剛性引錠桿

剛性引錠桿多用於普碳鋼及低合金鋼小方坯連鑄，是用整條鋼棒做成的弧形引錠桿。當它引導鑄坯走出結晶器及拉矯輥後，即與鑄坯脫鉤，停放在出坯輥道上方。

基本介紹

• 中文名：剛性引錠桿
• 外文名：rigid dummy bar
•  組成：引錠頭和桿身
• 特點：結構簡單、合理，操作方便
• 學科：冶金工程
• 領域：採礦

簡介

改革開放以來，我國窪鑄技術飛速發展，並引進了多套國外的先進設備。引進是必要的，但更重要的是消化創新，根據國情變成自己的技術，使其國產化。我院從80年代中期即著手開發工作，經過十年的努力，已形成具有我國特色的MYF新塑系列方坯連鑄機，該機型獲得冶金部科技進步獎，並被廣泛地採用。

在MYF新型連鑄機開發中，國產連鑄機首次採用剛性引錠桿。經過幾年的探索，不斷完善，現完成了系列化設計 其特點是傳動存放型式多樣化、桿身結構形式多、剛性強、變形小，引錠頭能準確進入結晶器。並能一桿多用，使同一機斷面多樣化。

剛性引錠桿，由引錠頭和桿身組成，桿身分為若干段，引錠頭的過渡節與桿身，及桿身與桿身前、後段之間通過側板，用銷軸連線，在前、後段之間兩塊側板中間固裝的滑動架內，上下各安有一塊調整滑塊，調整滑塊的內側呈斜面狀，前段的尾部被固定在調整滑塊的兩個斜面之間，調整滑塊通過螺紋分別與兩根軸向設定的頂絲活動連線。

剛性引錠桿設計

引錠桿有結晶器的活底之稱。隨著引錠形式的不同，其車間布置、平台結構、鑄坯導向裝置、作業率、設備投資、生產操作等方面均有很大的區別，採用什麼引錠形式根據具體條件綜合考慮。

剛性引錠桿為一固接整體弧形剛性件，弧形半徑與連鑄機的基準弧相同。一般情況下桿身斷面與所澆鑄坯的斷面相同。當一桿多用時要設計好可更換的引錠頭及過渡段。

剛性引錠桿的最大優點是引錠桿運動過程中不會產生伸縮、偏擺，開澆拉坯平穩，不易產生抖動現象，減少起步拉漏率 與鏈式引錠桿相比較，剛性引錠桿無繃直問題，可以不設內弧輥。有島支持性，二冷區支點大大減少，從而簡化了二冷段，這樣噴淋水不會形成三角形滯留 ．冷卻均勻，鑄坯表面不會產生棱變和裂紋，從而保證了鑄坯質量。

由於二冷段的簡化，可視性強了，工人可隨時檢查噴咀工作狀況，及時更換堵塞的噴咀及對於漏鋼事故處理方便，有利於作業率的提高。根據統計資料，用目Ⅱ性引錠桿結構的連鑄機比一般連鑄機可提高產量30～40%。

從機械傳動角度看，由於簡化了二冷段，拉坯阻力減小，因而減小傳動功率。剛性引錠桿沒有鉸接點，也沒有活動零件．磨損量很小，壽命長，一般可使用10年左右不需修理，可減少維修費用，提高整個鑄機作業率。所以，剛性引錠桿是一種技術經濟效益高的部件。

桿身

剛性引錠桿的要害就是要剛性強。從一般機械設計原則看，某種構件的變形是受以下三千基本因素影響的，一是外力大小及作用點；二是斷面形狀尺寸；三是材質性能。桿身的設計也應按這三要素來進行考慮，並且要結合連鑄機具體工作條件開展設計。連鑄工藝要求，為了使引錠頭順利進入結晶器，引錠桿的有效變形量必須小於1mm，為此必須準確計算和精心設計。

引錠桿斷面形狀的確定受鑄坯形狀的制約 引錠桿桿身的外廓尺寸根據產品定 通常認為選擇宴心斷面，使整體鍛造結構剛性好，變形小，但要做具體分析論證，因為整體實心件加工難度大、造價高、重量重、傳動功率大、一般情況下不採用此法。在設計MYF一808及MYF一804型方坯連鑄機引錠桿時，由於用戶要求用實心斷面，且是大方坯，才選擇了實心鍛造結構。在開發其它型號中，主要是研究鋼板焊接結構，其設計條件要求剛性大，變形小，重量輕，減少機械傳動負荷及電耗。

要想功率消耗少，桿件的重量越輕越好。從強度角度看，鋼板的厚度越厚越好，從剛度角度看，除斷面大小和鋼板厚度外，支點(托輥)的布置也是重要因素，還有材質的機械物理性能等。以上諸多因素是一個互相矛盾的統一體。

下面以MYF型半徑為。6m的方坯連鑹機系列的設計過程為例進行剖析。

引錠桿斷面外廓尺寸、桿長弧度及中各輥的位置是定值。對於引錠桿的設計要從鋼板的厚度、焊接和熱處理技術上考慮。為了既能滿足重量及電耗要求，又能滿足材料應力、桿件變形的要求。

(1)在桿件斷面外廓尺寸一定的情況下，鋼板越厚則重量、消耗功率、自重彎曲應力、水平和垂直變形量均相對加大，只是拉坯時，橫斷面拉伸應力相對減少。

(2)實心桿慣性矩的絕對值比空心桿大。但由於實心桿內壁加厚自身重量增加的比率大於慣性矩增加的比率，因此引起彎曲應力與變形量加大。

在受外力作用下，自身重量受多點約束時，實心桿件才能發揮優勢。由於引錠桿展開長有lO多米，在運動過程中主要是自身重量引起變形，因此用實心桿弊多利少。

因此，在MYF型連鑄機引錠桿的設計中大都採用箱型鋼板焊接結構。在拉矯輥對桿件的擠壓應力和拉伸應力允許的前提下，壁厚儘量減小。又考慮到工作環境溫度影響以及在吊裝和使用過程中的意外拉動等模糊因素，將壁厚定為25~30mm 為好。這樣，滿足進入結晶器使變形量極小，又考慮到F—G段水平跨距較大，垂直位移數值稍大的現象(屬彈性變形，接觸托輥後可恢復)。投產後證明這個判斷是正確的。

材質選擇20CrMo，強度可迭885N/mm2，可焊性比較好，便於熱處理，焊接後退火處理可消除內應力，價格也可接受。

引錠頭

在設計引錠頭時，考慮了以下五個方面：

①與結晶器下日密配適當；

② 脫坯方便；

③與鑄坯接觸面要有一定斜度；

④ 重量儘量減輕便於安裝更換；

⑤ 材質要耐高溫。

根據上述原則，先後設計了三種形式：

①固定頭嵌入彈簧掛鈎加狼牙棒組合式；

② 異形頭嵌入木銷連線加變徑棒組合式 這種形式，關鍵問題是要計算好嵌入頭這個零件的公差值，加工時要嚴格控制，否則將會產生。點頭”現象，影響進入結晶器；

③十字架鉤術梢連線一次性消耗式。該式無固定引頭，沒有再回收的操作，重量輕，是較先進的結構。

存放傳動裝置及跟蹤控制

存放裝置先後設計了兩大方案三種傳動形式，即固定式和擺動式兩大方案，機械傳動、氣壓傳動和液壓傳動三種形式。機械傳動又作了三種類型：齒輪齒條式、鏈輪鏈條式、鏈輪銷齒式。

固定式存放主傳動採用力矩馬達—— 普通減速器；制動電機一行星擺線針輪減速器；制動馬達—— 園錐、園桂齒輪減速器三種方案。引錠桿的工作尾部內鑲嵌著齒條或鏈條或銷齒，通過齒輪或鏈輪的嚙合與主傳動連線起來。當時設計的目的是為了供廠方因地制宜進行多方案選擇。齒輪—— 齒條式強度大傳動平穩，但加工難，造價高；鏈輪—— 鏈條式容易加工製造，選購成品鏈條費用低；鏈輪—— 銷齒式界於兩者之間。目前，三種形式在不同廠家套用效果都較好。不論哪種傳動形式，設計時均考慮了引錠桿存放過程中，有一段時間與拉矯機同時傳動，速度上產生不同步的矛盾。為了克服這一矛盾，在傳動裝置被動軸上安裝了越程機構。對於越程機構形式進行了多方案比較後採用了棘輪式，因為引錠桿升降傳動裝置實質上是一台起重機。棘輪式安全係數大，容易製造，且運動可靠。又根據不同機型設計了二爪式和四爪式，以滿足不同強度的需要。

擺動式存放裝置的工作過程是：當引錠桿脫錠後進入斜位的存放架，由掛鈎裝置拉住，而後掛在樑上的存放架，在氣壓或液壓機構的推動下，擺動成與地面平行而吊在空中。

這種存放裝置的優點是：不占地面位置；氣壓或液壓系統允許過負荷工作；與拉矯機共同作用於引錠桿的那段時間可以同步運行。氣壓系統由於受氣源壓力限制，傳動機構顯得有些雍腫，但造價低。而液壓傳動體積小，操作平穩，但造價高。此兩種方案可供用戶根據需要選擇。以上幾種傳動形式已被有關專家建議在國產連鑄機中推廣套用。

引錠桿跟蹤裝置是一種發訊裝置。它從穿引錠桿、開澆到引錠桿返回壘過程跟蹤，並發出各點到位訊號，使其按預定程式動作。該跟蹤系統分布於拉矯機、引錠桿存放兩個部位上。這裡夼紹的是引錠桿存放部位的跟蹤裝置，該部分與拉矯機分工合作，以脫錠為界，脫錠及其後由引錠桿傳動裝置負責跟蹤。

設計了兩種方案．一是多點行程開關控制。就是在存放平台上的不同高度設定了三組行程開關，引錠桿上升到某一位置，碰撞某一個開關，發出一個信號，依此類推，上升到最高點完成最終動作，返回亦然。這可以稱之為1：1的形式。其優點是動作可靠、行程準確。缺點是試車時調整煩瑣，並增加桿件加工量。因此，又設計了另一種集中控制的方案。在主傳動從動軸上連線一個主令電器，把引錠桿在拉矯機與存放平台之間的行程縮小在主令電器上，也就是把引錠桿的線性位移量轉換為相對應的角度位移量，從而使主令電器的各個觸點按要求及時發出信號。這一裝置克服了分散多點開關的缺點。

總結

1 需進一步研究改進的地方

(1)引錠桿尾部與傳動齒輪或鏈輪初始嚙合時，偶有頂齒現象發生，為了解決這一問題，可設計特殊的齒形、滾動銷齒等。

(2)集中跟蹤控制的初級減速傳動，可由鏈式傳動改為齒輪箱傳動，使傳動比更精確。

(3)在越程機構上設摩擦制動片，使停車準確並防止意外撥動，也可幫助解決定齒問題。

2 縮小設備外形尺寸問題

現在方坯連鑄是朝著高速、優質、高作業率、高連澆率方向發展，這給設備設計提出一個問題：如何最大限度地滿足工藝要求，縮小設備外形尺寸，提高設備的可靠性。在以前的設計中，也做了一定的工作，比如用花鍵軸插裝法取消連軸器．改電機軸與減速器軸平行安裝法為垂直安裝等辦法，可縮小布置尺寸。

3 設計半剛性及剛柔並濟的引錠桿

撓性、剛性引錠桿都有各自的優缺點，因此我們將在下階段設計剛柔結合的引錠桿以滿足用戶需要。