平稳性、机械零件的耐久性也是追求的重要目标1。

原始的长臂振动机构弧形连铸机发展初期，弧形半径较小，为保证结晶器有一个准确的弧形运动，采用以振动臂长度等于弧形半径的振动装置。显然这种振动机构可以得到最准确的圆弧形运动轨迹，但随着连铸技术的发展，要求连铸机的弧形半径越来越大，这样长臂振动机构不但显得笨重，而且在连铸机内弧区有一个固定的长臂存在，给二次冷却区的扇形段吊装带来困难。同时，由于臂长的增加，受温度影响引起的变形误差加大，影响了这种振动机构的发展。在R≤4.5米的小方坯连铸机上，目前仍在采用，因为它结构简单，轨迹淮确。

弧形导向振动机构这种机构靠导轨控制其运动轨迹，它来源于直一结晶器振动机构，只是把直线导轨改为弧形导轨。其缺点是受加工、安装影响产生较大误差，导轨易磨损，影响振动轨迹的准确性。所以，这种振动机构很快被短臂四连杆振动机构所代替2。

差动齿轮弧形振动机构在我国曾创造了一种差动齿轮振动机构，它是通过内外弧两边的扇形一齿轮的差动，来实现结晶器的弧线运动。这种振动机构能较准确地实现弧形运动，但由于结构比较复杂，齿轮和导向件的磨损都易影响运动的精度，未得到推广。

短臂四联杆振动机构这是从国外发展起来的一种弧形振动机构，结构简单，没有导轨，只有轴承连接，因而使用寿命长，运动轨迹误差较小，所以得到广泛应用。目前小方坯连铸机上大多数采用这种振动机构。这种弧形振动机构主要有两种，即内弧四连杆，外弧四连杆。前者多用一于小方坯连铸机，后者多用于大方坯和板坯连铸机，两者的设计原理都基于瞬时中心理论，即当振动台处二少振动中点位置时，振动机构的瞬时中心就是弧形连铸机基准弧的圆心。设计短臂四连杆振劝机构必须遵循的原则，即当振动机构处于振动中点位置时:

(1)两振动臂的延长线应交于基准弧的圆心;

(2)振动臂的两端铰接点应处于基准弧的两圆心圆弧上。

短臂四连杆振动机构的各支点都有轴承连接，因而耐磨损，运动轨迹也较准确，但缺点是连杆仅做摆动运动，易形成局部磨损。特别是现在振动特性趋向高频率、小振幅发展，必将造成更严重的局部磨拟，因而促使向新的振动机构探索3。

复式短臂四连杆振动机构这种振动机构见于意大利康梯纽公司弧形小方坯连铸机中。在结晶器振动台上的和延伸部分分别与曲尺状的连杆的水平部分相铰接，其垂直部分与连杆的两端相铰接，振动的动力是由电动机经减速机，联轴器,圆锥齿轮箱，通过偏心轴传动到连杆，使杆做往复运动，由于曲尺状的连杆的作用，将水平运动转变为垂直运动，又由于连杆的水平臂长度不同，所以振动台将做弧形振动。

这种振动机构与前一种短臂四连杆机构的优缺点基本相同，各铰接点只做摆动运动，局部磨损是不可避免的，但结构上比较紧凑。

四偏心振动机构四偏心振动机构是近年来发展起来的一种新型振动机构。由于它将摆动轴承减少到最少的程度，所以其弧形轨迹的准确度和使用寿命大大提高了，因而在板坯连铸机上得到广泛的应用。这是一种早期的结构，振动台支承在四角形布置的连杆上，振动台的稳定性是靠台的四而安装的弹簧导向板保证。这种弹簧板一端固定在振动台，一端固定在支架，因之振动台只能做向下运动不向任何方向倾倒，传动电动机通过万向接轴和减速机传动两个偏心轴，以保证两偏心轴同步转动，在每个偏心轴的两个不同偏心距处装有连杆，偏心轴的中心线与水平线成一角度，其延长线将与基准弧圆心相交，这样当偏心轴转动时，连杆产生的往复运动的方向将和两个与基准弧同心的圆弧相切，以使振动台的运功轨迹更近似基准圆弧。

弧形轨迹准确性不仅基于理论的准确，还与加工精度、装配、安装精度以及使用中热膨胀等的影响有关，所以在实践中发展了偏心轴成水平安装的四偏心振动机构，水平偏心轴上有两个偏心轴连杆，支承着结晶器振动台，电动机通过万向接轴传动两个减速箱，使两偏心轴同步转动，板弹簧做为振动台的导向装置，一这种水平轴的四偏心振动机构得到广泛的应用。

还有一种振动台悬挂在连杆上的四偏心振动机构，为二偏心轴连杆，这种布置方式为偏心轴垂直，铸机中心线，即与板坯结晶器宽面平行，所以每一偏心轴上的两偏心距相等，而两轴间偏心距则不同，显然与支承式相同，这种振动机构传动装置布置在侧面。

从上述两种四偏心振动机构的型式看，采用水平的偏心轴在制造、装配、安装上都简化了，而振动轨迹的误差并没有显著的增加，浇注质量也没有影响2。