2800中板轧机设计说明书

摘 要轧机是用于轧制钢板的设备。轧机由工作机座和传动装置组成，工作机座主要包括轧机机架、辊系、平衡系统和轧辊调整装置。传动装置则由大型电动机和减速机组成，由于电动机制作技术的发展，现代轧机通常由电动机直接拖动。轧辊的调整装置是轧机的重要机构，其主要作用是：调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量、精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。轧辊的调整装置有轴向调整装置和径向调整装置两种，其设计的好坏直接关系到产品的质量和轧机的作业率。轧辊的径向调整是由压下装置与平衡装置共同完成的，调整两工作辊轴线之间的距离，以保证正确的辊缝大小，确保压下量；调整两工作辊的平行度；调整轧制线的高度；更换轧辊或处理事故时需要的其他操作。本文对轧机机械压下装置的总体、关键零部件和电气控制系统进行了设计。关键词：轧机，压下量，压下装置ABSTRACTRolling mill is a kind of equipment used to roll armor plate. The rolling mill is made up of rolling stand and transmission device, the rolling stand includes frame, rollers, balancing system and the roller adjusting device. The transmission device is composed of good-sized electromotor and moderator, due to the development of electromotor manufacturing technology, modern rolling mill is usually dragged by electromotor directly. The roller adjusting device is an important part of rolling mill, whose main function is to adjust rollers relative position in frame to insure the demanding depressive space, dimension of workpiece and natural rolling condition. The roller adjusting device include axial adjusting device and radial adjusting device, the designing quality has great relationship with the products quality and rolling mills efficiency. The radial adjusting is fulfilled through pressing device and balance device. The distance between two axes of roller can be adjusted to insure right slot and depressive space. The parallel of two rollers and the height of rolling line can be adjusted. The device is also involved in roller changing and dealing with accident. In this work, the collectivity of rolling mill pressing device, key parts and control system were designed.Key words: Rolling mill，depressive space, pressing device目录摘 要 .1ABSTRACT .21 绪论 .1 1.1 引言 .11.2 概述 .21.2.1 轧制的基本概念及原理 .21.2.2 轧机的类型 .31.2.3 轧机的组成 .41.2.4 简单轧制过程及其主要参数 .51.2.5 轧机布置形式 .51.2.6 轧制技术的现状 .61.2.7 中厚板轧机及其发展趋势 .72 轧制过程特点的分析及技术参数和总体方案的确定 .92.1 轧制生产工艺流程 .92.1.1 热轧中厚板生产工艺流程 .92.1.2 带钢热连轧生产工艺流程和设备概况 .102.2 主要技术参数的确定 .132.3 总体设计方案的确定 .152.3.1 基本形式的选择 .152.3.2 轧制力能参数的确定 .152.3.3 驱动系统的选择 .153 机械部分设计计算 .163.1 原始数据 .163.2 轧辊主参数的确定 .173.2.1、辊身长度的确定 .173.2.2、工作辊直径的确定 .173.3 轧制力的计算 .193.3.1 计算变形阻力 .193.3.2 计算平均轧制力和总轧制力 .203.4 轧制力矩和轧辊驱动力矩计算 .223.4.1 轧制力矩 .223.4.2 工作辊传动支承辊的力矩 .233.4.3 计算轧辊摩擦力矩 .243.4.4 轧辊驱动力矩 .243.5 机械零部件设计计算与校核 .253.5.1 轧辊的平衡验算 .253.5.2 压下螺丝的最小直径计算 .263.5.3 压下螺母高度和直径设计计算 .273.6 驱动系统设计计算 .293.6.1 轧辊调整装置的类型 .293.6.2 快速压下装置 .293.6.3 压下电机功率计算 .303.6.4 蜗轮蜗杆减速机设计计算 .324 轧机压下装置的润滑、维护 .35结论 .36致 谢 .37参考文献 .38共 38 页 第 1 页1 绪论2800中板轧机是一种专为生产中板钢材的设备。它主要由机械压下装置、机加辊装置、机架装配、工作辊装配、支承辊装配、电气控制系统等组成。近年来，我国汽车、造船、石油等工业发展迅速，中厚板钢材用量大。同时，我国已加入世界贸易组织（WTO） ，我国的钢材市场将成为世界市场的重要一部分，所以我国必须打造出按照国外先进标准为主导进行生产的中厚板轧机。2800中板轧机用于中板钢材，是整个中板厂关键部分。该机是一种典型的机电一体化设备，它采用电机驱动、电气控制。1.1 引言轧钢机的出现和发展已经经历了几百年的时间，十九世纪中叶美国开始使用三辊劳特中板轧机，进入二十世纪五十年代后，我国先后建成二十多套三辊劳特式轧机用于中板生产。从二十世纪八十年代开始，各企业陆续进行技术改造，以四辊可逆式中厚板轧机取而代之。轰鸣百年的三辊劳特式轧机退出历史舞台。四辊可逆式的轧机成为现代中厚板生产主力机型，主要是由于大型直流电机及控制系统制造技术的发展，解决了轧机大扭矩的可逆式拖动。近三十年来，大功率变频调速技术的发展又取代了轧机传动的直流系统。历史上，曾经用蒸汽机做为往复轧制的动力拖动轧钢机。早在 1890 年，中国就引进蒸汽机拖动的 2450mm 中板轧机，并且一直运行到二十世纪八十年代以后，使用了百年之久。现代中板轧机越来越趋于大型化，精密化，自动化。以满足钢板控制轧制技术的要求，能够生产高强度的合金钢板。电子计算机的应用使轧机提高了自动化控制程度。中厚板轧机普遍采用了液压 AGC（钢板厚度自动控制系统） 。中厚板的精度和生产效率大幅度提高。轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节。轧钢车间担负着生产钢材的任务。例如，铺设一条 5000km 的双轨铁路，需要 100 万吨的重型钢轨；制造一艘万吨轮，约需 6000t 钢板;铺设一条 5000km 的石油输送管道,需要 90 顿无缝钢管。因此，钢铁轧制在国家工业体系中占有举足轻重的基础地位。生产钢材的方法有轧制、锻压、挤压、拉拔等。用轧制方法生产钢材，具有生产率高、品种多、生产过程连续性强、易于机械化自动化等优点。因此，8590%以上的钢材是在轧钢车间生产的。从断面较大的钢锭或连铸坯轧成各种小断面钢材，需要经过多次轧制。根据轧制工艺、轧件断面和品种的不同，钢铁联合企业的轧钢生产系统是由工序上相互联系的若干不同类型的轧钢车间组成。它是使钢成材的一个主要生产环节 16。20 世纪 90 年代以前，我国轧钢生产的平均水平与世界主要产钢国家比较，还比较落后。轧钢生产以型钢为主，生产线大、中、小型并存。不同企业的技术装备水平参差不齐，能耗、成本较高。很多企业还使用着 20 世纪 5060 年代较为陈旧共 38 页 第 2 页的设备和工艺，这是钢材质量、品种和效益较差的主要原因。20 世纪 90 年代后期，随着我国经济的高速发展，以及加入 WTO 后，参与国际钢材市场竞争的需要，各大企业采用了当今世界先进技术装备，进行了大规模的技术改造，广泛引进新技术、新设备和新工艺，使我国轧钢生产的水平有了长足的进步，发展了一批高技术和高附加值的品种，如汽车、家电用薄钢板、H 型钢、高档次石油钻套管、UOE 大口径天然气输送管道钢管等，95%以上的钢材品种，从数量到质量均可以满足国民经济各部门的需要。一批高难度的品种也再组织技术攻关和引进国外先进技术进行设备改造，如高档次汽车用冷轧薄板和不锈钢冷轧薄板。建成了以宝钢、天津大无缝为代表的现代化企业和以邯钢、珠钢及包钢薄板坯连铸连轧为代表的现代化生产线 17。我国的钢铁工业，特别是轧钢生产，在解放后得到了迅速发展。目前，我国已自行装备了一批较为现代化的大型轧钢机械设备。例如，1150 万能式板坯初轧机、950/800 轨梁轧机、4200 特厚板轧机、2300 冷轧机、700 行星轧机、45无扭转线材轧机、车轮轮箍轧机等。此外，还装备了一大批中小型轧钢车间的机械设备。但在大型化、高速化、连续化、自动化等方面还存在差距，劳动生产率也较低。因此，必须加倍努力，争取在较短时间内赶上和超过世界先进水平 16。1.2 概述1.2.1 轧制的基本概念及原理以轧机为主体，将金属坯料轧制成材的成套设备。轧机是直接轧制金属的主机，它利用旋转的轧辊辗压坯料，使金属按规定的要求产生塑性变形（图 1-1） 。轧制是生产率最高、成本最低的金属成形方法，适用于轧制横断面相同或有周期性变化的条状或板状材料；特殊轧机可轧制机械零件或其毛坯以及某些非金属材料。轧制主要有热轧和冷轧两种方式。热轧是在轧件加热的条件下进行轧制，以降低轧制压力；冷轧是在室温下进行，可使轧件得到很高的形状尺寸精度和表面光洁度，并可改善轧件的机械性能。图 1-1 轧制原理共 38 页 第 3 页1.2.2 轧机的类型中厚板轧机有四种类型：二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。1）二辊可逆式轧机它由一台或两台直流电机驱动，采用可逆、调速轧制，通过上辊调整压下量（轧制中心线改变了） ，得到每道次的压下量 h。因其低速咬钢、高速轧钢，则具有咬入角大、压下量大、产量高的特点。但二辊轧机辊系刚性较差，板厚公差较大。目前二辊可逆式轧机已不再单独兴建，而有时仅作为粗轧机或开坯机之用。2）三辊劳特式轧机它由上下两个大直径轧辊和一个小直径中间轧辊所组成。由一台交流电动机通过减速机、齿轮座、万向连轴器传动上下两个大直径轧辊。中间轧辊无动力（惰辊）且可上下移动（升降） ，其转动是靠上、下辊摩擦带动的。通过中辊升降和轧机前、后升降台，实现轧件的往复轧制。轧辊的旋转方向不变，轧件在中、下辊之间朝一个方向通过，返回时则在中、上辊之间通过。通过上辊调整压下量，得到每道次的压下量。辊系刚性较二辊轧机好、较四辊轧机差。故这种轧机常用来生产中板而不适用于宽厚板生产。目前三辊劳特式轧机已列入淘汰之列。3）四辊可逆式轧机它由一对小直径的工作轧辊和一对大直径分别位于工作辊上下的支撑轧辊所组成。通常由直流电机驱动工作辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。由于具有强大的支撑辊，可以承受较大的轧制力、减少工作辊变形以及驱动工作辊。因此，工作辊直径可以比三辊劳特式轧机的中辊直径更小，可进一步减小轧制压力，提高辊系刚性及咬入能力，故这种轧机是生产中厚板的首选轧机。4）万能式轧机万能式轧机是在二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机和四辊可逆式轧机的进口一侧配置一对立辊或进、出口两侧各配置一对立辊的轧机。设置立辊的原意是生产齐边钢板，后续不用切边，提高成材率和生产率。但实践表明，因立辊轧边易使钢板产生横向弯曲，立辊轧边生产只在轧件宽厚比小于 6070 时才能起作用，而不适于宽而薄的轧件。共 38 页 第 4 页1.2.3 轧机的组成由主电机、主传动和主机座（工作机座）组成（图 1-2） 。主电机在需要调速时使用直流电机，不需要调速时使用同步或异步（带飞轮）交流电机。主机座由机架、轧辊、轴承座、压下装置和平衡装置等组成（图 1-3） 。机架（图 1-4）是承受轧制力的部件，闭式机架有较好的刚度，但开式机架换辊较方便。轧辊（图 1-5）是轧制金属的部件，辊身为工作部分，轴头用于传动。板材轧辊的辊身形状称为辊型，型材轧辊的轧槽称为孔型。压下装置用来调节轧辊的压下量。高速带材轧机的厚度自控常由液压压下装置来完成。平衡装置用于消除压下螺丝等处游隙的影响，以免受载时产生冲击。板带轧机的主机座中还设有液压弯辊装置，在辊颈施加附加弯矩而使辊身产生附加挠度，以此来控制带材的横向厚度而获得最佳的板型。 图 1-2 轧机的组成 图 1-3 主机座的组成图 1-4 机架 图 1-5 轧辊共 38 页 第 5 页1.2.4 简单轧制过程及其主要参数轧制过程是轧件由摩擦力拉进旋转轧辊之间，受到压缩而产生塑性变形的过程。通过轧制使金属横断面积减小，长度有所增大和性能有所改变。在生产实践中，虽然有不同的轧辊组合方法，但实际上金属承受压下而产生塑性变形是在一对工作辊中进行的。除了一些特殊辊系结构形式（如行星型轧机等）外，均属于在一对轧辊间轧制的简单情况，一般都以此作为研究轧制过程的开。所谓简单轧制过程，即上下轧辊直径相同，转速相等并恒定，轧制无切槽，两个轧辊均为主传动，无外加张力或推力，轧辊为刚性体。理想的简单轧制过程在实际生产中很难找到，但为了讨论问题方便，常常把复杂的轧制过程化为简单轧制过程。轧制时，金属的塑形变形并非在轧件的整个长度上同时产生，而是变形的瞬间，金属的塑形变形仅产生在轧辊附近的局部区域，常称之为轧制变形区。轧制变形区是轧件充填辊间那部分金属的体积，即从轧件入辊的垂直平面与轧件出辊的垂直平面与轧件和轧辊家畜弧所围成的金属体积。实际上，在几何变形区前后不大的局部区域多少亦有塑形变形产生，这两个区域称为几何变形区。几何变形区可由如下的参数表示：咬入角（ ） ，变形区长度（l） ，轧件在入口和出口的高度（H 和 h） ，及宽度（B 和 b） 。咬入角 是指轧件开始轧入钢棍时，轧辊与轧件最先接触的点和轧辊中心的连线与上下轧辊轴心线所成的圆心角。变形区长度是指轧件与轧辊接触圆弧的水平投影长度，常用 l 表示。H、L、B 分别表示变形前轧件高度、长度、宽度。h、l、b 表示轧件变形后的高度、长度、宽度。1.2.5 轧机布置形式中厚板车间轧机布置有三种形式，即单机架布置、双机架布置和连续式多机架布置。1）单机架布置生产是指在一架轧机上完成中厚板的轧制。轧机可选用二辊可逆式、三辊劳特式、四辊式和万能式中厚板轧机。目前前两种轧机已被四辊式轧机所取代。由于单机架轧制，粗轧与精轧都在一架轧机上完成，产品质量较差、规格受限、产量较底。但投资省，适于生产对产量要求不高、对产品质量要求较宽的钢板。2）双机架布置生产是指在两架轧机上完成中厚板的轧制，将粗轧与精轧分到两个机架上分别完成。由于双机架轧制，产品质量较好、产量也较高。粗轧机可选用二辊可逆式或四辊可逆式轧机。精轧机一律选用四辊可逆式轧机。但目前双机架布共 38 页 第 6 页置，均采用双四辊布置。3）连续式多机架布置生产是指在全连续式、半连续式、3/4 连续式布置的多架轧机上完成中厚板的轧制。它是一种生产宽带钢的高效轧机，也可看作是一种中厚板轧机。带卷厚度已达 25mm 或以上，这几乎有 2/3 的中厚板可在连轧机上生产，但其宽度一般不大。用可以轧制更薄产品的连轧机生产较厚的中板，这在技术上和经济上都不太合理。对于半连续轧机，其粗轧部分由于轧机布置灵活，可以满足生产多品种钢板的需要，但精轧机部分的作业率就低了。这是连续式中厚板轧机很少发展的主要原因。综上所述，中厚板轧机的发展趋势是：二辊可逆式轧机不再兴建，三辊劳特式轧机落后已被淘汰，四辊可逆式轧机广泛应用。在机架布置上，则四辊双机架布置是主要形式。1.2.6 轧制技术的现状钢铁材料要经过加工变形，才能均匀密实。轧制是各种变形手段中效率高、产量大、成本低、成型精确的加工方式。20 世纪 60 年代以来，随着自动控制技术的广泛应用和整个科学水平的不断提高，轧钢生产技术也有飞跃的发展，其主要成果和特点如下：1）轧钢生产日益连续化 轧钢和线材轧制工艺的局部与整体过程的连续化更加完善，棒材也向全连轧发展，型钢实现少部分的全连轧，大大稳定轧制温度，缩小头尾温差，提高产品尺寸精度。连铸连轧、无头轧制有所进展，尤其薄板坯连铸连轧，突出连续作业，不放置冷坯的特点，为经济生产低档普板开辟新的领域。2）轧制速度的不断提高 细、薄的轧件温降快，容易使得轧制时温度不一致，严重影响整卷轧材的尺寸公差，提高轧速是解决这一问题的方法之一。轧制过程的连续化为轧制速度的高速化创造了条件。目前线材轧制速度已经达到了 130m/s 以上，带钢轧制速度已达到了 41.7m/s，极大地减少了大卷重头尾温度差。而且轧件速度越高，自动控制装置水平就必须越高，建造价格也越加昂贵。3）产品质量和精度日益提高 高尺寸精度和光洁表面可以为用户带来便利。不少加工部门广泛需要尺寸精度极高的轧制产品。例如电子、仪表、轻工和纺织的工业部门，大量需要厚度为 0.1-0.2mm 的冷板，其厚度偏差就是在0.005mm 左右。这就需要及时精密地在线控制和提供尺寸稳定的冷轧原料，两者缺一不可。这对热带生产也是一样，如热带粗轧设置两架以上，使延伸和控制中间坯尺寸的任务得到共 38 页 第 7 页分离。同时采用计算机和液压 AGC，为最终产品减少尺寸公差提供保证。4）生产过程计算机控制 与全线高刚度轧机相配合，对车间设备全面采用计算机控制，从原料送上加热炉辊道开始，尺寸、温度、轧制过程、冷却过程、卷取过程都实现程序设定和实时控制，满足轧制生产稳定、安全和高质量要求，生产出高精度、高档次的产品。计算机控制分布方式、计算模型选择、计算处理速度、通信速度都成为控制水平高低的影响因素 2。1.2.7 中厚板轧机及其发展趋势1）1）中板轧制设备大型化 各国的中厚板轧机越建越大。最早中板生产采用2500mm 轧机，50 年代已升到 2800mm 轧机。60 年代开始，为满足船用板和焊管用板的需要，发展以 4700mm 为典型代表的宽厚板轧机。仅 10 年的时间，日本、意大利和韩国先后建成 8 套 4700mm 轧机。70 年代开始，轧机又加大了一级，以日本5500mm 轧机为典型代表，5 米级轧机世界上有 15 套。而日本在 1976-1977 年两年当中就投产 75 套 5500mm 轧机，轧机尺寸不断增大，不仅是一个板宽和增大生产能力的问题，而且是一个包含着许多有利因素的科学技术问题。2）中板连铸比逐年加大化 大多数中厚板轧机用的原料都以连铸板坯为主，中厚板连铸比逐年有明显的提高，我国厚板连铸比已达到 80%以上，大部分厂家均已做到全连铸生产。普通钢可达 100%连铸板坯生产。非调质钢连铸比可达 60%以上，调质钢已达 40%以上。3）控制轧制高性能化 控制轧制可改善钢板性能，细化晶粒，提高强度和韧性，提高可焊性，降低生产成本，节约贵重的合金元素。如日本神户钢铁公司加古川厂用控制轧制控制冷却 KCL 法，生产 APIX70 钢板，性能稳定且很均匀。控制轧制的终轧温度为 740-780，控制冷却速度为 9/s，冷至 550，抗拉强度可提高 20-50MPa，屈服强度可增高 20-50MPa，而韧性的变化很小。碳当量可由 0.57%降至0.28%，各种性能均能满足要求。4）板形控制自动化 为了提高钢板的精度和成材率，中厚板轧机必须进行板形控制。板形控制的最终目标是生产出切头尾和切边少、矩形或近似矩形的平直钢板。目前，日本已有多厂的成材率达 95%以上，切头尾和切边量降至 4%以下。另外，还广泛采用液压 AGC、横向板形控制及计算机控制，实现了自动化板形动态系统控制的要求。共 38 页 第 8 页5）精整设备现代化 厚板精整一般由热矫直机、步进式或盘辊式冷床、表面检查修磨装置、超声波探伤仪、双边剪或圆盘剪、定尺剪、打印标记机、收集装置及冷矫直机等设备所组成，一条现代化精整线一年可处理钢板 150 万吨以上。6）轧制过程自动化 由于连轧机生产效率高，质量易于控制，轧制过程连续，易于实现自动化和机械化，而且这种轧机产量很大，生产效率高，质量易于控制，经济效益非常显著。所以各种先进的科学成果都竟相应用于连轧过程，大大促进了连轧过程的自动化的发展，其中以热带连轧自动化的发展最为迅速和成熟 2。2 轧制过程特点的分析及技术参数和总体方案的确定2.1 轧制生产工艺流程2.1.1 热轧中厚板生产工艺流程热轧中厚板生产工艺流程：a) 坯料准备工艺流程：选择坯料（种类、尺寸）坯料清理坯料检验合格坯料。b) 加热工艺流程：装炉加热（控制加热时间、温度、速度和炉内气氛）出炉。c) 轧制工艺流程：除鳞粗轧精轧。d) 精整工艺流程：矫直冷却表面检查缺陷清理剪切（抛丸处理或热处理）检验标记入库。轧制是钢板成形阶段，其分为粗轧、精轧两个阶段。粗轧、精轧划分并没有明共 38 页 第 9 页显界限，一般把双机架轧机的第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。一般将单机架轧机前期道次称为粗轧、后期道次称为精轧。粗轧是将除鳞后的坯料展宽到所需要的宽度，同时进行大压缩延伸。粗轧有四种常用方法：全纵轧法、全横轧法、横轧纵轧法和角轧纵轧法。全纵轧法是指钢板延伸方向与坯料纵轴方向相一致的轧制方法。全横轧法是指钢板延伸方向与坯料纵轴方向相垂直的轧制方法。此法与初轧开坯相结合，可改善钢板的各向异性。横轧纵轧法是指三步轧制，先纵轧 1、2 道次，即成形轧制。然后转 90进行横轧宽展，即宽展轧制。第三步再转 90进行纵轧，即延伸轧制。此法优点是坯料宽度不受钢板宽度的限制。角轧纵轧法是指将坯料纵轴与轧辊轴线方向成一定角度送入轧辊的轧制方法。送入角 在 1545范围内。每一对角线轧制 1、2 道后即更换到另一对角线轧制。每轧一道次，轧件得到一定延伸、宽展，且变成平行四边形。当更换到另一对角线轧制时，轧件又得到了一定延伸、宽展，且又从平行四边形回到矩形。此法只用在用钢锭作坯料的三辊劳特式轧机上。精轧除将粗轧后的轧件继续延伸外，主要是控制质量，包括厚度、板形、表面质量、性能等控制。由于在传统轧制时，轧件前后端产生宽展，轧制后钢板不会形成矩形。为此，人们成功研制了许多精轧法，如 MAS 轧制法；狗骨轧制法（DBR）DB量是指轧件前后端加厚部分的长度和少压下量；咬边返回轧制法；差厚展宽轧制法和立辊法等方法，较有效地解决了这个问题。这些方法的共同特征是采用横轧纵轧法，横轧前一道的纵轧使轧件纵向厚度不等，或纵轧前一道的横轧使轧件横向厚度不等。如 MAS 轧制法：调节轧件端面形状的原理，为控制轧件侧面形状，在最后一道延伸时用水平辊对展宽面施以可变压缩。若侧面形状凸出则轧件中间部分的压缩大于两端；若侧面形状凹入则轧件中间部分的压缩应小于两端。将这种不等厚的轧件旋转 90后轧制，即可得到侧面平整的轧件，称整形 MAS 法。同理，若在横轧最后一道次上对延伸面施以可变压缩，将这种不等厚的轧件旋转 90后轧制，即可控制前、后端切头，称宽展 MAS 法。2.1.2 带钢热连轧生产工艺流程和设备概况采用连轧方式生产热轧带钢和冷轧带钢是近代钢板生产发展的一种重要趋势。现代冷、热连轧生产的特点是：生产率高（经济效果好） ，产品质量好，自动化程度高。热连轧的工艺流程几十年来变化不大，一般由四个区段组成：加热区、粗轧区、精轧区、和卷取区。但是由于在各区段中不断采用新工艺、新设备，因此连轧的机械化和自动化程度有了显著的提高。(1)加热区共 38 页 第 10 页热轧带钢的钢坯由板坯初轧机或板坯连铸机供给。钢坯存放在钢坯库，钢坯库的面积为 12 万平方米，平均每 1.52.0 平方米可存放钢坯 10 吨。如果钢坯需要在库内冷却后进行表面处理，则每存放 10 吨钢坯需要 4 平方米面积。目前，板坯向大重量方向发展（2045 吨，甚至更大） 。但由于板坯宽度受产品规格限制，长度受加热炉结构限制，因此，加大坯重势必要从加大板坯厚度着手（坯厚从过去的 100 毫米已经加大到目前最大坯厚 300 毫米） 。板坯厚度加大不仅引起了车间设备的变化（轧机数量增多等） ，而且对坯料的加热也提出了新的要求。钢坯加热的质量指标主要是坯料上、下表面和沿长度方向加热均匀。此外，还要求氧化铁皮少且易于消除。多年来，常用的钢坯加热炉是五段式连续加热炉。其加热能力为 180360 吨小时（目前，有趋势增加到 400 吨小时,炉底强度为78 公斤/米） ，炉子总长 2635 米，总宽 1014 米。坯料由辊道送至炉口，由推钢机推入炉内。在推入钢坯的同时，由于板坯在炉内滑动，板坯与通水内冷的滑道接触处会产生一个低温区（通称“水印” ） ，这就直接影响了成品厚度的均匀性。为了解决这一问题，近年来逐步发展了步进式加热炉。板坯在加热炉内由步进梁托起，步进式向前移动。由于钢坯在炉内并不互相靠紧，因此，可提高加热效率和质量，这对大而厚的板坯特别有利。此外，为了适应板坯重量加大，防止中板坯出炉时撞坏辊道，步进炉出料端均设置板坯移出机，出炉时，将钢坯托起，移放到辊道上。步进式加热炉的缺点是较费燃料和对步进梁等炉内机械零部件材料的耐热性能要求较高。(2)粗轧区粗轧机组的作用是将不同尺寸的板坯按照产品规格要求轧成厚度为 2040 毫米的带坯供给精轧机组。粗轧区首先是一对大立辊，其作用是对板坯轧边并将钢坯表面的氧化铁皮破碎。目前的趋势是增加大立辊的压下能力，使之能压下 50120 毫米，以便用同一宽度的坯料（主要是连铸坯）生产几种宽度的产品。大立辊的传动方式过去常采用下传动，但由于氧化铁皮及冷却水的侵蚀，传动机构常发生故障。现代的大立辊大多采用上传动。大立辊后面设有高压水除磷装置，利用 100150 大气压的高压水把大立辊挤碎的氧化铁皮从板坯表面冲刷干净。板坯除磷后，进入粗轧机组。粗轧机组的布置近年来变化较大。早期，粗轧机是 24 架，目前，为适应坯料加厚的情况，粗轧机多 46 架。为了改善轧件咬入条件，粗轧机组头一、二架一般采用二辊轧机，以增大辊径、加大压下量，粗轧机组的后几架，轧制压力增大，坯料厚度减小，为提高轧件尺寸精度和保证板型良好，大多采用带立辊的四辊万能轧机。支承辊和工作辊的辊径比，前几架为 1.31.6；后面几架多为 1.82.0。由于粗轧区的轧件较厚，较短，因此，轧机采用不连轧的串列式布置。除可逆共 38 页 第 11 页轧机用直流电机驱动外，其他轧机一般都采用交流同步电机。当粗轧区最后两架轧机为连轧布置时，前一架轧机采用直流电机以便调速，后一架仍采用交流同步电机。粗轧机组采用同步电机，可以起到补偿直流传动系统可控硅装置功率因数的作用。(3)精轧区精轧机组的布置型式与工艺特点轧件从粗轧去区轧出后,经辊道送至精轧区。在粗轧区与精轧区之间，大多设有移出不合格坯料的装置。在粗轧区，立辊挤边时，加厚了坯料边部，这样，水平轧制时边部的延伸量将增大。为此，从粗轧区轧出的坯料头部和尾部常呈“鱼尾形”或“铲头形” 。这种异形头部的温度较低，在精轧机咬入时会产生冲击并使工作辊产生的压痕或凹印。轧制时这种压痕反印在轧件表面上，将影响带钢表面质量。此外， “铲头形”头部不容易通过轧机的导卫装置， “鱼尾形”头部容易钻入导板缝隙，造成卡钢事故。为此，在精轧机组前均设有切头（切尾）飞剪。为了减小齐头轧件咬入时对轧辊的冲击负荷，目前，多将带头切成圆弧形（圆弧半径约为板宽的 1020 倍）或梯形。在飞剪后设有高压水除磷箱，以去除二次氧化铁皮。精轧机组由 67 架轧机组成。过去，由于坯料较短（长度为 4050 米） ，厚度为 20 毫米，有 6 架轧机即可轧出 2 毫米厚、500 米长的带钢。近年来，带卷加重、成品带钢长度已达 2000 米以上。即使用百米长的带坯，其厚度也需超过 35 毫米。因此，为了轧出 1.21.5 毫米的带钢，必须使用 7 架甚至 8 架精轧机进行连轧。共 38 页 第 12 页2.2 主要技术参数的确定主要技术参数：最大轧制压力： 50000 KN 最大轧制力矩： 21700 KN.m 轧制速度： 02.66.3 m/s 轧辊最大开口度：280 mm 工作辊直径： 900/850 mm 工作辊长度： 2800 mm支撑辊直径： 1800/1700 mm支承辊长度： 2740 mm 压下螺丝： S68040 mm 压下总速比： 14.6 压下速度： 020/30 mm/s 机架立柱断面积：9000 cm 上工作辊平衡缸：4200/140373 下工作辊平衡缸：4170/125190 上支撑辊平衡缸：1450475 压下电机： ZZJ818，N=186 KW，n=435/1100rpm2、被平衡部件数据 （1)支撑辊光辊单重： G = 82012 Kg 1(2)油膜轴承重量： G = 25065 Kg (3)油膜轴承随动件： G = 12800 Kg (4)上工作辊重量： G = 40578 Kg 共 38 页 第 13 页(5)上支撑辊轴承座单重：G = 23300 Kg (6)轧机导卫装置移动件单重：G = 24500 Kg (7)平衡系统自重： G = 19420 Kg (8)AGC 缸重量（一对）：G = 12200 Kg (9)压下螺丝及头部组件：G = 19292 Kg 共 38 页 第 14 页2.3 总体设计方案的确定2.3.1 基本形式的选择轧辊的调整装置是轧机的重要机构，其主要作用是：调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量、精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。轧辊的径向调整是由压下装置与平衡装置共同完成的，调整两工作辊轴线之间的距离，以保证正确的辊缝大小，确保压下量。中板轧机压下装置，由于轧制范围大，压下启动频繁，且要求辊缝调整精度高，采用了电动压下自动控制（APC）和液压压下自动厚度控制（AGC）相结合的联合压下形式。电动 APC 用于空载辊缝调整，在压下螺丝顶部的辊缝仪控制下，可进行高速度、高精度的压下辊缝设定；液压压下 AGC 用于带钢自动厚度调节，可在轧制过程中，随着坯料厚度、轧制压力以及成品厚度的变化，通过设在窗口底部的测压仪及相应的计算机程序控制，随时对轧辊辊缝进行微量校正，从而可以保证板厚偏差控制在公差规定的范围内，同时由于采用液压 AGC 可使卡钢迅速脱开，既节省了时间，也避免了轧件对轧辊的刮伤、烧伤。此种压下装置在目前国内中板轧机中属先进水平行列。2.3.2 轧制力能参数的确定轧制压力、轧制力矩和电动机功率这三个力能参数是标志轧钢机负荷的主要参数。在设计新轧钢机时，为了让计算零部件强度必须知道这些参数。在合理安排工艺、安全使用设备以及充分发挥设备能力来满足扩大品种和强化轧制过程时，也要正确确定各种具体生产条件下的轧制压力、轧制力矩和电动机功率。因此，对于设计新轧钢机或在生产中充分发挥轧钢机潜力，精确确定这些参数是十分必要的。2.3.3 驱动系统的选择考虑到本次所设计的设备，结构较为简单，在驱动力及驱动速度等方面没有较高要求，对原动力输出只需正反旋转即可，故采用三相异步电动机作为动力输出。共 38 页 第 15 页3 机械部分设计计算3.1 原始数据轧件宽： 2100 mm入口厚： 60 mm出口厚： 40 mm轧件温度： 1150 o轧件材料： 20共 38 页 第 16 页3.2 轧辊主参数的确定3.2.1、辊身长度的确定在设计中主要是根据所提供的坯料尺寸和实际生产中