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结晶器振动的弹簧板导向研究

宁尚国  
【摘要】: 在连铸技术的发展过程中,只有采用了结晶器振动装置之后,连铸才得到 成功。现代钢铁工业发展的趋势之一是高效连铸,结晶器振动仍是其核心技术 之一。结晶器振动可以提高拉速,防止拉坯时坯壳与结晶器壁粘结,改善铸坯表 面质量。 结晶器振动装置的运动精度对铸坯的表面质量有很大影响。现有技术中一 般是采用四连杆机构来仿弧线或直线运动,从理论上讲其运动精度是能够满足 要求的,但在实际使用中,由于铰链点轴承的磨损(另外,装配时也预留了一 定的轴承间隙),对运动轨迹产生的影响很大,其运动精度就大大超出理论值。 因此,如何减少轴承磨损是振动机构研究的主要课题之一。一种比较新颖的思 想是去掉轴承,将连杆换成弹簧板,在小振幅的情况下,依靠弹簧的变形来实 现结晶器振动。围绕这种思想产生了一些新式振动机构,比较流行的有半板簧 振动装置和谐振式振动装置。 本文介绍了连铸结晶器的振动装置的发展,并以各铰链点位置坐标为优化变 量,针对板簧受力和整体结构,给出相应的约束条件,对四连杆振动装置和半 板簧振动装置进行了优化分析。提出了三种谐振式结晶器振动导向装置模型, 利用SAP有限元软件进行了变形和应力分析,并对这三种模型进行了比较。 由于在对谐振式振动装置分析中需要解决板簧受力与变形的问题,本文对该 问题也进行了初步研究,发现了现有杆梁单元模型在求解本问题时不足,提出 了改进的杆梁单元模型,并利用虚功原理,推导出了结点位移和结点力之间的 关系,为以后共振式结晶器的优化设计以及进一步的动力学分析奠定了基础。


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