在线磨辊毕业设计外文翻译和文献综述.doc

本 科 生 毕 业 论 文（设计）文献综述和开题报告题目：钢铁生产中热轧辊在线数控磨削装置的运动设计 姓名与学号 20070811240黄勇 指导教师 陈水宣 年级与专业 2007机械设计制造及其自动化 所在院系 机械工程系 目录文件综述21.在线磨辊（ORG）技术简介21.1在线磨辊的主要特点22. 在线磨辊的现状32.1 三菱重工在线磨辊装置32.2日立制作社热轧在线磨辊装置52.3.SMS舒路曼一斯玛公司热轧在线磨辊装置62.4在线磨辊在国内的应用状况73.热轧在线磨辊技术的使用情况和发展方向73.1使用情况73.2发展方向94.主要研究目标105.参考文献11外文翻译12翻译原文12文件综述1.在线磨辊（ORG）技术简介1.1在线磨辊的主要特点在线磨辊 (ORG) 作为一种有效的轧辊轮廓和辊面质量的控制手段 ，可改善板带质量，提高同宽轧km数和延长换辊周期，实现自由轧制。1具体特点如下(1)所采用的磨轮是园盘式的、 并以高速运转, 有较高的磨削能力, 可对轧辊进行稳定的磨削;(2)在无故障和磨轮不损坏的情况下, 可以连续不断地进行两周以上的磨辊工作;(3)在轧制过程中不需采用特殊传感器就能对轧辊辊型进行测量。在线工作辊磨床机构见图1-1a, P lanar 磨轮工作时通过球形螺母用伺服电机压在轧辊上, 并由电机驱动以高速旋转, 对轧辊进行磨削。其磨削力可以通过装在砂轮另一端上的负载头测得2。1-1b为工作示意图。 a b （图1-1 在线工作辊磨床示意图）2. 在线磨辊的现状热轧在线磨辊技术对于轧制生产能够产生可观的经济效益 ,是热轧生产的若干项新技术之一,已成为国外冶金设备制造商和钢铁企业开发、应用的一个热点与重点。日本在该领域的研究比较活跃,其中三菱重工和日立制作所各自开发的热轧在线磨辊装置比较成熟,并具有一定的代表性。除了日本之外,德国舒路曼一斯玛公司 (SMS)的热轧在线磨辊装置也具有一定的代表性3。 （ORP：全称On-line roll profiler，即在线磨辊装置内部结构图） 2.1 三菱重工在线磨辊装置（1） 被动式热轧在线磨辊装置三菱重工自20世纪80年代开始开发主要与PC ( Pair Cross)轧机相配套的 ORG和OPM (Online roll ProfileMeter,轧辊在线检测装置) ,已先后应用于新日铁、川崎制铁、NKK、韩国浦项等公司所属的热轧厂,宝钢 1580热轧也引进了该套设备。该套磨削装置没有专门的砂轮驱动机构,当需要对轧辊进行磨削时,砂轮在压靠油缸的作用下,以交叉角的状态与轧辊接触。砂轮在轧辊表面线速度VR的带动下,各接触点以VG的线速度绕中心轴转动。VR与VG的矢量差,即为砂轮与轧辊在各接触点上的滑动速度VS。这样,就以压靠力P及滑动速度 VS对轧辊进行磨削。同时,在横移油缸的带动下沿轧辊轴向移动,最终实现砂轮在轧辊表面的连续磨削。图1-4为轧辊在线磨削示意图。 （图1-4 轧辊在线磨削示意图）如图1-5所示,由于该装置采用被动磨削方式,因此磨削效率较低,至少需设置 5个磨头来缩短整个磨削机构沿轧辊轴向的摆动距离, 5个磨头安装在一个机体内 ,内设砂轮进给油缸。磨削机构的轴向摆动通过固定在支撑框架上的横移油缸实现 ,横移油缸内设位移传感器,用来检测砂轮的轴向位置。磨削机构的倾动则通过液压马达驱动的 2个螺旋千斤顶来完成,目的是调整砂轮与轧辊水平面之间的偏移量 H (见图1-5) ,并随着轧辊直径的变化而上下倾动 。 （图1-5 三菱被动式ORG机械结构示意图）（2） 主动热轧在线磨辊装置 由于早期推出的 ORG存在许多不足之处,为此,三菱重工推出了其改进型在线磨辊装置 (图1-6) ,使各项功能得到了一定程度的改善。改进后的磨头由原来的被动式改为由电机或液压马达驱动的主动式 ,数量由原来的五个减为两个,而辊型测量手段没有变化。砂轮进给油缸由原来的内置式改为外置式,而轴向摆动机构则由原来的油缸驱动改为齿轮齿条传动。摆动架的一端作为磨削机构沿轧辊轴向摆动的导向梁,导向梁通过两端的耳轴支承在外框架上,固定在ORG外框架上的螺旋千斤顶与平衡油缸作用在摆动架的另一端,它们一起构成ORG的倾动机构。改进型 ORG的单个磨头磨削效率大幅度提高 ,砂轮的受力状况亦有所改善,但抗振性仍然比较差。鞍钢1780热轧率先引进了该装备,安装在精轧机F4F7的入口处。【4】 （图1-6 三菱主动式ORG机械结构示意图） 2.2日立制作社热轧在线磨辊装置日立制作所自上个世纪90年代以来,推出其采用立方氮化硼(CBN)砂轮的在线磨辊装置,磨辊装置本身具有在线检测功能,并在抗振性、 磨削控制等方面具有明显的优越性,如图1-7所示。该装置所用磨具采用薄板圆盘的型式,一端通过连接毂固定在回转轴上,另一端通过树脂结合剂固定环状的磨料层,回转磨具的轴线与轧辊轴线成一微小角度,从磨具中央看,磨料层与轧辊的接触线仅在一侧形成,使薄板圆盘能因轧辊与磨料层之间的接触力不同而改变挠曲量,以吸收来自轧辊的振动,为了使来自磨料层的磨削热容易散发并减少径向可动部的质量,薄板圆盘采用铝合金制成。回转磨具的驱动马达通过输出轴、皮带传动机构带动磨具的旋转,马达输出轴与皮带轴通过平行花键连接,磨具回转轴支承在机构主体上,其后端装有压力传感器,用来检测磨具与轧辊之间的接触力。径向进给马达通过无间隙型的预压式滚珠丝杠使机构主体产生进给运动,并通过编码器检测进给马达的回转角度,从而精确得出磨具的进给位置。磨削机构的轴向摆动则通过齿轮齿条传动来实现。5 （图1-7 日立RSM机械结构示意图）2.3.SMS舒路曼一斯玛公司热轧在线磨辊装置除了日本之外,德国SMS舒路曼-斯玛公司的热轧在线磨辊装置也具有一定的代表性。德国SMS公司的ORG采用纵向外圆磨削方式,其砂轮轴线与轧辊轴线平行,砂轮驱动轴为一沿轧辊轴向开有缝槽的圆管状中空轴,内部设置一个由滚珠螺母、丝杠构成的磨具轴向摆动机构,穿过中空驱动轴上缝槽的连接杆将磨具与滚珠螺母连成一体,而磨具与其驱动轴作抗扭连接,磨具的轴向自由度不受限制,从而使磨具能沿着驱动轴一边旋转一边作往复运动。德国SMS舒路曼斯玛公司的在线磨辊装置与三菱、日立的最大不同点在于:其磨具轴线与轧辊轴线平行,采用外圆磨削方式。磨辊装置直接安装在轧机机架上,结构简单,占据的空间小,基本不妨碍换辊。除了上述型式外,SMS舒路曼一斯玛公司还发明了一种支承在待磨轧辊轴承座内的在线磨辊装置。川崎制铁、石川岛播各自的在线磨削装置也采用盘状砂轮的端面磨削方式 ,与三菱的结构原理类似,但系统的抗振性明显不如日立的装置。【6】2.4在线磨辊在国内的应用状况 热轧在线磨辊技术的诞生,对于生产率和产品质量的提高、自由轧制规程的实现起到了极大的作用 ,它作为热轧新技术之一,为热轧生产带来了可观的经济效益。因此,热轧在线磨辊技术已经成为国外冶金设备制造商和钢铁企业研究、 开发的热点,但国内尚未正式开始相关的研究工作,宝钢1580热轧先前引进的在线磨辊机也只是三菱重工80年代的过时产品,一钢公司引进了三菱日立制铁机械株式会社最新型的驱动式杯型CBN材质磨石的在线磨辊(ORG)装置, 具有研效率和控制精度高的特点。73.热轧在线磨辊技术的使用情况和发展方向3.1使用情况（1） 磨削能力 在钢带的热轧过程中,当用无限冷硬轧辊轧制特种钢时就需要最大的磨削能力,工作辊通常安装在精轧机的最后一个机架上。这种情况下,所需要的磨削能力每根工作辊大约为2. 710- 7m 3 s,磨削能力是随着磨削力的增加而近似呈线性增大的。每根工作辊的变化范围从1. 010-7 1. 610- 7m 3 s。40mm 宽的磨轮以400N的磨削力压在工作辊上。在实际热轧应用中,每根工作辊上两个磨轮, 其磨削能力约达3. 210- 7m 3 s,这足以满足所需要的磨削能力要求。另外,研究中发现,在磨削高速钢辊时(高速钢辊的耐磨力大约是无限冷硬轧辊的5倍) , 在线工作辊磨床的磨削能力使用了大约是磨削无限冷硬轧辊时的三分之一,就能大大满足需要。【6】 （图1-7 磨削能力）（2） 磨削精度磨削能力是用磨削力来控制的。沿工作辊长度方向调节磨削力的大小,在线工作辊磨床就能够磨削出理想的工作辊外形。图1-8是外形磨削方式的一个例子。在这种方式下, 每磨削五次就要对工作辊辊型进行一次测量,并且在磨削时,根据参考的辊型,由控制器确定磨削力的大小分配。 （图1-8 磨削后实际辊型与目标辊型比较）图1-8例子中的磨削条件如下:(1)工作辊材料: 无限冷硬轧辊;(2)轧制速度:300m m in;(3)辊身长度: 1450mm;(4)磨辊轮速度: 1180m m in;(5)最大压紧力: 400N;(6)原始辊辊型: 平而光滑;(7)目标辊辊型: - 100 m (凹形) 。【7】 （图1-9 25道次磨削之后在磨辊车间测量的轧辊外形）在进行25道次磨削之后, 就可以得到目标辊辊型。为了检验磨削25道次之后的磨辊精度,可在磨辊车间进行测量。一根- 100m (凹形)外形辊,与目标曲线精确吻合的辊型就如图1-9所示一样。这种高磨辊精度是由两方面保证的,一是辊型测量性能优越,另一是精确地磨辊控制。由于辊型是连续变化的,每轧制五卷钢时,在轧制钢卷期间有能力进行辊型磨削。通过测量辊型,在线工作辊磨床能够提高在线磨辊的效果。例如, 在进行第11卷钢轧制时, 工作辊外形磨削能在钢卷1、 2、 3、 4、 6、 7、8、 9和11轧制时进行, 而仅在轧第5和第10号卷时,用恒定压力方式对辊型进行测量。工作辊辊型测量精度: 工作辊辊型的测量精度的实测值如图1-10所示。轧辊表面有浅痕,其深度近似50m,在磨辊车间测得的值作为标准数据,然后把轧辊装在精轧机上用在线工作辊磨床进行测量,两者之间恰好吻合。 （图1-10在磨辊车间用轧辊磨床和轧制时用在线工作辊磨床磨出的辊型比较）由于本在线工作辊磨床能够在轧制时对轧辊外形进行测量并进行磨削,在测量时不会象超声波传感器那样造成轧制上的延迟,并且在任何时候都能对辊外形进行测量而不耽误生产。并且,该在线工作辊磨床的辊型测量技术不仅用于在线磨辊时轧辊的外形测量,而且也可用于钢带表面质量控制系统。因为有时在修改系统内部工作辊表面模型时,轧辊表面数据的真实性是非常有效的,它能大大地改进系统的性能。目前常用的在线磨辊装置有以下几个问题需要克服:(1)因工作辊的振动而不能进行连续磨辊;(2) 通常所用的热轧润滑油粘度高, 对磨辊轮的磨辊过程影响较大;(3)不能充分磨削高速钢辊。【8】3.2发展方向通过以上分析可见,热轧在线磨辊装置正朝着结构紧凑、运行可靠、便于维护、抗振性好、磨削效率高、砂轮使用寿命长等方向发展,主要表现为:(1)主动式磨削取代被动式磨削已是必然的趋势。(2)改进磨头的刚性结构 ,提高砂轮的抗振性,是避免轧辊表面因振动产生辊面缺陷的有效手段。(3)改进整套磨辊装置的结构布置,在结构紧凑的基础上兼顾便于检修与维护的要求,以适应狭小的安装空间的限制。(4)通过实验研究研制高效强力砂轮,选择合适的磨料类型、 粒度、 集中度和结合剂,提高磨削比,以延长砂轮的使用寿命,避免频繁更换砂轮。(5)与在线辊型测量功能配套,能实现自动控制磨削。(6)优化砂轮速度、轴向摆动速度、磨削深度等磨削工艺参数 ,提高磨削质量。(7)采用高速磨削提高磨削精度和轧辊表面磨削质量,提高磨削效率。热轧在线磨辊技术已经成为国外冶金设备制造商和钢铁企业研究、开发的热点 ,但国内尚未正式开始相关的研究工作,宝钢 1580热轧引进的在线磨辊机也只是三菱重工80年代的过时产品,再加上没有配套的在线辊型检测装置,根本无法有效实现其应有的功能。因此,在消化、掌握国外技术的基础上自主开发自己的新型热轧在线磨辊机已势在必行。【9】4.主要研究目标在线磨辊(ORG)技术作为一种有效的轧辊轮廓和辊面质量的控制手段,对带钢生产显得极为重要。而在实现自由轧制和智能控制方面，PLC（可编程逻辑控制器）是关键和最主要部分。论文主要研究三菱产的FX2n PLC。论文主要研究内容：（1） 更深入的了解在线磨辊技术在带钢生产方面的应用；（2）对在线磨辊进行三维建模，并仿真；（3）在线磨辊磨床机构创新设计；（4）编制较为完整PLC程序，通过PLC控制实现对在线工作辊磨床的控制； 5.参考文献1. 陈良，钱春风，上海宝钢一钢公1780热轧在线磨辊技术及应用，2005年7月第4期，第27卷；2. Ryohei Kinno se日等，热轧带钢精轧机在线工作辊磨床的研制和应用，1998年6月；3.宝钢(200941)周胜，热轧在线磨辊技术的现状和发展方向，2005年第1期，总第161期；4. 三菱重工株