结晶器振动装置的应用与发展
《连铸结晶器非正弦振动装置的设计及研究》
《连铸结晶器非正弦振动装置的设计及研究》篇一摘要：本篇论文针对连铸过程中结晶器振动装置的设计与研究展开讨论，重点介绍非正弦振动装置的设计原理、结构特点及其在连铸工艺中的应用。
通过理论分析、仿真模拟及实际生产实验，验证了非正弦振动装置在提高铸坯质量、减少裂纹和偏析等方面的优势。
本文旨在为连铸技术的发展提供理论支持和实践指导。
一、引言连铸技术作为现代钢铁生产的重要工艺，其结晶器的振动装置对于铸坯的质量具有至关重要的影响。
传统的正弦振动方式在特定情况下已无法满足高质量铸坯的生产需求。
因此，研究并设计非正弦振动装置，对于提高连铸生产效率和铸坯质量具有重要意义。
二、非正弦振动装置的设计原理非正弦振动装置的设计基于连铸过程中的力学原理和结晶器振动的实际需求。
该装置采用先进的机械结构设计，通过调整振动波形，实现非正弦振动。
设计过程中，需考虑装置的稳定性、振动的均匀性以及与连铸工艺的匹配性。
此外，还需考虑装置的节能性、耐用性和维护方便性。
三、非正弦振动装置的结构特点非正弦振动装置主要由振动发生器、传动机构、支撑结构和控制系统等部分组成。
其中，振动发生器是装置的核心部件，负责产生非正弦振动波形；传动机构将振动传递至结晶器；支撑结构保证整个装置的稳定性；控制系统则负责调节振动的幅度、频率和波形，以适应不同的连铸工艺需求。
四、理论分析与仿真模拟通过理论分析，非正弦振动装置能够更好地适应连铸过程中的各种力学变化，使结晶器在浇注过程中保持更加稳定的振动状态。
仿真模拟结果表明，非正弦振动能够有效减少铸坯的裂纹和偏析，提高铸坯的表面质量和内部组织均匀性。
五、实际生产实验在实际生产中，采用非正弦振动装置的连铸机在生产效率、铸坯质量和设备维护等方面均表现出明显优势。
通过对比实验，可以发现非正弦振动装置能够显著提高铸坯的成材率，降低废品率，同时减少设备故障率，提高生产线的稳定性。
六、结论非正弦振动装置的设计与研究，为连铸技术的发展提供了新的思路和方法。
结晶器振动
第1章绪论第1章绪论1.1连续铸钢技术的发展钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。
连续铸钢是把液态钢用连铸机浇注、冷凝、切割而直接得到铸坯的工艺。
是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢厂的重要组成部分[1]。
连铸的出现从根本上改变了一个世纪以来占统治地位的钢锭——初轧工艺，为炼钢生产向连续化、自动化方向的发展开辟了新的途径[2]。
1.1.1 连续铸钢技术的发展历程早在十九世纪中期美国人塞勒斯(1840年)、赖尼(1843年)和英国人贝塞麦(1846年)就曾提出过连续浇注液体金属的初步设想，并用于低熔点有色金属的浇铸；但类似现代连铸设备的建议是由美国人亚瑟(1886年)和德国人戴伦(1887年)提出来的。
他们的建议中包括有水冷的上下敞口的结晶器、二次冷却段、引锭杆、夹辊和铸坯切割装置等设备，当时用于铜和铝等有色金属的浇铸。
1933年德国人容汉斯建成第一台结晶器可以振动的连铸机，并用其浇铸黄铜获得成功，后又用于铝合金的工业生产。
结晶器振动的采用，不仅可以提高浇注速度，而且使钢液的连铸生产成为可能，容汉斯因此成为现代连铸技术的奠基人。
但连续铸钢步入工业生产阶段，应当归功于英国人哈里德提出的“负滑脱(Negative Strip)”概念。
在哈里德的负滑脱振动方式中，结晶器下振速度比拉坯速度快，铸坯与结晶器壁间产生了相对运动，真正有效的防止了铸坯与结晶器壁的粘结，使钢连续浇铸的关键性技术得以突破[3]。
1.1.2 连续铸钢的优越性连续铸钢与模铸的根本差别在于模铸是在间断的情况下，把一炉钢水浇注成多根钢锭，脱模之后经初轧机开坯得到钢坯；而连铸是把一炉钢水燕山大学工学硕士学位论文连续地注入结晶器，得到无限长的铸坯，经切割后直接生产铸坯。
基于这一根本差别，连铸和模铸比较，就具有许多明显的优越性[4-9]：(1)简化了钢坯生产的工艺流程，节省大量投资，省去了模铸工艺中脱模整模均热及初轧等工序，缩短了钢水到钢坯的周期时间。
DYNAFLEX结晶器液压振动技术的研究与应用
第２ 卷 ２ １ 年第 ５ 总第 １９ ） ８ ００ 期（ ４期
Ｄ ＡＦ Ｅ ＹＮ Ｌ Ｘ结 晶 器液 压 振 动 技 术 的 研 究 与应 用
孟 雷
（ 济钢 第三炼 钢厂 济 南
摘 要
２００ ） ５ １１
介 绍 了 Ｖ （ 钢 联 ） 进 的 国 际 先进 的 ＤＹ Ｆ Ｅ 结 晶 器 液 压 振 动 技 术 的 原 理 和 结 构 特 点 ， ＡＩ奥 引 ＮＡ Ｌ Ｘ
２２ 液 压 系统 ．
Ｄ Ｎ ＦＥ Ｙ Ａ Ｌ Ｘ液 压振 动装 置 的 液压 系统 主要 由 液压 站及 带 伺服 阀的液 压缸 组 成 （ 图 １ ， 见 ） 液压 振
动 的 动 力装 置 为液 压 站 ， 作 为 动力 源 向振 动 液 它 压缸 提 供稳 定 压力 和 流量 的油液 。 由于振 动 液压 缸 处 在 高温 、 尘 、 多 潮湿 恶 劣 的环 境 中 ， 因此 还 设 计 了一条 压 缩 空气 通 道 ， 液 压缸 进 行 冷 却 和 吹 对 扫 。液压 振 动 的核 心 控 制 装 置 为 振 动伺 服 阀 ， 它 带 有 位 置反 馈 ， 以准 确 地 调 节 其 阀位 。伺 服 控 可 制 阀块 直接 安 装 在 振 动 液 压 缸 缸 体 上 ， 利 于 提 有 高 系 统 的 动态 响应 性 。它 灵 敏 度 极 高 ， 压 动 力 液 站 提供 动力 如 有 波动 ， 服 阀 的动作 就 会失 真 ， 伺 造 成 振 动 时运 动 不 平 稳 和 振 动 波 形 失 真 。 为此 ， 要 在 系 统 中设 置 蓄能 器 以吸 收 各 类 波 动 和 冲击 ， 保
Ｄ Ｎ ＦＥ Ｙ Ａ Ｌ Ｘ液压 振 动装 置振 动 曲线 为正 弦 或非 正弦 ， 主要 技 术参 数 ： 幅 ０～１ （±６ ｒｍ； 动频 振 ２ ） ａ 振 率４ ０～２０ ｍｉ； 正 弦 因数 ０５～ ．； 率变 化 ７ 次／ ｎ 非 ． ０７ 频 ０５ ｚ 振 幅变 化 １ ｍ ｓ非 正弦 变化 ０１ ／。 ．Ｈ ； ｍ ／； ． ｍｍ ｓ
结晶器
液压伺服与比例控制系统三级项目250KN结晶器液压振动系统特性仿真分析学院（系）：机械工程学院年级专业： 10级机电控制工程1班小组成员：张迪嘉张天宇王平阳王利双王浩冉指导教师：张伟目录一、结晶器及其振动技术概述 (4)1.2结晶器的振动 (5)二、结晶器振动技术国内外研究现状及发展趋势 (5)2.1国内研究及应用 (5)2.2国外的研究与应用 (6)三、结晶器液压振动结构原理和特点 (7)3.1液压振动装置的构成 (7)3.2液压振动装置原理 (7)3.3液压振动的特点 (8)四、结晶器液压系统工作原理 (9)4.1系统工作原理 (9)4.2液压系统参数及主要元件的选择 (10)4.3结晶器液压振动控制系统 (12)五、结晶器液压伺服系统建模 (13)5.1确定各组成原件的传递函数 (14)5.2系统方框图 (15)六、matlab系统仿真分析 (16)6.1时间响应曲线 (16)6.2频率响应曲线 (17)6.3 PID 控制原理 (19)6.4PID参数对系统特性影响 (20)七、总结与感想 (21)7.1影响阀控缸系统频率特性的参数 (21)7.2心得与感想 (22)参考文献 (22)一、结晶器及其振动技术概述1.1结晶器近年来，传统连铸的高效化生产在工业发达国家取得了长足的进步，特别是高拉速技术引起人们的重视。
通过采用新型保护渣、液面高精度检测和控制等一系列技术措施，使连铸机的生产能力大幅度提高，生产成本降低，给企业带来了极大的经济效益。
而结晶器作为连铸生产的重要设备之一，如图1，它的性能对连铸机的生产能力和铸坯质量都起着十分重要的作用。
图1 连铸设备的组成结晶器是连铸最重要的组成部分，它是一种特殊的无底水冷铸模。
在它的内部有冷却装置，其中有的是管式结晶器隔离水缝冷却，有的是喷淋水喷水冷却，目的是对铸坯进行冷却降温。
并且结晶器由振动装置带动发生振动。
1.2结晶器的振动结晶器振动技术是连铸技术的重要特征。
基于PID控制的连铸机结晶器液压震动系统的应用
的位 置 ， 系 统 由两 个 独 立 的液 压 缸 组 成 ， 每 个 液 压 缸 有 一 个 伺 服 阀来 控 制 结 晶器 液 压 缸 位 置 ， 结 晶器 将 以 一 定 的 频 率 、 行 程 和 波 形来振动 。
内部 质 量 的 要求 。 结 晶器 液 压 震 动 的作 用 主 要 表 现 在 两 个 方 面 ： １ ） 防止 铸 坯 在 凝 固过 程 中 与结 晶 器 铜 壁 发 生 粘 结 而 出现 坯 壳拉裂或漏钢事故。 在结 晶器 上 下 振 动 时 按 振 动 曲线 周 期 性 地 改 变 钢 液 面 与 结 晶 器铜 壁 的 相 对 位 置 ，对 坯 壳 有 一 个 强 制 脱 模 的作 用 ， 并 使 得 拉 漏 的坯 壳 在 结 晶 器 内部 得 以 焊 合 。
结 晶器 是 连 铸 设 备 中 的铸 坯 成 型设 备 ，人们 称 它 是 连 铸 机
的 心脏 。它 的功 能 是 将 连 续 不 断地 注入 其 腔 内 的 高 温 钢 液 通 过
结 晶 器 必 须 在 浇 注 期 间 保 持 振 动 。如 果 振 动 是 以不 正 确 的 频率 、 振幅或波 形进行 ， 则会引起较差 的表面质量 ， 增 加 结 晶 器 润滑粉的消耗 ， 或者可能引起漏钢 。
级 计 算 机 系 统 的 模 型 设 定 数 据 、连 铸 机 一 级 控 制 系统 操 作 员设 定 数 据 及 来 自控 制 器 本 身 自带 的控 制 面 板 的人 工 设 定 ，然 受 下 载 到控 制 器 实 现 震 动 控 制 。此 控 制 方 式 较 好 的满 足 了 冶 金 工 艺 的要 求 ， 对 板 坯 的 内 部 和表 面质 量 起 到 很 好 的效 果 。 系 统 在 宝 钢
连铸机结晶器振动装置设计
摘要结晶器是连铸机的心脏部件。
它的主要作用就是对结晶器中的钢水提供快速而且均匀的冷却环境，促使坯壳的快速均匀生长，以形成质量良好的坯壳，保证连铸过程正常而稳定的进行。
在浇注钢水时，若结晶器静止不动，坯壳容易与结晶器内壁产生粘结，这就增大了拉坯时的阻力，导致出现坯壳“拉不动”或者钢水被拉漏事故发生，很难进行浇注。
而当结晶器以一定的规律振动时，这就能使其内壁获得比较良好的润滑条件，从而减少了摩擦阻力又能防止钢水和结晶器内壁的粘结，同时还可以改善铸坯的表面质量，因此结晶器振动装置具有重要的作用。
本文通过对连铸发展历史，以及结晶器振动技术的发展和结晶器振动方式的改进进行了阐述，提出了电液伺服装置驱动，并对其振动规律及工作原理做出了分析。
然后绘制了机械简图，并对其工艺参数和运动参数进行了分析计算，最终完成了本次设计。
本文主要的设计内容包括：1.结晶器振动正弦参数的确定通过负滑脱量、频率和周期、结晶器运动的速度和加速度以及负滑脱时间的计算，来确定铸坯的工艺参数。
2.结晶器振动装置机械计算设计校核了双摇杆机构的主要部分，并根据经验推出机架结构。
3.结晶器振动装置伺服系统的设计计算由系统所需动力选择恰当的液压缸及液压泵。
并对系统的辅助原件进行了计算和选择，同时提出了同步回路电液伺服系统。
4.结晶器振动装置的三维设计关键词：连铸；结晶器；振动装置；振动规律；电液伺服装置AbstractThe mould is the heart part of continuous casting machine. Its main role is to mould the steel in providing rapid and uniform cooling environment, promote the rapid and uniform shell growth, to form a good quality of billet shell, guarantee the normal and stable for continuous casting process. In pouring molten steel in crystallizer, motionless, shell and the mold wall to produce a cohesive, which increases the casting the resistance, led to the emergence of billet shell" sticks" or molten steel is breakout occurs, it is difficult to cast. When the mould in regular vibration, which can make the inner wall is obtained in comparison with good lubrication condition, thereby reducing the friction resistance and can prevent the molten steel and the inner wall of the crystallizer is bonded, but also can improve the surface quality of billet crystallizer vibration device, therefore has an important role.Based on the history and development of continuous casting crystallizer vibration technique, development and improvement of crystallizer vibration mode undertook elaborating, put forward to the electro-hydraulic servo device driver, and the vibration regularity and working principle are analyzed. Then draw the mechanical model, and the process parameters and motion parameters are analyzed and calculated, the final completion of the design.The main design content includes:1.crystallizer vibration sinusoidal parametersThrough the negative slip quantity, frequency and cycle, mold movement velocity and acceleration and negative strip time calculation, to determine the process parameters of casting billet.2.The device of vibration of crystallizer mechanical calculationDesign of the double rocker mechanism the main part, and according to the experience introduction of frame structure.3.The device of vibration of crystallizer of servo system designBy the system the power required by the proper selection of hydraulic cylinder and hydraulic pump. And the system of auxiliary components were calculated and selected, simultaneously proposed synchronous electro-hydraulic servo system.4.dimensional design of crystallizer vibration deviceKey words: continuous casting ；crystallizer ；vibration device; vibration; electro-hydraulic servo device目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1什么是连铸 (1)1.2国内连铸的重要性 (1)1.3中国连铸发展的主要成就 (2)1.4世界连铸技术的发展及我国存在的差距 (3)1.5连铸机振动系统应注意的部分问题 (4)第二章结晶器振动技术 (6)2.1结晶器振动技术发展的历史 (6)2.2连铸机结晶器振动简介 (6)2.3结晶器振动规律的演变 (7)2.4结晶器振动和润滑的关系 (10)第三章结晶器振动方案的选择 (14)3.1本课题研究的目的 (14)3.2课题研究内容 (14)3.3设备发展状况 (15)3.4周边设备简介 (15)3.5技术方案介绍 (15)3.6 振动机构的选择 (19)第四章结晶器正弦振动的参数分析 (22)4.1负滑脱量计算 (22)4.2频率与周期 (22)4.3结晶器的运动速度和加速度 (23)4.4负滑脱时间的确定 (24)第五章结晶器振动装置机械设计 (26)5.1受力分析 (26)5.2强度校核 (27)5.2.1轴Ⅰ的校核 (27)5.2.2轴Ⅱ的校核 (30)5.3轴承校核 (34)第六章结晶器振动装置伺服系统的设计 (35)6.1控制方案 (35)6.2设计计算 (36)6.3液压缸设计计算 (36)6.3.1油缸的设计原则 (36)6.3.2油缸的设计 (37)6.3.3油缸参数计算 (37)6.4泵的选择计算 (39)6.4.1泵的选择计算原则 (39)6.4.2系统流量计算 (39)6.4.3流量计算 (39)6.4.4泵的参数计算 (40)6.5阀的选择计算 (40)6.6辅助元件的选择计算 (42)6.6.1管路 (42)6.6.2蓄能器的选择 (44)6.7油箱的设计计算 (45)6.7.1油箱设计原则 (45)6.7.2油箱参数设计计算 (45)6.7.3油箱容量的计算 (46)6.7.4油箱内工作介质体积估算 (46)6.8系统发热功率计算 (46)6.8.1液压泵的功率损失 (46)6.8.2阀的损失功率 (46)6.8.3管路以及其它功率损失 (47)6.9过滤器的选择 (47)6.10液压工作介质的选取 (48)第七章三维建模 (49)7.1零部件三维设计 (49)7.1.1结晶器振动装置固定台 (49)7.1.2结晶器振动装置活动台 (49)7.1.3连杆1 (50)7.1.4连杆2 (50)7.1.5心轴 (51)7.1.6轴承 (51)7.1.7挡圈 (51)7.1.8轴承端盖 (52)7.1.9阻尼器气囊 (52)7.1.10进水管 (52)7.1.11阻尼器进气管道 (53)7.1.12环状活塞杆头 (53)7.1.13阻尼器支架 (54)7.1.14液压缸 (54)7.2总装配图 (55)总结 (56)致谢 (57)参考文献 (58)第一章绪论1.1什么是连铸连铸即为连续铸钢（英文，Continuous Steel Casting）的简称。
结晶器振动技术的发展
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表 １ 结晶器振 动技术 的发展过程
正弦速度规
弦波相同） 。选择这 种速度规律 的基本 出发点是 ： 打破 结 晶器 和铸 坯之间要有一 定的速 度关系的框框 ， 着重
３ ． 结晶器与铸坯之间没有同步运动阶段，但仍然 ．１ ３
的正 弦振 动方式 以及 近几 年 更先进 的非正 弦振 动 方
式。
处， 速度 变化 比较缓和 ， 有利于提 高运动的平稳 性 。 实践证 明 ，梯形 速 度规 律是 一 种较 好 的振动 规
３ 振 动形 式 分析
律， 因此沿用了多年。后来才被正弦振动规律所取代。
３３ 正 弦速 度规 律 ．
关键词 连铸机
结 晶器
正 弦振动
非正 弦振 动
１ 前 言
３１ 矩 形速 度规 律 ． 矩 形速度规律是最早 出现的一种振动方式 ， 其速度 变化 规律 如图 １ 中的曲线 １ 所示 。 它的主要特点是 ： 结
晶器在 下降时与铸 坯做同步运动 ．然后以 ３ 的拉 坯 倍
速度上 升。
结 晶器是连铸机 的心脏部件 。浇 注钢液 时 ， 若结 晶器 固定不动 ， 铸坯 易 与结 晶器发 生粘 结 ， 增大 了拉 坯 阻力 ， 导致 出现“ 拉不动” 或者拉漏事故 ， 很难进行 浇 注 。而结 晶器 以一定 的规律振动 ， 使其 内壁获得 良好 的润滑条 件 ， 减少 了摩 擦力 又能防止钢水 和 内壁 的粘 结， 同时还可以改善铸坯 的表 面质量 。当发生粘结 时 。 振动能 强制脱模 ． 消除粘结 。结 晶器振 动是浇 注成 功 的先决 条件 ， 是连铸 发展 的一个 重要 里程碑 。振动结 晶器的发 明 ．才得 以实 现工 业上 大规 模应 用连 铸 技 术 。随着 连铸技术 的发展 ， 晶器振动 技术也 在不 断 结
连铸结晶器振动技术的发展及现状
静 １ 李福进 ， ２，
０３ ０ ） ６００
０ ３０ ；． 山职业 技术 学院 ， ６０ ０ ２唐 河北 唐 山
摘 要 ： 晶器是连铸机 中的重要 组成部 分。是连铸机的心脏 ， 结 结晶器这一重要的冶金反 应器将 完成钢 水由钢液 向固相 转变的第一步 。 近年来 ， 冶金 工业 的迅速发展 ， 求连铸提 高拉速和增加连铸机的生产能力。 要 本文针对连铸 结晶 器振动技术 的发展及现状进行 了阐述 ， 进一 步加深人们对结晶器振 动技 术的认识 。 关键词 ： 连铸机 ； 结晶 器； 振动
第 ３ 卷第 １ ８ １期 ・ 术 学
ＶｏＩ Ｎ ｏ． ． ３８ １１
湖
南
农
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２ １ ０ １年 １ １月
Ｎ ｏｖ． ２Ｏ１１
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连铸结晶器振动技术的发展及现状
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结晶器振动装置的应用与发展郭春香（包头北雷连铸工程技术有限公司,包头014010）摘要：介绍了结晶器振动装置在连续铸钢中的重要作用，两种振动方式（正弦振动与非正弦振动）的特点及采用的实现机构，分别分析了三种振动机构的特点、原理及应用。
关键词：结晶器振动装置；正弦振动；非正弦振动；四连杆振动机构；四偏心振动机构；液压振动机构Application and Development of the Mold Oscillation EquipmentGuo Chunxiang(Baotou Beilei Continuous Casting Engineering and Research Corporation,Baotou014010)Abstract:Mold oscillation equipment is very important for CC.Distinguishing feature between sinusoidal oscillation and non-sinusoidal oscillation was introduced,and introduced main device to achieve.Distinguishing feature,fundamentals and applications of three kind oscillation mechanism was analyzed individually.Keywords:mold oscillation equipment;sinusoidal oscillation;non-sinusoidal oscillation;four-bar linkage oscillation mechanism;four-eccentric oscillation mechanism;hydraulic oscillation mechanism1概述结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，是连铸机的核心部件，称之为连铸机的心脏设备。
它是一个水冷的钢锭模，功能是将连续不断地注入其内腔的高温钢水通过水冷铜壁强烈冷却，导出其热量，使之逐渐凝固成为具有所要求断面形状和坯壳厚度的铸坯。
并使这种芯部仍为液态的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出，为其在以后的二次冷却区域内完全凝固创造条件。
由于凝固过程是在坯壳与结晶器壁连续、相对运动下进行的，所以为防止坯壳与结晶器壁粘结而采用的结晶器振动装置是连铸过程中的一个非常重要的生产装置。
结晶器振动装置可用来支撑结晶器，其主要功能是使结晶器上下往复振动，确切地说，是使结晶器按给定的振幅、频率和波形偏斜特性沿连铸机半径作仿弧运动，使脱模更为容易。
具体来说，连铸过程中，当铸坯与结晶器壁发生粘结时，如果结晶器是固定的，就可能出现坯壳被拉断造成漏钢。
而当结晶器向上振动时，粘结部分和结晶器一起上升，坯壳被拉裂，未凝固的钢水立即填充到断裂处，开始形成新的凝固层；等到结晶器向下振动，且振动速度大于拉坯速度时，坯壳处于受压状态，裂纹被愈合，重新连接起来，同时铸坯被强制消除粘结，得到“脱模”。
同时，由于结晶器上下振动，周期性地改变液面与结晶器壁的相对位置，有利于用于结晶器润滑的润滑油和保护渣向结晶器壁与坯壳间的渗漏，因而改善了润滑条件，减少拉坯摩擦阻力，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而被拉裂，从而出现粘结漏钢事故。
2结晶器振动方式目前，结晶器振动主要有正弦振动和非正弦振动两种方式。
正弦振动，即振动的速度与时间的关系为一条正弦曲线，如图1中点划线所示。
正弦振动方式的上下振动时间相等，上下振动的最大速度也相同。
在整个振动周期中，铸坯与结晶器之间始终存在相对运动，而且结晶器下降过程中，有一小段下降速度大于拉坯速度，因而可以防止和消除坯壳与结晶器内壁间的粘结，并能对被拉裂的坯壳起到愈合作用。
另外，由于结晶器的运动速度是按正弦规律变化的，其加速度必按余弦规律变化。
所以过渡比较平稳，冲击较小。
短臂四连杆振动机构和四偏心振动机构可实现正弦振动。
非正弦振动，结晶器振动速度随时间变化的规律不是正弦曲线的都称为非正弦振动。
如图1中实线所示。
结晶器向上振动时间大于向下振动时间，缩小了铸坯与结晶器向上振动之间的相对运动速度。
目前，随着高速铸机的开发，拉坯速度越来越快，造成结晶器向上振动与铸坯间的相对运动速度加大，特别是高频振动时此速度更大。
由于拉速提高后结晶器保护渣用量相对减少，坯壳与结晶器壁之间发生粘结而导致漏钢的可能性增加。
为了解决这一问题，除了使用新型保护渣外，另一个措施就是采用非正弦振动。
非正弦振动增加了波形偏斜率α这一基本参数，，其工艺效果是在相同的拉速要求下可降低频率，或在相同的频率条件下实现更高的拉速。
增加了对振动基本参数选择的自由度，可实现很复杂的振动曲线，满足不同的钢种需要。
而正弦振动时，α=0，随着频率的增加，其工艺效果表现为振痕变浅而密集，结晶器摩擦阻力增加，坯壳粘结率增大；反之，坯壳粘结率下降但振痕加剧。
所以正弦振动通过选择频率来控制振痕深度与粘结是相互矛盾的，因此振动参数的选择受到很大限制，难以适应高速连铸的要求。
液压振动机构可实现非正弦振动。
3三种振动机构的原理及应用3.1短臂四连杆振动机构由于其结构简单，便于维修，能够较准确地实现结晶器的弧线运动，有利于铸坯质量的改善，所以广泛应用于现代连铸机上。
小方坯连铸机上，常采用短臂四连杆振动机构，且一般安装在内弧侧；而在矩形坯及大板坯连铸机上，常采用短臂四连杆式振动机构，并安装在外弧侧，其工作原理如图2所示。
由电机通过减速机经偏心轴的传动，使拉杆3作往复运动，带动连杆4摆动，连杆5随之摆动，使振动框架2能按弧线轨迹振动。
实际应用中，常把部分刚性杆改为弹簧钢板，可以消除振动过程结晶器的水平摆动，使得振动只能作弧线摆动。
如图3所示，是传统连铸机上采用板簧的四连杆振动机构。
图2短臂四连杆振动机构原理图ÁÂ100%A A a但该机构在板簧与振动台架及板簧与振动底座的连接结构上存在弊端，两处均用螺尾锥销定位，并用螺栓连接，其优点是定位精度高，便于拆卸，但销孔需铰制，螺尾锥销制造不便，而且板簧和调整座都是在斜面上加工销孔及螺栓孔，操作不方便。
更关键的是，安装时有锥销定位，不仅要求板簧上销孔位置精度高，而且振动台架与振动底座相对位置固定，影响振动装置的在线调整，从而影响振动轨迹，不能保证铸坯质量。
分析以上不合理的结构因素，作了如图4所示的改进。
修改了压板结构，避免了在斜面上加工孔。
定位销采用弹性圆柱销，销孔可不铰制，互换性好，可多次装拆，而且具有弹性，装入销孔后与孔壁压紧，不易松脱。
定位销不再与振动底座连接，只把压板、板簧和调整座连接起来，而且调整座与振动底座之间用T形槽用螺栓连接，不仅实现板簧的定位，而且可方便地调整振动台架的相对位置，便于合理安装、调节振动装置，从而实现结晶器随振动台架的弧形运动，达到较好的振动效果，而保证铸坯质量。
3.2四偏心振动机构其优点是结晶器振动平稳，无摆动和卡阻现象，适合于高频小振幅，但结构较复杂。
一般是传动系统带动偏心轮连杆机构来实现正弦振动。
图5是实际应用中采用的一种结构原理图。
与传统结构比较，无偏心轮机构，只采用偏心轴就可实现其工作过程。
包钢5#连铸机就采用了该型式结晶器振动装置，达到了良好的振动效果。
电动机1通过万向接轴2带动中心减速机3，由膜片联轴器11带动两侧的分减速机4，每个减速机各自带动偏心轴5，通过装在偏心轴上的连杆6，7带动振动框架9，偏心轴在连杆6，7的位置处具有同向偏心点，但偏心距不同（由铸机圆弧半径图3短臂四连杆振动机构1.电动机2.万向节轴3.中心减速机4.分减速机5.偏心轴6.7.连杆8.板式弹簧板9.振动框架10.机架11.膜片联轴器图5四偏心振动机构原理图及振动机构结构尺寸决定，可通过作轨迹精确确定）。
结晶器弧线运动是利用两条板式弹簧8，一头连接在振动框架9上，另一头连接在机架10上来实现的。
这种板式弹簧使得振动台只能作弧线摆动，不会前后移动。
由于结晶器振幅不大，两根偏心轴的水平安装，不会引起明显的误差。
该机构的缺点是不能在线调节振幅。
目前，国外有采用在偏心轮上安装蜗轮蜗杆装置来实现在线调节振幅的功能。
3.3液压振动机构一般由两个振动单元组成，分别布置在连铸机内弧侧和外弧侧。
如图6所示，是其中一个振动单元的工作原理图。
结晶器1安装在振动台架2上，两根板簧7连接在振动台架与固定框架8之间，板簧对结晶器起导向定位和蓄能作用。
油缸杆与平衡弹簧3通过连接装置与振动台架相连，振动台架由平衡弹簧支撑。
液压缸4设有压力、位移传感器5，用于液压系统的反馈与控制，由比例伺服阀6控制，液压缸不受弯扭力矩，仅承受轴向载荷。
振动信号通过比例阀控制油缸的动作，带动振动台架上的结晶器进行振动，液压缸与结晶器刚性直连，因此液压缸的位移可视为结晶器的振动位移，结晶器振动时的平衡点可以微调。
由于工作时油缸的实际振幅较小（±10mm），振动中平衡点的位置对系统固有频率影响较小，因此可以认为油缸的振动特性直接反应结晶器的振动特性。
液压振动的信号由中控室计算机通过PLC9系统来控制。
液压振动的核心控制装置是比例阀。
振动所需的参数根据实际需要确定，PLC 控制一方面根据铸机的运行状态控制比例阀动作，确定振动的设定频率和振幅；另一方面用油缸的位置反馈信号来修正振幅和频率，达到控制结晶器振动的要求。
只要改变振动的参数即可改变振动波形、振幅和频率。
4小结结构简单，便于维修的四连杆振动机构及振动平稳，无摆动和卡阻现象的四偏心振动机构可实现正弦振动，能够较准确地完成结晶器的弧线运动，有利于提高振动频率，减小振痕，改善铸坯质量，是传统连铸中广泛采用的结晶器振动装置。
但传统的机械振动装置存在着机械结构复杂，振动方式单一，振幅调节困难，控制精度差，位移及力信号采集困难等缺陷，难以适应高效连铸生产的要求。
随着传统连铸的高效化生产（高拉速、高作业率、高连浇率、高质量）的进步，特别是高速连铸的发展，新型结晶器及新的结晶器冷却方式，新型保护渣，结晶器非正弦振动正在逐渐采用。
液压非正弦振动系统的一个重要特点是可以准确可靠地对液压缸的位移和输出力等信号进行实时采集，这为连铸结晶器瞬态摩擦力的检测提供了有利条件。
连铸结晶器摩擦力是连铸生产过程中的重要参数之一，它表征着连铸坯壳与结晶器内壁间的润滑状态和相互作用，对铸坯的表面质量和连铸生产率有着直接的影响。
我公司新近独立设计与自主研发的液压非正弦振动装置可以保证高速连铸条件下有良好的润滑和最小的摩擦力，可以在线调整振动频率、振幅、波形偏斜率等参数，最终得到满足工艺要求的结晶器振动轨迹，使铸坯振痕变浅，达到了改善铸坯表面质量的目的；大大减少了连铸过程中事故的发生频率，降低了工人的劳动强度；此外，液压振动还具有运动精度高，使用寿命长，拆装方便等优点，是较理想的新型先进的结晶器振动装置。