水平连铸拉坯传动箱的分析

2022-03-27 08:22:32 | 浏览次数：

一、拉坯机的工作要求

按一定的拉坯制度实现合理的拉坯，是水平连铸的一项关键技之一。在正确拉坯制度下，反向有限力矩限制了反向或反向运动或向后推运动，能阻止热裂的形成和消除冷隔，且可以防止由于拉坯叶产生的张力作用引起凝固壳的破裂以及可以填充断裂处，焊合而形成新的坯壳防止漏钢。从而提高了铸坯的质量，提高了钢水的纯洁度，减少了铸坯中心部分的疏松和偏析，使内部致密。提高了铸坯的机械性能。拉坯制度的实现，在设备上主要有三种传动形式，液压油马达驱动，伺服电动机驱动和机械式驱动。这三种传动形式在使用上各有优缺点，在设计时，应根据设计方案加发选择。要求在拉坯制度上能方便而可靠地实现拉坯频繁，拉坯步长，反推量和拉—推时间比的无级调整。这些都是拉坯机设计的关键问题，也是评定拉坯机工作性能的重要指标。

常用的拉坯制度有三种：

1.拉—停式（图1）

考虑铸坯有被拉裂的可能，停的时间保证金属液体充填于断裂处，焊合而形成新的坯壳。但同于铸坯冷却收缩而产生的张应力作用在铸坯上而产生横向裂纹。

2.拉—推式（图2）

在拉坯过程中，铸坯的冷却收缩增加了坯壳的内应力，通过反推能避免坯壳的收缩应力对于断裂的坯壳还能起压合作用，同时铸坯往复振动，防止坯壳与结晶器的粘结，强制脱模，有效地改善铸坯表面质量。

3.拉—停—推—拉式（图3）

这种拉坯制度是上述二种制度的综合。

对于不同金属液，连铸的拉坯制度是不同的，当拉坯制度选择不当时，会引起铸坯的内裂和外裂，甚至造成坯壳断裂而漏钢的生产事故。

二、连铸工艺对拉坯机的工艺要求

在连续浇注中，想从静止的结晶器内连续拉拔铸坯一段讲是不可能的，因为凝固壳由于粘在结晶器内壁上，在拉拔过程中会断裂连续拉拔时，这种断裂不可能很快得到愈合，从而使部分已凝固了的凝固壳因断裂而遗留在结晶器内，随着它的不断长大，使断裂口逐步推移，最后到达结晶器出口端而造成漏钢。在立式或弧形连铸机上，采用了结晶器振动来克服这个问题。对于水平连铸机，除了watts法采用闭端结晶器比较容易地做到结晶器动外，其余方式因避免让中间包和结晶器一起振动，只好转为间断式拉坯，以便让偶尔因黏结而造成的坯壳断裂能有一个较短的停歇时间来愈合，这种拉拔—停止循环的参数各水平连铸机并不全同。如前苏联采用20～40次/分；NKK-Dary式采用100次/分，而住友金属式采用30次/分。为了保证铸坯的表面质量，一般拉坯频率不应低于120次/分，则任何钢种在水平连铸时都能获得表面质量。以水平连铸拉坯机的传动方式发展过程来看：可以把机械传动作为第一代；液压传动作为第二代和采用一个特殊的直流电机为动力源的传动为第三代。而液压传动方式根据其特性是难以使拉—推这种间断拉坯频繁提高到120次/分以上的。

在一个拉拔周期内，拉—拔的时间比例应有一定要求，若不符合要求，则会使造成初始凝壳厚度的不均匀性，容易发生漏钢，在一般选用的比例情况下，这种不均匀性大约为10%～20%。

为了让铸坯收缩而不在结晶器移动，在拉坯机上采用了拉辊的反向运动（一定的反推量）。但在大的反向力矩下，会有损坯接合环的危险，因而在反向运动时使用了有限的力矩。只有铸坯的移动程度相等于铸坯的收缩程度和结晶器或耐火材料提供的任何反向阻力才能约束铸坯的移动。在正确拉坯制度下，力矩限制了反向运动或向后推运动，从而阻止了热裂形成。拉推（停）时间应尽可能减少，即总拉坯循环时间使凝固壳靠在接合环上的停留时间最短。这就要求拉坯机有较快的加速系统装置。例如设置高速的液压马达驱动装置等。还要求拉坯机同时具有拉坯步长，拉—推时间和反推量的无级调整，以满足水平连铸的工艺要求。

反推运动的实现可得到较为坚固的坯壳。预防热点和冷隔处产生裂纹。冷隔裂纹距铸坯表面的深度与拉坯的频率有关。以碳钢为例，拉坯频率越高，裂纹深度越少。对于不锈钢也观察到了类似的倾向。汉逊指出：反推量及停歇时间的多少对防止漏钢具有重要意义。下图表明铸坯速度、加速度、停歇时间及反推量对拉漏的影响。采用适当的反推量和停歇时间有利于稳定浇注。

三、拉坯机六连杆方案形成的结构分析

目前机械式拉坯更能符合水平连铸的工艺要求，更能符合我国的国情。机械式拉坯机大致有三种类型，我们确定新型上海冶专的拉坯机六连杆方案。

上海冶专的机械式六连杆机构的形成是通过对国外机构的结构分析吸取它们精华的设计思想而形成的。其工作机构如图4所示。

该机有二台工作电机，其中一台是拉坯电机，另一台是推坯电机与输出轴连接。

双电机驱动则需要磁粉离合器联接控制工作，它具有在反推力矩过大时，磁粉离合器打滑保护了结合环，提高铸坯质量和工艺性能。

拉坯电机和推坯电机选用直流电机，因此调整电机的工作电流能调整拉坯频率和反推量，该设备的拉频率范围： 0～120次/分，反推量调节范围可为： 0～3mm.

根据上述机构的工作原理，设计的拉坯机在有色金属水平连铸机上试验，取得了良好的工作效果，归纳有下述几个特点：

拉坯机能实现拉坯频率、拉坯步长、拉—推时间比在线无级调整，而且调整范围较大；

输出速度和加速度近似于正弦曲线，变化较平稳；

该机能实现拉—停或拉—推多种拉坯制度；

拉坯机对铸坯反推，使铸坯组织致密，改善铸坯质量；

机械传动结构简单，工作可靠。