2050四辊粗轧机毕业设计论文

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 I 页2050 四辊粗轧机主传动设计摘 要目前，随着现代经济的飞速发展，钢铁行业所涉及的领域也越来越广泛，几乎遍布每一个建筑业和制造业，因而有着不可替代的地位。然而，现代经济对钢铁行业提出了更加严格的要求产品不但要追求量，更要追求质。因此，拥有高质量的产品才能立于不败之地。这也就是说要对轧机的设计提出更高的技术要求。对于最常见的 2050 四辊热轧板带轧机来说，其轧制要求要有较高的精度，板型要有较高的平整度，就要对轧机的各个部位进行精准的设计。本文主要以轧机的主传动为题来展开，其对轧机主传动的设计就要求对于涉及到传动件的各个部位如电机、减速器、联轴器、齿轮座、连接轴、轧辊等进行进行设计计算，并对设计好的轴、轴承和轧辊等进行强度校核，直到满足要求，否则重新设计校核。本文通过几次反复的计算已满足要求。设计好尺寸结构以后要对机械的密封润滑方式进行选择，并对其进行经济性和环保性分析评估。只有各方面都满足了才能算是一个合格的设计。关键词：设计；校核；轧辊；机架；环保 设计图纸电子版加qq:2173610175辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 II 页The Design of the 2050 Four Roller Mill AbstractAt present, with the rapid development of modern economy, the steel industry is becoming more and more widely involved in the field, almost in every construction and manufacturing, which has an irreplaceable position. , however, a modern economy puts forward more strict requirements on the iron and steel industry, products not only to the pursuit of quantity, the pursuit of quality. So, having high quality products can be in an impregnable position. That is to say to the design of the mill is put forward higher technical requirements. For the most common 2050 hot rolling strip mill, roller, the rolling requirements should have higher precision, plate type should have high flatness, will all parts for the design of precision of rolling mill. In this paper, the main problem with the rolling mill main drive to expand, the requirements for the design of rolling mill main drive involves a transmission parts such as motor, reducer, coupling, gear, connecting shaft, roller, such as design calculation, and to design a good shaft, bearing and roller in intensity. If does not meet the strength, the design again, until meet the conditions. Good size design for mechanical seal lubrication way after selection, and carries on the economy and environmental protection evaluation. Only has satisfied the aspects to be a qualified design.Keywords: design;check;roll; framework;environmental protection辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 III 页目 录1 绪论 .11.1 选题背景及目的 .11.2 国内外轧机发展概况 .11.3 轧钢生产工艺 .31.4 热轧的优点 .41.5 热轧的缺点 .41.6 课题研究内容和步骤 .52 总体方案设计 .62.1 轧机的传动形式 .62.2 电机的选择 .72.3 联轴器的选择 .72.4 减速器的选择 .82.5 齿轮座的选择 .93 主电机容量的选择 .103.1 轧制力的计算 .103.1.1 基本数据的确定 .103.1.2 轧制力计算 .133.2 轧制力矩的计算 .143.3 选择主电机 .163.3.1 电机初选 .163.3.2 计算机轴上的力矩 .173.3.3 电机容量校核 .184 轧辊的强度计算 .184.1 工作辊强度计算 .194.2 支承辊强度计算 .205 轴承的选择及寿命校核 .23辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 IV 页6 万向连接轴的选择计算 .266.1 万向滑块按轴参数计算 .266.1.1 各参数的确定 .266.1.2 校核扁头 .266.1.2 校核叉头 .266.1.3 轴体强度计算 .277 机架的设计计算 .287.1 结构尺寸 .287.2 强度计算 .297.2.1 惯性矩的计算 .297.2.2 截面系数的计算 .317.2.3 强度计算 .327.3 机架的变形计算 .338 轧机润滑方式的选择 .359 设备的环保性和经济性分析 .369.1 设备投资的经济分析 .369.2 设备的环境保护设施 .36结论 .38致谢 .39参考文献 .40辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 第 0 页1 绪论1.1 选题背景及目的随着国民经济的飞速发展，为了满足建筑、造船、汽车、矿山、国防等方面的需求，使得轧钢需求量不断增长，从而促进了热轧带钢机的发展。用轧制方法生产钢材，具有生产效率高、品种多、生产过程连续性强等优点，它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广泛的应用。但近 24 年，钢铁工业面临众多严峻挑战：首先是产能过剩；其次是经济极度萧条所导致的价格过度竞争。为此，全球钢铁工业做出巨大调整，如下调整是事先没有预测到的。日本合并：近 30 年以来，日本大型钢铁联合企业首次进行合并并缩小运行规模；北美企业破产：产能过剩导致热轧卷现货价格降到 30 年来的最低水平。许多钢铁联合企业被指控倾销钢材，无奈之下采取破产保护；欧洲经济联盟：经济联盟带来的压力导致进一步的合并和缩小规模。尽管面临上述挑战，但全球仍有许多大型钢铁企业进行改造，其中一些改造成本超过了最初的建设成本。大部分改造不是用来增加产能，而是为了提高轧制成品的质量。现在，经过 30 多年发展之后的钢铁行业必须进行优化调整，迎合市场需求。目前客户对生产率以及产品质量的高要求推动轧辊技术不断开发。国际上的发展已经有目共睹，特别是为满足目前的表面质量要求，必须采用高速钢轧辊。所以为了顺应市场需求，就需要高质量、高产量，高效率、高精度的轧机来主导。1.2 国内外轧机发展概况20 世纪 80 年代年代建设的粗轧机具有以下特点：1）万能式板坯粗轧机得到迅速发展，60 年代后新建的粗轧机 60是万能式板坯轧机，这种轧机带有立辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 第 1 页辊，可以减少轧件翻钢道次，轧制时间比方坯板坯粗轧机减少 39；2）向重型化方向发展，轧制钢锭重量达 4570t，最高年产量达 500600 万 t;3）提高自动化程度，从均热炉到板坯精整均已实现自动控制；4）提高钢坯质量，改进精整工序，采用大吨位板坯剪切机（剪切力可达 40MN）及在线火焰清理机。近 20 年来，由于连续铸钢技术迅速发展，连铸比将达到 80或更高。这样，粗轧机将不会有更大的发展，只能起到配合和补充连铸生产的作用，许多粗轧厂都面临改造的任务。热轧宽带钢轧机生产的热轧板卷，不仅可以供薄板和中板直接使用，还可以作为下道工序冷轧、焊管、冷弯型钢的原料。带钢热连轧机自 50 年代起，在世界范围内已成为带钢生产的主要形式。目前世界上 1000mm 以上的热连轧机和带卷轧机有 200 余套。带钢热连轧机具有轧制速度高、产量高、自动化程度高的特点，轧制速度50 年代为 10m/s12m/s ， 70 年代已达 18m/s30m/s 。产品规格也由生产厚度为 28mm、宽度小于 2000mm 的成卷带钢，扩大到生产厚度 1.220mm、宽度 2500mm 的带钢。带卷重量的加大和作业率的提高，使现有的带钢热连轧机年产量达 350600 万 t，最大卷重也由 15t 增加到 70t。坯料尺寸及重量加大，要求设置更多的工作机座，过去的粗轧机组和精轧机组的工作机座分别为 24架和 56 架，现已分别增加到 46 架和 78 架，轧机尺寸也相应增加。现代的带钢热连轧机除了采用厚度自动控制外，还实现了电子计算机控制，从而大大提高了自动化水平，改善了产品质量，带钢厚度公差不超过0.5mm，宽度公差不超过 0.51.0mm，并具有良好的板形。90 年代以来，钢铁生产短流程迅速开发和推广，薄板坯(或中厚板坯)连铸连轧工艺的出现，正在改变着传统的热连轧机市场。自 1987 年 7 月第一套薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司投产以来，到 1997 年已建成和拟建的有 33套。连铸连轧技术是将钢的凝固成型与变形成型两个工序衔接起来，将连铸坯在热状态下继续送入精轧机组，直接轧制成带卷产品。德国西马克公司的 CSP技术、德马克公司的 ISP 技术、奥钢联开发的 conroll 技术等都已有用户采用。图 1.1为 CSP工艺的主要流程及主要设备。其主要特点是:1）立弯式连铸辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 第 2 页机，铸坯尺寸 50mm1220mm1630mm(可调)，成品厚 3mm 左右，连铸机拉速 46m/min。2）漏斗型结晶器，宽面中间部位的几何形状呈漏斗型。3）辊底式加热炉，以天然气为燃料，长度 160m，铸坯温度由 1050加热到11001150。4）精轧机组，根据热卷要求，配置 47.架精轧机连续轧制，每架有 CVC 技术和 AGC控制。 5）生产线长 250m，设摆式剪切机，带钢出精轧机后通过层流冷却进入地下卷取机。从钢水注入结晶器到卷取成板卷，只需1530min。图1.1 CSP工艺过程及主要设备1-钢包回转台 2-连铸机 3-均热炉 4-连轧机传统热轧带钢生产的新技术和新设备还有:(1)连铸坯热装热送和直接轧制。将连铸坯在 600以上的高温直接装炉或先放入保温装置，待机装入加热炉。直接轧制是把 1050以上的高温连铸坯，经边部加热后直接轧制。（2）无头轧制。将粗轧后的带坯在中间辊道上焊合起来，并连续通过精轧机组，精轧后将带钢切断并卷取。这样提高了成材率和生产率。（3）在线调宽及板坯大侧压技术。目前在线调宽有四种形式：独立的挤压机、可逆式大立辊、调宽机架（立、平辊）、粗轧机配大型立辊。最大有效侧压下量可达 300mm。（4）板形控制。随着对板带质量要求的提高，近年来出现了数十种不同结构的机型和辊系，还应用了在线磨辊技术。（5）宽度自动控制、厚度自动控制和带钢温度控制等技术又有新的进展。辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 第 3 页1.3 轧钢生产工艺现代化连续式热轧带钢轧机，主要用于轧制厚度为 120mm 的带钢。连轧机使用原料厚度 150350mm 的板坯或连铸坯。在连续式加热炉中，将板坯加热到轧制温度后，先在粗轧机组的立棍除磷机座除板坯表面的氧化铁皮。经粗轧机组各工作机座后，轧制成厚度为 2560mm 的长度坯，经过切头飞剪切去带坯端头，送入具有 67 座四棍式连轧机精轧机组中，扎成成品厚度的刚带。经冷却到 550650 后，卷成钢卷，用链式运输机送往热轧卷材仓库存放。C冷却至常温后，由精整工段的横切机组或纵切机组经开卷、矫直、平整及剪切后，切成定尺长度的热轧钢板或窄带钢卷，供应工业生产需要。1.4 热轧的优点（1）热轧能显著降低能耗，降低成本。热轧时金属塑性高，变形抗力低，大大减少了金属变形的 能量消耗。（2）热轧能改善金属及合金的加工工艺性能，即将铸造状态的粗大晶粒破碎，显著裂纹愈合，减少或消除铸造缺陷，将铸态组织转变为变形组织，提高合金的加工性能。（3）热轧通常采用大铸锭，大压下量轧制，不仅提高了生产效率，而且为提高轧制速度、实现轧制过程的连续化和自动化创造了条件1.5 热轧的缺点经过热轧之后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，出现分层（夹层）现象。分层使钢材沿厚度方向受拉的性能大大恶化，并且有可能在焊缝收缩时出现层间撕裂。焊缝收缩诱发的局部应变时常达到屈服点应变的数倍，比荷载引起的应变大得多；不均匀冷却造成的残余应力。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢截面尺寸越大，残余应力也越大。残余应力虽然是自相平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响。如对变形、稳定性、抗疲劳等方面都可能产生不利的作用。热轧不能非常精确地辽宁科技大学本科毕业设计（论文） 第 4 页控制产品所需的力学性能，热轧制品的组织和性能不能够均匀。其强度指标低于冷作硬化制品，而高于完全退火制品;塑性指标高于冷作硬化制品，而低于完全退火制品。热轧产品厚度