弧形连铸机复合差动式振动机构的发展

D0I:10.13374/i.is8n1001-053x.1981.03.027 北京钢铁学院学报 1981年第3期 弧形连铸机复合差动式振动机构的发展 机械系徐宝升 摘 要 复合差动振动机构是我们发展弧形连铸机时设计的一种结晶器振动装置。本文 绍了它的运动原理及运动精度。通过与国外常用的振动机构对比，看出这种机构具 有运动轨迹准确和结构简单紧凑等一系列优点。在长期生产运转中取得了予期的效 果。 一、引 言 复合差动振动机构是我们发展弧形连铸机时设计的一种性能较好的结晶器振动装置。 我国对连续铸钢技术的研究是从1957年开始的。第一台工业式生产的立式连续铸钢机于 1958年冬在重钢三厂建成，同年12月开始试生产：。在这台连铸机上，采用了凸轮下下、弹簧 上推的结晶器振动方式，我们把这种方式叫做复合振动。在生实践中，我们从降低连铸机 图11960年建成的试验用的弧形连铸机 的高度出发，又创造了弧形连铸机。第一台试验用的弧形连铸机（图1）是]960年秋黍在北 京钢铁学院附属钢厂建成的。同年冬季，就在这台试验装置上浇出了质量合格的200毫米方 坯【。在此基础上，于1962年春季开始设计一台工业生产的、圆孤半径为6米的弧形连铸 机。这台连铸机能够浇铸180×(1200~1500)毫米板坯、还能同时铸出3流180×250毫米方 坯。我们把这台设备定名为1700弧形连铸机。如图2所示。这台弧形连铸机于1964年5月在 44

北 京 钢 铁 学 院 半 报 年第 期 弧形连铸机复合差动式振动机构的发展 机 械 系 徐 宝升 摘 要 复合 差动振 动机构是 我们 发展 弧 形连铸机 时设 计 的一 种 结 晶器 振 动装 置 。 本 文 绍 了它的运 动原 理及运 动精度 。 通 过 与 国外常用 的振 动机构对 比 ， 看 出这 种机构具 有运 动轨 迹 准确和 结构 简单紧凑等一 系 列优 点 。 在长 期 生产运 转 中取 得 了予期 的效 果 。 日 佳 、 子 门 「〕 复 合差 动 振动机 构是 我们 发展 弧形连铸 机 时设 计 的一 种 性能较好 的结 晶 器振 动装 置 。 我 国对连 续铸 钢技 术 的 研 究 是 从 年开 始 的 。 第一 台工 业 试生 产 的立 式连续铸钢机于 年冬在 重钢 三厂 建 成 ， 同年 月 开 始试生 产 。 在 这 台连铸机 上 ， 采用 了凸轮压 下 、 弹 簧 上 推的 结 晶器振 动 方式 ， 我们 把这种 方式 叫做复合振 动 。 在 生 产 实践 中 ， 我们 从 降低连 铸机 图 年建成 的试 验用 的弧 形 连 铸机 的 高度出发 ， 又 创造了弧 形连铸机 。 第一 台试验用 的 弧 形连 铸机 图 是 年秋季在北 京钢铁学 院附属钢厂 建 成的 。 同年冬季 ， 就 在 这 台试 验 装置上 浇 出 了质量 合 格的 毫米方 坯 “ 。 在此 基础 上 ， 于 年春季 开 始设 计一 台工业 生 产的 、 圆弧 半径 为 米的 弧形连铸 机 。 这台连铸机能够 浇铸 。 毫米板坯 、 还 能 同 时铸 出 流 。 毫米方 坯 。 我们 把这 台设备定 名为 弧 形 连 铸机 。 如 图 所 示 。 这 台弧 形 连铸机 于 年 月 在 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1981．03．027

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一 、 …… 。 世恻界嗽的州 嫂哪 一拱助卑卜肠 帐吧林界属哺陈 。 辱 到司州 氛尸留吕汾口映 澎滚区林 呀牛瑞目拼理一阶叭 顽辕田城翁举系 拼份侧瞩的林 叫 卜工 染呀想引林 一回 团目 洲 舫瑞林 装澎圳划秘‘愉 会摇题工叭 乡

重钢三厂建成。同年6月24日第一次浇 W 出了180×250毫米方坯，不久又浇出 了180×1200及180×1500毫米板坯。 在这台弧形连铸机上，采用了复合振 动的长臂振动机构」，如图3所示。 这种长臂振动装置在运动轨迹上 可以实现准确的圆孤运动，结构也比 e 较简单。但由于振臂较长，结构很不 紧凑，运动惯性也较大。在温度发生 6 变化时，因膨胀而产生的半径误差也 较大。所以这种振动装置只适用于半 径较小的连铸机。 图3搖臂式振动机构 1一搖臂影2一粘品器影 3一支承弹黄影 图5，差动齿输式振动机构 4一拉杆，片一凸输校杆机制：G—一福臂触承。 1一振动撇架影2,3,4及5一齿输，6一振动拉杆1 7一凸赣：8一团杜限位面：9一端部限位面。 为了进行大型板坯的连续浇铸中间试验，我们于]94年冬季接受了国家科委和冶金部下 达的试验任务，又设计了一台圆弧半径为10米的弧形连铸机[2】。这台设备于1966年在重钢 公司大平炉车间建成并投入生产。这是一台多用途的弧形连铸机。它能够浇铸(250~300)× (1550~2100)毫米大型板坯，也能同时浇铸3流300×300毫米方坯，又能同时浇铸4流250 ×250方坯。我们把这台连铸机定名为2300弧形连铸机。图4是这台连铸机的总图。考虑到 这台连铸机的圆弧半径较大，所以采用了我们首创的复合差动振动机构。图5是这种振动装 置的示意图。这种复合差动式振动装置设计完成之后，首先在1700弧形连铸机上进行试验。 取得了良好的效果以后，才决定应用于2300弧形连铸机上。 46

重钢三厂建成 。 同年 月 日第一次浇 出 了 毫米 方坯 ， 不 久又浇出 了 及 毫米板坯 。 在这 台弧 形连 铸机上 ， 采用 了复 合 振 动的 长臂振 动机构 〔 ’ ， 如 图 所示 。 这种长臂振 动装置 在运 动轨迹上 可 以 实现准确的 圆 弧运 动 ， 结 构也比 较简单 。 但 由于 振臂较长 ， 结 构很 不 紧 凑 ， 运 动惯 性也较 大 。 在 温度发生 变化时 ， 因膨胀 而 产生的 半径 误 差也 较大 。 所 以这种 振动装置只 适用于 半 径 较小的连铸机 。 自 」 图 摇臂式振动机构 －描臂， 仑－枯晶器， － 支承弹簧， －拉杆， 界 － 凸箱根杆机构， － 播 价轴承 。 匕 一 万蔽犷一 又憋讨 汽蘸 口 瑞履 纂十嫩 产 万刁 口瓣 凳 江艾 ‘ 刁尸 训 …… · … 】 … 二 以 ，一 」一 口 江 」 习 工」 广 二」，， 三」 图 差动齿翰式振动机构 一振动框 架， ， ， 及 一齿输， 一振动拉杆， 一凸翰 色一回札限 位面 端部限 位面石 为了进 行大型板坯的 连续 浇铸中间试验 ， 我们 于 权 年冬季接受 了 国家科委和 冶金 部下 达的 试验任 务 ， 又设计 了一 台圆弧 半径 为 米的 弧形连铸机 “ 。 这台设备于 年在 重 钢 公 司大平炉车间建成并投入 生 产 。 这是一 台多用 途的 弧形连铸机 。 它 能够浇铸 。 。 。 毫米大型板坯 ， 也 能同 时 浇铸 流 。 毫米方坯 ， 又 能 同时浇铸 流 方坯 。 我们 把这 台连铸机定 名为 。 弧 形连铸机 。 图 是 这 台连 铸机 的 总图 。 考虑 到 这 台连 铸机 的 圆弧 半径 较大 ， 所以采用 了我们首 创的复合差 动振 动机 构 。 图 是 这种振 动装 置 的 示意图 。 这种 复合差 动式 振 动装置设计完成之后 ， 首 先在 弧形连 铸机上 进 行 试验 。 取得 了 良好的 效 果 以后 ， 才决定应用 于 弧形连铸机 上

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二、复合差动式振动机构 在连续铸钢机上，使结晶器作上下振动的重要性，以及妥善选择振动方式的重要性，已 为连铸技术工作者所周知。在弧形连铸机上亦不例外。所不同者，是弧形连铸机的结晶器必 须绕结晶器圆弧中心作圆周运动，而不是作直线运动。这就使孤形连铸机的结晶器振动机构 更为复杂一些。 参看图5，复合差动振动装置由支承弹簧，振动框架1，齿轮轴2和4及同定在它们端 部的扇形齿轮3和5组成。齿轮轴与固定在振动框架上的齿条相咬合着。齿轮3和齿轮5相 咬合着。由于两齿轮轴的节圆半径相等，而齿轮3和5的节圆半径不相等，所以当用凸轮及 拉杆驱动齿轮5使之上下摆动时，便使两个齿轮轴产生了不同的角速度，因而使固定在框架 上的结晶器中心产生了上下的弧线运动。振动框架的前后限位是通过齿轮轴上的圆柱8（其 直径等于齿轮轴的节圆直径)来实现的。为了使限位圆柱与振动框架导轨之间保持最小的间 隙，框架导轨的高度是可调的。 可以看出，复合差动装置是由复合振动系统及差动振动系统组成的。前者的核心部分是 支承弹簧，后者的核心部分是扇形齿轮3及5。现将复合振动系统及差动振动系统的设计要 点分别叙述如下。 1,复合摄动系统的设计要点 在复合振动系统中，结晶器框架的下降运动是通过凸轮及拉杆的牵引来实现的。采用凸 轮机构的目的是使振动机构有较好的“负滑脱”作用，以避免发生坯壳与结晶器壁的粘结。 结晶器框架的回升是借支承弹簧的推力来实现的。采用弹簧支承的目的有三：其一是用它来 平衡结晶器与振动框架的重量和正常的拉坯阻力，其二是在不正常形况下，拉坯阻力超过正 常数值时，结晶器还可以随坯下行一段距离，作为缓冲余地，其三是使各对咬合着的齿轮能 不脱离接触，起到消除咬合间隙的作用，既保证了运动的精度，又避免了振动时产生的冲击。 对于所用弹簧的刚度m及结晶器的振动幅度Sz,可按下列原则及数据来确定。 设a,b一分别为铸坯的宽和厚，厘米， Y一拉环速度，其平均值可取为v=20”,米/分， 8·一计算的坯壳厚度，厘米，取8=0.375τ6 S,一弹簧的初压缩行程，厘米， S2一一结晶器的正常振幅，厘米， S3一弹簧在压缩了S1及Sz以后还能压缩的行程，厘米，其值可取为(1~1.5)S2 t一相当于以速度v经过行程S,的时间，秒，T=0.6S2/v m一弹簧的刚度，公斤/厘米 W一结晶器及振动框架的重量，公斤， F一正常的拉坯阻力，公斤，在一般情况下可按铸坏断面上每米周边长度为1~1.2 吨计算， σ一计算的坯壳强度，公斤/厘米2。文献3！给出：在钢液开始凝固的最初几秒时 间内，铸坯温度下降速度约为50℃/秒，而坯壳强度增加的速度，对炭素钢来说，每下降1℃ 增加0.5公斤/厘米。所以在头几秒时间内，σ增加的速度为25公斤/秒厘米2，即： 48

二 、 复合 差动式振 动机 构 在连 续铸钢机 上 ， 使结 晶 器 作上 下振 动的 重要 性 ， 以 及妥 善选择振 动方式 的 重要 性 ， 巳 为连铸技术工作者所周 知 。 在 弧 形连铸 机上亦不例外 。 所不 同者 ， 是 弧 形连铸机的 结 晶器 必 须 绕结晶器 回弧 中心作圆周运 动 ， 而 不 是 作直线 运 动 。 这就 使弧形连铸机的 结 晶器振 动机构 更 为复杂一 些 。 参看图 ， 复合差 动振 动装置 由支承 弹簧 ， 振 动框 架 ， 齿轮轴 和 及 固定 在它们端 部的 扇形齿轮 和 组 成 。 齿轮 轴与 固定在振 动框 架上 的齿条相咬合 着 。 齿轮 和 齿轮 相 咬 合 着 。 由于 两齿轮轴 的 节圆 半径 相 等 ， 而齿轮 和 的节圆 半径 木相 等 ， 所以 当用 凸轮 及 拉杆驱 动齿轮 使之 上 下摆 动时 ， 便 使 两个齿轮轴产生了不 同的 角速 度 ， 因而使 固定在框架 上 的 结 晶器 中心产生 了上 下的 弧线运 动 。 振 动框 架的前后 限位 是通 过齿轮轴上的 圆柱 其 直径 等于齿轮轴的节圆 直径 来 实现的 。 为了使 限位 圆 柱 与振 动框 架导轨之 间保持最小的 间 隙 ， 框 架导轨的 高度是可调 的 。 可 以看 出 ， 复合差 动装置 是 由复合振 动系统 及差 动振 动 系统组成的 。 前者 的 核心 部分是 支承弹 簧 ， 后 者的 核心 部分 是扇形齿 轮 及 。 现将 复合振 动系统及差 动振 动 系统的设 计要 点分 别叙述如 下 。 盆合报动 系统的设计要 点 在 复合振 动系统 中 ， 结 晶器 框 架的 下降运 动是通 过凸轮 及拉杆 的 牵引来实现的 。 采 用 凸 轮机构的 目的 是 使振 动机构有较好 的 “ 负滑脱” 作用 ， 以避 免发生坯 壳 与结 晶器 壁 的 粘 结 。 结 晶器 框 架的 回 升是借支承 弹 簧的 推力来实现的 。 采用 弹簧支承的 目的 有三 其一 是用 它来 平衡 结 晶器 与振 动框 架的 重量 和正 常的拉坯 阻力， 其二是在 不正常形 况下 ， 拉坯 阻力超 过正 常数值 时 ， 结 晶器 还可 以随坯 下行一 段距 离 ， 作为缓冲余地 ， 其三是 使 各对 咬合 着的齿轮能 不脱离接触 ， 起 到消除咬合 间隙的 作用 ， 既保证 了运 动的 精度 ， 又避免 了振动时产生 的 冲击 。 对于所用 弹簧的 刚度 及结晶器的振 动 幅度 ， 可按下列原 则 及数据 来确定 。 设 ， － 分别 为铸坯 的宽和厚 ， 厘米 ， 、 ‘ ， 一 二 … － 权坯 速度 ， 其 平均值 “ 取 为 一 术 分 各－ 计算的坯壳厚度 ， 厘 米， 取 二 ” ’ “ － 弹簧的 初压缩行 程 ， 厘 米 ， － 结晶器 的 正常振 幅 ， 厘米， －弹黄在压缩 了 及 以后 还 能压缩 的 行程 ， 厘 米 ， 其值 可 取 为 ， 丫 － 相 当于 以速度 经 过行程 的 时间 ， 秒 二 － 弹簧的 刚度 ， 公 斤 厘 米 ， － 结 晶 器 及振 动框 架的 重量 ， 公斤 ， － 正 常的 拉坏 阻力 ， 公 斤 ， 在一般情 况下可 按铸坏 断面 上每米周 边 长度 为 吨计算， － 计算的坯 壳 强度 ， 公斤 厘米 。 文献 吕 给 出 在钢 液开始凝 固的 最 初几 秒 时 间内 ， 铸坯 温度下降速度约 为 ℃ 秒 ， 而坯 壳 强度增 加的 速度 ， 对炭 素 钢 来说 ， 每 下 降 ℃ 增 加 公 斤 厘 米 盆 。 所 以 在头几秒 时间内 ， 。 增 加的 速度为 公 斤 秒 · 厘 米 “ ， 即 尽

g=25t公斤/厘米2 假如忽略振动时惯性力的影响，为了使结晶器在正常的拉坯阻力时能正常振动，必须使 弹簧的刚度及初压缩行程满足下列条件，即 W+F=m S2 (1) 要使结晶器回升时不把在下降时新凝结的坯壳拉断，又须满足另一条件，即 2(a +b)8o>mS2 (2) 把o=25x,8=0.375r6及S2=06=6ab一代入公式(2)得出 6 m<0.5625/t=0.4357Y- S2 (3) 式中S2可取为1.5~2厘米。 2.整动振动系统的设计要点 差动振动系统的速度关系如图6所示。图中 A。A,′=A一两齿轮轴中心距离， A。C=R3一扇形齿轮3的节圆半径， A。'C=R。一扇形齿轮5的节圆半径， W一振动框架两边齿条的节线距离， aa'一齿轮轴Ao的线速度影 bb'一齿轮轴A。'的线速度， 0′0'一结晶器中心线， cc'一扇形齿轮3及5的线速度， R一结晶器中心线的圆弧半径。 A 图6差动系统的速度系统 A及W数值是根据振动装置的结构需要而定出的。齿轮轴的节圆半径为（A一W)/2。 从图6不难看出 R3+R3=A (4 R3R+0.5W R6=R-0.5w (5) 联解(4)及(5)，可以求出扇形齿轮半径R3及R。来。 3.差动摄动系统的轨迹精度 49

二 ， 公 斤 厘 米 “ 假如忽 略振 动 时惯性力的 影 响 ， 为了使结 晶器 在正 常的 拉坯 阻力时能正 常振 动 ， 必须 使 弹黄的 刚度 及初压 缩行程满足 下 列 条件 ， 即 要 使结 晶器 回 升 时不 把在 下 降时新凝 结的坯 壳拉 断 ， 又须 满足 另一 条件 ， 即 各 把 。 ， 各 “ ’ ‘ 及 丫 · 丝镖子竺代 入公式 ‘ ’ 得 出 一 ’ 咬 · 。 “ 下 。 · 匀了 万 式 中 可 取 为 厘 米 。 理动振 动 系统 的设 计要点 差 动振 动 系统 的 速 度关系如 图 所 示 。 图 中 。 。 ‘ － 两齿 轮轴 中心 距 离 。 － 扇形齿轮 的 节圆 半径 ， 。 ‘ 二 。 － 扇 形 齿轮 的 节圆 半径 － 振 动框 架两 边齿 条的 节线 距 离 产 － 齿轮轴 。 的线 速度 ， ， － 齿轮轴 。 尸 的 线 速 度 ‘ 。 ’ － 结 晶器 中心 线 ， ， － 扇形齿轮 及 的 线 速度 ， － 结 晶器 中心线的 圆 弧 半径 。 丫 阮 一 了 ℃ ‘ 图 差 动系统 的速度系统 及 数值 是 根据振 动装置 的 结 构需要 而定出的 。 齿轮轴的 节圆 半径 为 一 不难 看出 。 一 一 及 ， 可 以求 出扇形齿 轮半径 及 。 来 。 位 动振 动 系统 的轨迹精度 图 · 从解 ﹃ 联

这里所说的轨迹精度，是指结晶器振动时其下口偏离正确轨迹的距离多少而言。我们把 结晶器下口偏离正确轨迹的数值ε叫做轨迹误差。轨迹误差太大时，不但会使结晶器下口很 快磨损，减小了结品器的倒锥度，降低了坯壳的凝固速度，还会使刚出结晶器的坯壳产生根 大的弯曲应力，导致铸坯产生裂纹。所以在设计结晶器振动机构时，一定要把轨迹误差限制 在允许的范围以内。国外设计的四连杆振动机构，其轨迹误差是在0.1毫米以内。 对于差动式振动机构来说，采取用公式(4)及(5)算出来的R,及R。,在理论上是 没有轨迹误差的。但在实际上，扇形齿轮3及5的节圆直径必须是齿轮模数的适当倍数。而 计算的R,及R。就不一定能与实际相符合。只能调整A及W的数值，配合适当的模数，使实 际采用的数值尽量与计算的R,与R。值相接近。因此这种差动式振动机构在实际上也会出现 误差e,不过其数值可以比四连杆机构的ε值小很多。对于半径为5米左右的弧形连铸机，可 以把ε值限制在0.03毫米以内。对于半径为10米左右的弧形连铸机，e值一般在0.015毫米以 内。证明如下。 令a-一结晶器弧线振动的半个行程， a一与a相对应的角度，称为振角， 1一从结晶器的水平半径到它的下口的距离。 由于振角a很小，可以取a=ina。正确的振角为 a a=sina=R (6) 实际的振角为 a:=Binai=RI a 7 式中R:一结晶器的实际振动半径，它是由实际的R3'及R。'决定的。 A R1=0.5WR,二Rg 由于R,与铸机的圆弧半径R不符而产生的轨迹误差为 ±e=l(a-a1) (8) 把公式(6)及(7)所示的a及a:值代入(8)式后得 e=aR-点)-k:×R (9) R是结晶器振动半径的相对误差，其值一般不超过0.03。结晶器振动幅度一般 毫米左右，结晶器长度一般不超过1000毫米，所以1a值一般不超过500×10=5000。以上这 些数值对各种半径的连铸机都能适用。把它们代入公式(9)后，得出 ±e≈5000×0.03-150 R R (10) 式中ε前面的士号表明在正确轨迹的前后两边都有这个误差。这就证明了前面所说的：当R 在5米左右时，e值一般不大于0.03毫米，R在10米左右时，e值一般不大于0.015毫米。 以2300弧形连铸机为例，该机的有关参数为：R=10000-150=9850毫米，A=1320毫 米，W=1020毫米，1=495毫米，a=10毫米，算出的R,R。分别等于694.17及625.83毫米， 实际采用的Rg'及R,'值分别等于695及625毫米。 50

这里所 说 的 轨迹精度 ， 是 指 结晶器振 动 时其下口偏离正 确轨迹 的距 离多少而言 。 我们把 结 晶器 下 口 偏 离正 确轨迹 的数值 叫做轨迹 误差 。 轨迹 误差太大时 ， 不 但 会使结晶器 下 口 很 快磨损 ， 减小 了结 晶器的 倒 锥度 ， 降低 了坯 壳 的 凝 固速 度 ， 还会使刚 出结 晶器 的坯壳 产生很 大的 弯 曲应 力 ， 导 致 铸坯 产 生裂 纹 。 所 以 在设 计结晶器振 动机构 时 ， 一定 要把轨迹误 差限啼明 在 允许的 范围 以 内 。 国外设 计的 四连杆振 动机构 ， 其轨迹误 差 是在 毫米 以 内 。 对于差 动式振 动机 构来说 ， 采取 用 公式 及 算出来的 及 ‘ ， 在理论上 是 没有轨 迹误差 的 。 但在实际上 ， 扇形齿轮 及 的 节圆直径 必须 是齿轮模数的适 当倍数 。 而 计算的 及 。 就 不一定 能与实际 相 符合 。 只 能调 整 及 的数值 ， 配合适 当的模数 ， 使实 际 采用 的数值 尽量 与计算的 与 。 值 相接近 。 因此这种差 动式振 动机构在 实际上也会出现 误差。 ， 不 过 其数值可 以 比 四连杆机构的 。 值小很 多 。 对于 半径 为 米左右的 弧形连铸机 ， 可 以 把 值 限制在 毫米 以 内 。 对于 半径 为 米左右的 弧形连铸机 ， 。 值一般在 毫米以 内 。 证 明如 下 。 令 一结 晶器弧 线振 动的 半个行 程 ， － 与 相对应 的 角度 ， 称 为振 角， － 从结 晶器的 水 平半径 到它的 下 口 的 距 离 。 由于振 角 很小 ， 可 以取 。 正 确的振 角为 班 实际 的振 角为 ‘ 田 ， 下万 式 中 ， － 结 晶器的 实际振 动半径 ， 它是 由实际 的 尹 及 。 尹 决定 的 。 一 ， 一 。 ， 由于 与铸机的 圆 弧 半径 不 符而产生的 轨迹误差 为 土 一 把公式 及 所示的 及 值代入 式 后得 土 ， 一 ， 兰 」， 巡 泞 、、 、 ， 一 “ 、 、 、 ‘ ‘ 二 ， … 二 式 中兰袁行是 结晶器振 动半径 的 相对误 差 ， 其值一般不超 过” · ” ” 。 结 晶器振 动幅度一般 为“ “ 毫 长左右 ， 结 晶器 长 度一 般 不超过 毫米 ， 所 以 值一般不超 过 二 。 以 上这 些 数值对 各种 半径的连 铸机都 能适 用 。 把它们代入 公式 后 ， 得 出 土 岛 一 式 中 前面的 士 号表 明在正 确轨 迹 的 前后 两边都 有这个误 差 。 这就证 明 了前面所说的 当 在 米左右 时 ， 。 值一 般不 大于 毫米， 在 米左右时 ， 。 值一 般不大于 毫米 。 以 。 弧形连铸机为例 ， 该 机的 有关参数为 一 。 毫米 ， 毫 米 ， 毫米 ， 二 毫米 ， 毫米 ， 算出的 。 分别等于 魂 及 毫米 ， 实际 采 用 的 产 及 。 ‘ 值 分别 等于 及 毫米

1320 K:=0.5×1020×695-625=9617.14毫米 用公式（9)算出其轨迹误差为 te= 9617:14-9850×495×10=±0.0122毫米 9617.14 9850 4。整动振动机构的改进 差动振动机构的轨迹误差，通过改进措施是可以消除的。改进的措施是把扇形齿轮3及 5改成没有齿的扇形板，并使它们的有效半径分别等于计算的R,及R。为了使两个扇形板 互相滚动而不产生滑动误差，我们用了两条钢带aa和bh把两个扇形板交叉联结起来，如图 7所示。所用的钢带厚度不会超过1毫米，就能满足强度的要求。 改进后的差动机构，不但具有准确的运动 轨迹，而且也使振动机构的装配精度有所提 高，因为我们可以把钢带一端的联结点，作成 是可调节的，使两个扇形板在最适当的位置相 切。由于降低了齿轮轴与扇形板的装配难度， 就可以在每个齿轮轴的两端都装上扇形板，并 都用钢带交叉联结起来。用一个凸轮机构，通 图7改进的差动振动机构 过一根通轴，两根拉杆，把装在齿轮轴两端的扇形板同时驱动，可以使振动装置的左右两边 负荷均衡，运动更为平稳。 为了减少因胀缩而产生的误差，可以把振动框架的左右限位改在振动框架的一端。 三、复合差动振动装置的优点 复合差动振动装置的优点是在与其它形式的振动机构对比之后显示出来的。 在国外新设计的弧形连铸机上，以采用下列两种机构的为数最多：其一是四连杆振动机 图8四连杆振动机构 构如图8所示。它的弧线运动是由4个摇动的连杆而产生的。连杆的轴承同时也起导向限位 作用，所以不须另设导向限位装置。其二是四偏心轮式振动机构如图9所示。它的弧线运动 是由振动台下4个偏心轮的推动而产生的。由于内弧偏心轮的偏心距小于外弧的偏心距，所 51

、 ， 。 。 。 。菇瞥 。 。 毫米 用 公 式 算出 其轨迹误 差 为 土 一 一 认 二 二 二 甘吕〕 二 土 。 毫米 差 动振 动 机 构 的改 进 差 动振 动机 构 的 轨 迹 误 差 ， 通 过 改 进措施是 可 以 消除的 。 改 进的 措施 是 把扇 形齿轮 及 改成没 有齿的 扇 形板 ， 并 使它们 的 有效半 径 分别 等于 计 算的 及 。 。 为了使 两个扇形板 互 相 滚 动而 不 产生 滑动 误差 ， 我们 用 了两条钢 带 和 把 两个扇 形板 交 叉联 结起来 ， 如 图 所示 。 所用 的 钢 带厚 度不 会超 过 毫 米 ， 就 能满 足 强度的 要 求 。 改 进 后 的 差 动机 构 ， 不 但具有准确的运 动 轨 迹 ， 而且也使振 动机构的 装 配 精 度 有所 提 高 ， 因为我们 可 以 把 钢带一 端 的联 结点 ， 作成 是可调 节的 ， 使 两 个扇形板 在 最 适 当的位 置 相 切 。 由于 降低 了齿 轮轴 与扇形板 的 装 配难 度 ， 就可 以在每 个齿 轮轴 的 两端 都装 上 扇形板 ， 并 都 用 钢带 交 叉 联 结起 来 。 用一 个凸轮机构 ， 通 不二一一 图 改进 的差 动振 动 机构 过一 根通 轴 ， 两 根拉杆 ， 把装 在齿 轮轴 两端的 扇形板 同 时驱 动 ， 可 以 使振 动装置 的 左右 两边 负荷 均衡 ， 运 动更 为 平稳 。 为了减 少 因胀 缩 而 产生的 误 差 ， 可 以 把振 动框 架的 左右 限位 改在 振 动框 架的一 端 。 三 、 复合 差动振 动装置 的优点 复合差 动振 动装 置 的 优点 是在 与 其它 形式的 振 动机 构对 比之后 显 示 出来的 。 在 国外新设 计 的 弧 形连铸机上 ， 以 采用 下列 两种机 构的 为数 最 多 其一 是 四连杆 振 动机 卜 ，下己 、 卜 ·」 截一 ‘ 寸 吕骊 二 ’ 司长只一沁洲 门门 叹 、火 … 」上 … 】 」 图 四 连杆振 动机 构 构如图 所示 。 它 的 弧线 运 动是 由 个摇 动的连杆而产生的 。 连杆 的 轴承 同 时也 起 导 向限位 作用 ， 所 以 不须 另设 导 向限位装 置 。 其二 是 四 偏 心 轮式振 动机 构如 图 所 示 。 它 的 弧线运 动 是 由振 动台下 个偏 心轮的 推 动而产生 的 。 由于 内弧偏 心 轮的 偏心 距 小于 外弧的 偏 心 距 ， 所 万

以它们作同步的转动时便使振动台上的结晶器中心产生 2 了弧线运动。为了使4个偏心轮能作准确的同步转动， 它们之间必须用带有微调装置的传动轴及齿轮箱联结起 来。由于偏心轮不能起导向限位作用，所以须另设导向 限位装置。 好的振动装置首先是具有较小的综合振动误差，其 次是须用较少的制造费与维修费。所谓综合振动误差包 括运动轨迹误差和由各个运动件的间隙造成的积累误差 两个方面。 1.关于摄动的轨迹误差方面 9 在四连杆机构上，由于用4个短臂代替了等于结晶 器圆弧半径的长臂，所以它的振动轨迹是有误差的。在 图9。四偏心轮式振动机构 精心设计、精心制造的四连杆机构上，其振动轨迹误差 1-结晶器，2-限位导轨，3-损 动台，4-水管快速接头，5-振 可以小于0.1毫米。 动偏心轮，6-二次冷却辊架， 在四偏心轮振动机上，结晶器下口的摆动主要靠导 7-快速换装台架，8-液压固定 装置，9-二次冷却架定位轴。 向限位装置来控制，所以导向限位装置的误差及间隙也 会造成运动轨迹的误差。 在改进后的复合差动振动机构上，不会产生轨迹误差，已如前述。 2、关于由各个运动件的间隙造成的积暴误差，是由运动件的数量，加工的精度，运动 的自由度，运动间隙的方向性及是否可调节、可抵消等诸因素而定。 四连杆振动机构共有4个运动杆件（左右两边的下连杆用一根通轴联结，当作一个杆 件)，8个轴承。结晶器的下口将因这些轴承的间隙而产生额外的摆动。所以在四连杆机构 上必须采用精度极高，即间隙很小的特制轴承，才能保证积累的振动误差在规定的范围以 内。国外四连杆振动机构的综合振动误差规定为小于0.2毫米。 四心偏轮振动机构的杆件最多，转轴也最多，再加上四个齿轮箱和4根转动轴，其零件 的总数也最多。因此在加工及装配时产生误差的机会也最多。尽管有同步微调装置可以消除 一些不同步的误差并抵消一些间隙积累误差，但因运动件太多，运动链太长，不容易得到很 高的振动精度。 复合差动式振动机构只有3个运动杆件（两个扇形板和一根齿轮轴固定在一起。当作一 个杆件来看)，4个轴承。振动框架的前后限位是由齿轮轴上的圆柱面与固定框架上的导轨 来实现，不需单独的前后限位装置，而仅需左右的限位装置。由于框架上的导轨高度是可调 的，可以使齿轮轴上的限位圆柱与框架导轨之间保持适当的予压力，这就可以使齿轮轴轴承 的间隙永远偏向一方，所以它的综合振动误差较小。 除了上述的轨迹误差和因装配间隙造成的积累误差以外，还有运动杆件的弹性变形误差 及因温度差异而造成的胀缩误差等。在此就不一一例举了。 8.关于运动装量的制造费及维修费，主要是由零部件数目的多少及所需的加工精度而 定。 可以看出，四连杆机构及复合差动机构的制造及维修费较省，而四偏心轮振动机构的制 造及维修费较多。 52

以 它们作同步的转动时便使振 动 台上的结晶器 中心 产生 了弧线运 动 。 为 了使 个偏心轮能作准确的同 步转动 ， 它 们之 间必须 用 带 有微 调装置 的 传动轴 及齿轮箱联 结起 来 。 由于 偏 心 轮不 能起 导 向限位 作用 ， 所 以须 另设 导 向 限位装 置 。 好 的振 动装置 首 先是具 有较 小的综 合振 动误 差 ， 其 次是须 用 较少的 制造费与维 修 费 。 所谓综 合振 动误差 包 括运 动轨迹误 差 和 由各个运 动 件的 间隙造 成的 积 累误 差 两个方面 。 关于振 动的轨迹误位方面 在 四连杆机 构上 ， 由于 用 个短臂代替 了等于结 晶 器 圃弧 半径的 长臂 ， 所以 它 的振 动轨迹是 有误差 的 。 在 精心设 计 、 精心 制造 的 四连杆 机 构上 ， 其振 动轨迹误 差 可 以小于 毫米 。 在 四偏心轮振 动机 上 ， 结 晶 器下 口 的摆 动主要靠 导 向限位装置 来控 制 ， 所 以 导 向限位装置 的误差 及 间隙也 会造成运 动轨迹 的误 差 。 你 、 甲 ， 几 ’ 喇 在 改 进后 的 复合差 动振 动机 构上 ， 不会产生轨迹误差 ， 已如前述 。 关于 由各个运动件 的间除造成 的积 误差 ， 是 由运 动件 的致一 ， 加工 的精度 ， 运 动 的 自由度 ， 运动 间陈 的方 向性及是否可润 节 、 可抵消等诸 因紊而定 。 四连杆 振 动机 构共有 个运 动杆件 左 右 两 边 的下连杆 用一 根通 轴 联 结 ， 当作一 个杆 件 ， 个轴承 。 结 晶器 的 下 口 将 因这 些 轴承的 间隙而产生额 外 的摆 动 。 所 以在 四 连杆 机构 上 必须 采用 精度极 高 ， 即 间隙很 小的特制轴承 ， 才 能保证积 累的振 动 误 差 在 规定的 范围 以 内 。 国外四连杆 振 动机构的综 合振 动误 差 规定为小于。 毫米 。 四心 偏轮振 动机构的杆 件最 多 ， 转轴也 最 多 ， 再加 上 四 个齿轮箱和 根 转动 轴 ， 其零件 的 总数也最 多 。 因此在 加工 及装 配时产生误 差 的机会也最 多 。 尽 管有同步微调装置 可 以 消除 一些 不 同步的误 差 并抵 消一些 间隙积 累误差 ， 但 因运 动件太 多 ， 运 动链 太长 ， 不 容易得 到很 高的振 动精度 。 复合差 动式振 动机构只 有 个运 动杆 件 两个扇形板 和一 根 齿轮轴 固定在一起 。 当作一 个杆 件来看 ， 个轴承 。 振 动框 架的前后 限位 是 由齿轮轴上 的圆 柱 面 与 固定框架上 的 导轨 来实现 ， 不 需单独 的 前后 限位装置 ， 而仅需左右 的 限位装置 。 由于框 架上的 导轨高度是可调 的 ， 可 以 使齿轮轴 上的限位圆 柱与框 架导轨之 间保持适 当的予压 力 ， 这就可 以 使齿轮轴 轴承 的 间隙永远偏 向一 方 ， 所 以 它的综 合振 动误 差 较小 。 除了上述 的轨迹误 差 和 因装 配间隙造成 的积 累误差 以外 ， 还 有运 动杆 件的弹 性变形误差 及因温度差 异而造成的胀 缩误 差 等 。 在此 就 不一一 例举 了 。 关千 运 动袭 的制造费及维 修 费 ， 主要 是 由导部件 数 目的多少及 所 摇 的加 工精度而 定 。 可 以看出 ， 四 连杆机 构及复合差 动机构的制造 及维 修费较 省 ， 而 四 偏心 轮振 动机构 的制 造及维 修费较多

四、结 论 结晶器振动机构的运动精度，直接影响着拉坯速度和铸坏的内部质量，必须保持在较高 的水平上。通过分析对比，可见复合差动式振动机构有如下优点：1.采用弹簧支承、凸轮压 下的复合振动方式，能很好地实现“负滑脱”作用，并在一定程度上能保护初凝坯壳不被拉 断。2.它的振动轨迹是准确的，它的综合振动误差是较小的。3.它的运动杆件最少，结构也 较紧凑，制造费及维修费都较省。这些优点已在长期的生产运转中显示出来。 参考文献 〔1)徐宝升：圆弧形连续铸钢机设计及初步试验总结。北京钢铁学院科研部。1963 〔2)徐宝升：弧形连续铸钢机的设计及试验。北京钢铁学院科64-0005.1964 (3)lion and Coal Vol.18?,No.4839,P.787. 53

四 、 结 论 结 晶 器 振 动机 构 的运 动精度 ， 直 接影响着拉坯 速 度和铸坯 的 内部质量 ， 必须 保持在较高 的水 平上 。 通 过 分析对 比 ， 可 见 复合差 动式振 动机 构有如 下优点 采用 弹簧支承 、 凸轮压 下的 复合振 动 方式 ， 能很 好地 实现 “ 负滑脱” 作用 ， 并在 一定程度上能保护初凝坯壳不被拉 断 。 它的振 动轨迹 是 准确 的 ， 它 的 综 合振 动误 差 是较 小的 。 它 的运 动杆 件最 少 ， 结构也 较紧凑 ， 制造 费及维 修 费都较 省 。 这些 优点 已在长 期 的生 产运 转中显 示 出来 。 参 考 文 献 徐宝 升 圆 弧 形连续铸钢机设计 及初步 试验 总结 。 北京钢铁学院科研 部 。 徐宝 升 弧 形连 续铸钢机 的设计 及试 验石北京钢 铁学院科 一。 。 ， ， 户产、沪卫 户、矛沪月、 上