2300中板粗轧机毕业设计

安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 0 页 装 订 线 目录 目录 1 1 绪论 3 1 1 选题背景 3 1 2 轧钢生产在国民经济中的主要地位与作用 3 1 3 国外板带轧机设备的发展概况 3 1 3 1 国外轧钢技术的发展状况 3 1 3 2 国外中厚板技术的发展 5 1 3 3 高强韧中厚板开发 5 1 3 4 国外板形控制技术 6 1 4 国内轧钢技术的发展现状 6 1 4 1 国内轧钢企业存在的问题 6 1 4 2 中国钢铁产业现状 6 1 4 3 钢铁产品结构急需优化 7 1 5 轧钢工艺技术的发展 7 1 5 1 国内中厚板技术的发展 7 1 5 2 无头轧制和半无头轧制 8 1 5 3 其它工艺技术的发展 9 1 5 4 轧钢工艺的进步 9 1 5 5 新技术得到应用推广 9 1 6 马钢轧钢技术的发展 10 1 6 1 马钢轧钢技术的进步 10 1 6 2 马钢轧钢技术的发展方向 10 1 7 2300 中板粗机主传动系统设计 11 1 7 1 原始数据 11 1 7 2 设计任务和要求 12 1 7 3 设计步骤 12 2 轧制力能参数计算与说明 13 2 1 轧制工艺参数 13 2 2 轧辊主参数的确定 13 2 2 1 辊身长度的确定 13 2 2 2 工作辊直径的确定 13 2 3 计算变形阻力 13 2 4 计算各个道次的变形阻力 15 3 轧制力与轧制力矩 19 3 1 平均单位压力 19 3 2 总轧制力计算 19 3 3 计算各个道次的轧制力 19 3 4 轧制力矩 21 3 5 轧辊强度的校核 21 3 6 轧辊电机的选择 23 4 滑块式万向接轴结构设计与强度校核 25 4 1 滑块式万向接轴结构设计 25 4 2 开式叉头 扁头 25 4 3 开口式扁头强度计算与结果分析 26 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 1 页 装 订 线 4 4 开式叉头强度计算与结果分析 28 4 5 接轴强度的计算与结果分析 28 4 6 万向接轴的许用应力 29 5 轴承计算 30 5 1 轧辊轴承的类型和工作特点 30 5 2 轧辊轴承的类型与特点 30 5 3 非金属衬开式轴承 30 5 4 轴承的受力计算 31 5 5 轴承的寿命延长 32 6 机架强度的校核 33 6 1 机架的类型和选择 33 6 2 机架的材料和许用应力 33 6 3 机架强度计算 33 6 3 1 机架中线所在位置的计算 35 6 3 2 计算上 下横梁及立柱的截面的惯性矩和立柱断面面积 38 6 3 3 计算上 下横梁及立柱中的应力 38 7 润滑 40 7 1 轧钢机对润滑的要求 40 7 2 热轧板型钢带轧机对润滑脂的要求 40 7 3 润滑的功能 41 7 4 润滑的意义 41 7 5 轧钢机械润滑特点 41 7 6 轧钢机常用润滑系统简介 42 7 7 万向接轴的润滑方式及润滑剂选择 43 结论 44 致谢 45 参考文献 46 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 2 页 装 订 线 1 绪论 1 1 选题背景 2011 年 12 月份全球 64 个主要产钢国和地区粗钢产量为 1 17 亿吨 同比增长 1 7 12 月份全球粗钢日均产量为 377 6 万吨 环比下降 1 8 创 2011 年最低水 平 12 月份欧盟 27 国粗钢产量为 1254 万吨 同比下降 0 8 独联体产量为 932 万吨 同比增长 1 2 北美产量为 1013 万吨 同比增长 9 6 南美产量为 380 万 吨 同比增长 10 3 非洲产量为 120 万吨 同比增长 1 9 中东产量为 172 万吨 同比增长 3 6 亚洲产量为 7458 万吨 同比增长 0 7 该统计数据还显示 2011 年 全球 64 个主要产钢国家和地区粗钢总产量为 14 9 亿吨 2011 年欧盟 27 国粗 钢产量为 1 77 亿吨 同比增长 2 8 独联体产量为 1 12 亿吨 同比增长 4 0 北 美产量为 1 19 亿吨 同比增长 6 8 南美产量为 4836 万吨 同比增长 10 2 非 洲产量为 1397 万吨 同比下降 14 1 中东产量为 2033 万吨 同比增长 7 1 亚 洲产量为 9 54 亿吨 同比增长 7 9 1 2 轧钢生产在国民经济中的主要地位与作用 全球经济一体化的发展对钢铁工业在节能降耗 降低生产成本 生产先进高 强钢和高表面质量产品等要求越来越高 从而也促进了世界范围内轧钢技术 轧钢 设备和控制技术的进步 用轧制的方法生产钢材 具有生产率高 品种多 生产过 程连续性强 易于实现机械化自动化等优点 因此 它比锻造 挤压 拉拔等工艺 得到更广泛的发展和应用 目前约有 90 的钢都是经过轧制成材的 有色金属成材 主要也用轧制方法 为满足国民经济各部门的需要 除轧制生产一般产品外 还生 产建筑 造船 汽车 石油化工 矿山 国防用的专用钢材 轧钢生产的成品 根 据钢材断面形状 主要分成三大类 钢板 钢管和型钢 包括线材 可见在现代钢 铁企业中 作为使钢成材的轧钢生产 在整个国民经济中占据着异常重要的地位 对促进我国经济快速发展起十分重要的作用 1 3 国外板带轧机设备的发展概况 1 3 1 国外轧钢技术的发展状况 近年来 板带热轧技术取得了很大进步 除传统热连轧外 紧凑式热带生产线 主要用于不锈钢生产的炉卷轧机 无头轧制以及薄带直接铸轧生产线等新工艺新 技术也有了很大发展 无头轧制技术由轧机追尾控制技术 头尾焊接技术 高精度成品轧制技术和 高速卷取技术等组成 目前 日本 J F E 公司的无头轧制技术可实现厚 1mm 薄 板的稳定生产 其中关键的头尾焊接采用了感应加热焊接和激光焊接 通过对精轧 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 3 页 装 订 线 第 4 第 6 机架采用小径 单辊驱动的热连轧机 在大压下的同时实施出口穿水 快冷工艺 获得了较高抗拉强度 优良的抗疲劳性 加工性和焊接性的铁素体晶 粒直径为 2 5 m 的微细组织的热轧钢板 影响轧钢产品质量和生产率的表面缺陷很早就受到人们的重视 为了从理论上 查明原因并从根本上解决问题 日本钢铁联盟成立了 缺陷变形 系统开发研究会 同时借鉴铝板轧制 中三次元 刚塑性 FEM 与结晶塑性模式相结合的聚合组织预测 模拟技术 应用于钢材开发 中同时保证形状和质量的理论模式 目前 日本 J F E 公司的无头轧制技术可实现厚 1mm 薄板的稳定生产 其中 关键的头尾焊接采用了感应加热焊接和激光焊接 通过对精轧第 4 第 6 机架采 用小径 单辊驱动的热连轧机 在大压下的同时实施出口穿水快冷工艺 获得了 较高抗拉强度 优良的抗疲劳性 加工性和焊接性的铁素体晶粒直径为 2 5 m 的微细组织的热轧钢板 在薄板坯连铸连轧生产线上 除了批量轧制外 半无头轧制和快速产品切换 F PCflyin g p ro duct change 技术也具有很好的应用前景 它可以在实现不同 规格产品快速切换的同时 保证较高的尺寸精度和较小的机架间的张力波动 2005 年意大利布雷西亚 Alf a Acciai 棒材无头轧制作业线生产出第 1 批经工字轮卷 取的棒材大盘卷 它是世界上第 1 条无头轧制工字轮卷取作业线 将达涅利最新 推出的 ERW 无头焊接轧制技术和工字轮卷取作业线有机地融合在一起 ERW 无头 焊接轧制技术通过方坯在线 自动闪光焊接 使轧机实现不间断生产 工字轮卷取 线则是通过无扭卷取 将带肋钢筋 棒材卷取成超紧凑 超重大盘卷 Alf a Acciai 工字轮卷取作业线可生产 8 16mm 经无扭卷取的超紧凑 超重带肋 钢筋 棒材大盘卷 最大卷重可达 3t SM S 钢轨轧制的前沿技术主要包括 轧机数目最小化的紧凑式布置节省了投资 和生产运营成本 不需要独立的精轧机 适于生产钢轨和其他产品的紧凑式连轧机 上的万能轧制技术 带有液压调节系统的 CCS co mp act cart ridge st and 轧机机架便于实现快速换辊 快速更换产品规格以及减小偏差 该公司还开发了 一种新的紧凑式钢轨轧制技术 这种技术采用纵列式可逆轧机进行钢轨的万能轧制 并 在韩国 IN I St eel 公司浦项厂第 1 次成功应用 目前包括美国 St eel Dynamic s 公司 印度 J in dal St eel 同时可降低小线能量焊接部位的硬化 有助于提高建筑结构件的施工效 率和建筑结构物的安全性 35 新日铁研发了 HAZ 热影响区 细晶粒高韧性化 技术 2HTUFF 并在君津 名古屋 大分钢铁厂进行了大规模试验 研制成功的 HTUFF 厚板 即使在热影响区超过 1400 的超高温状态 也能使纳米级氧化物 硫 化物粒子高密度分散 抑制结晶晶粒的成长 大幅度提高了 HAZ 的韧性 J FE 公司通过对超低碳贝氏体钢进行 Super2OLAC 处理 开发出新型的具有高强 度和良好焊接性能的桥梁用 YP500MPa BHS500 中厚板 该钢具有优良的使用性能 完 全可满足造桥的新需求 1 3 3 高强韧中厚板开发 1 集装箱船用厚板 新日铁和三菱重工联合开发了 YP460MPa 级大型集装箱船用高强度厚钢板 钢板 厚度为 60 70mm 这种高强度钢板的开发基于新日铁的 TMCP 技术 其结构性能通过 了 8000t 超大拉伸试验机的验证 由于其具有高强度 高韧性 因而在减重节能的同 时能保证船只结构的可靠性 安全性 JFE 公司则采用 JFEEWEL 技术也开发了 YP460MPa 级高强度厚钢板 通过控制 TiN 粒子最小化粗晶热影响区 HAZ 及加 B Ca 细化 HAZ 组织来提高基体韧性 并采用超级 2 在线加速冷却 Super2OLAC 和最新的 TMCP 工艺生产这种厚板 2 超高层建筑物用高强韧厚板 为了满足超高层建筑物用钢板的高韧性要求 根据 低碳多方位贝氏体 的全新 概念 神户制钢开发了建筑结构用板厚分别达到 80 100mm 的 KCLA235 SA440 钢板 即使在焊接线能量为 1 了 00kJ mm 超大能量焊接的条件下 也能确保热影响区 HAZ 的韧性 同时可降低小线能量焊接部位的硬化 有助于提高建筑结构件的施工效率和 建筑结构物的安全性 7 新日铁研发 HAZ 热影响区 细晶粒高韧性化技术 2HTUFF 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 5 页 装 订 线 并在君津 名古屋 大分钢铁厂进行了大规模试验 研制成功的 HTUFF 厚板 即使在 热影响区超过 1400 的超高温状态 也能使纳米级氧化物 硫化物粒子高密度分散 抑制结晶晶粒的成长 大幅度提高了 HAZ 的韧性 3 桥梁用中厚钢板 JFE 公司通过对超低碳贝氏体钢进行 Super2OLAC 处理 开发出新型的具有高强 度和良好焊接性能的桥梁用 YP500MPaBHS500 中厚板 该钢具有优良的使用性能 完 全可满足造桥的新需求 1 3 4 国外板形控制技术 C1J1 Park 等提出了一种板宽控制方案 即采用基于板宽预测模型 WPM 的简化 有限元法和基于误差校正模型 ECM 的神经网络 通过现场测试 获得了较高的板宽 控制精度 此外 还提出了一种新的板宽控制系统 由粗轧机轧制力自动板宽控制 RF2AWC 和精轧立辊轧机自动板宽控制 FVM2AWC 组成 通过现场测试 这种新 的板宽控制系统结合传统的反馈自动板宽控制系统 FB2AWC 明显提高了板宽的控 制水平 粗轧部分的平均偏差和标准偏差分别降低了 30 和 4612 精轧部分的平均 偏差和标准偏差分别降低了 611 和 1215 1 4 国内轧钢技术的发展现状 1 4 1 国内轧钢企业存在的问题 1 钢铁企业在建规模过大 投资增幅过高 对钢铁企业投资的第一高峰期在 1995 年 共 568 亿 对钢铁企业投资的第二高峰期在 2002 年 共 704 亿 而 2003 年则高达 1427 亿 同比增长达 96 6 2 优质钢产品与国际先进水平相比存在巨大差距 主要表现在 钢中杂质含量 高 非金属夹杂物控制水平低 表面质量和尺寸精度差 组织性能指标落后 3 产品结构不合理 一些落后钢产品还在大量生产 4 机遇和挑战并存 首先 我国经济正处于经济周期上升阶段 工业化尚未完 成 其次 我国消费结构正由温饱型向小康型升级 创造了新的市场需求 第三 民营企业 外商自主资金投入在不断地提高 这些因素都有助于中国钢铁业的发展 但同时由于竞争的加剧 钢产品结构的不合理等因素又使得我国钢铁业面临巨大挑 战 1 4 2 中国钢铁产业现状 1 钢铁企业在建规模过大 投资增幅过高 对钢铁企业投资的第一高峰期在 1995 年 共 568 亿 对钢铁企业投资的第二高峰期在 2002 年 共 704 亿 而 2003 年则高达 1427 亿 同比增长达 96 6 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 6 页 装 订 线 2 优质钢产品与国际先进水平相比存在巨大差距 主要表现在 钢中杂质含量 高 非金属夹杂物控制水平低 表面质量和尺寸精度差 组织性能指标落后 3 产品结构不合理 一些落后钢产品还在大量生产 4 机遇和挑战并存 首先 我国经济正处于经济周期上升阶段 工业化尚未 完成 其次 我国消费结构正由温饱型向小康型升级 创造了新的市场需求 第三 民营企业 外商自主资金投入在不断地提高 这些因素都有助于中国钢铁业的发展 但同时由于竞争的加剧 钢产品结构的不合理等因素又使得我国钢铁业面临巨大挑 战 1 4 3 钢铁产品结构急需优化 1 加速发展薄板及其深加工产品是重中之重 2 由于中国汽车行业的高速增长 迫切要求汽车板生产的本土化 3 高强度标准件用冷墩钢 易切削钢 汽车发动机用气阀钢要求替代进口 4 建筑用钢筋要淘汰 级 发展 级 级 5 X60 X70 级管线钢迫切需要替代进口的产品 6 集装箱用 1 6mm 的薄板需要大力发展 7 390 级和 460 级中厚板要继续研制和普及 1 5 轧钢工艺技术的发展 1 5 1 国内中厚板技术的发展 中厚板轧钢生产线的工艺装备是在钢坯质量一定的前提下保证最终产品质量的 重要环节 以往的轧钢厂是以轧机为中心 其余的装备往往是因陋就简 尤其是在 以普材为主的生产厂更是如此 中厚板的生产尽管在加热和精整工序上考虑了一些 如不产生划伤和剪切质量等因素 但是随着产品质量 品种规格 产品档次和用途 等市场因素的变化 各生产厂已开始逐步重视并对整个工艺线进行分析 升级和改 造 由于历史原因 我国目前大部分中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进 水平存在一定的差距 主要体现在 1 规模小 装备水平低 2 加热炉大部分为推钢式 加热能力和质量保证能力差 3 轧机能力差距大 3 000 mm 以下的轧机占总量的 80 左右 且轧制压力大部 分为 30 50 kN 4 后部精整能力不足 因陋就简 如矫直机 几乎没有冷矫 纵剪能力达到 30 mm 以上的不多 且剪切质量差 在线无损探伤线 热处理和喷丸等工艺大部分工 厂没有配备 5 核心技术不精 不专 主要体现在控温 辊型设计 水冷和控制轧制等 尤 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 7 页 装 订 线 其是独特的 具有自主知识产权的工艺 产品不多 与国外先进企业比较 国内中厚板轧钢厂尽管在装备上存在着一定的差距 但 近几年一些大钢厂正在逐步引进 消化和改造一批中厚板生产设备和工艺 如首钢 和济钢的 3 500 mm 轧机 鞍钢的 4 300 mm 轧机和宝钢的 5 000 mm 轧机等 陆续投产 首秦公司的 4 300 mm 轧机 天津 唐钢和福建三明的 3 500 mm 轧 机等一大批即将投产的中厚板轧机 将逐渐参与中厚板的市场竞争 这对我国的中 厚板生产企业提升整体装备水平 提升产品档次和质量将会起到极大的促进作用 钢铁产品的现代技术主要有 4 个方面 即钢质洁净技术 微合金化技术 晶粒细化 技术和尺寸 表面精准化技术 首钢在近几年的品种钢开发中 运用 V N V Nib 和 Ti 等合金化元素 与 轧钢工艺结合 较好地开发了高强板 z 向板 管线用钢和桥梁板等控轧控冷产品 目前 国内新建中厚板厂和主要骨干企业均采用了一批新技术 开发了一批新产品 如舞阳厚板厂 鞍钢厚板厂和济钢中厚板厂等开发出了 XT0 管线 550D 超低碳贝 氏体高强结构钢等一大批技术含量高 质量等级高的产品 这些产品的开发和更高 级产品的开发研制 标志着中国的中厚板行业已经从规模效益型向品种质量效益型 转变 标志着随着工艺装备的提高 工艺技术以微合金化和控轧控冷为主的结合日 趋成熟 标志着随着冶炼 连铸 轧制技术的提高逐步可以满足高档产品的国产化 1 5 2 无头轧制和半无头轧制 无头轧制和半无头轧制技术是近年来出现的新技术 无头轧制将轧制后的板胚 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 主要应 用在热轧带钢和棒线材生产中 采用传统分块轧制方式的轧机要频繁的咬钢 抛钢 和变换轧制速度 造成钢材头 尾部的质量难以保证 轧钢作业率较低 对产品尺 寸精度的控制也较为困难 通过在传统的热轧生产线上设置采用钢坯对焊机及精轧 后连续轧制 该方法与传统轧制方法相比提高了成材率和生产率 产品质量 精度 也有较大的提高 此外 用传统的轧制方法轧薄板时容易出现跑偏 甩尾 浪形等 问题 而无头轧制则无此现象 可提高钢带行走的稳定性 可以生产 0 8 毫米至 1 0 毫米带材 此技术由于避免了频繁的咬钢 设备的磨损和废品率也有所下降 可降 低 2 5 至 3 的生产成本 半无头轧制主要用于薄板坯连铸连轧生产线 主要是 为生产薄规格热轧带钢设计的 虽然其设备配置与传统的薄板坯连铸连轧大体相同 但是技术有很大变化 比如 采用半无头轧制的 CSP 生产线 薄板坯出结晶器时的 厚度为 63 毫米 经过液芯压下后离开连铸机时连应用科技铸坯厚度为 48 毫米 此 时 连铸坯不剪断进入隧道式加热炉 传统 CSP 生产线连铸坯剪断为 40 余米 加热 炉可达 300 余米 传统 CSP 生产线为 200 米 连铸坯经均热以后进入 7 机架连轧机 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 8 页 装 订 线 组轧制成材 该生产线的输出冷却辊道分为两段 第一段较短 为 30 米左右 其中 快速冷却水集管为 1 0 米左右 冷却段后是超薄带卷取机 旋转卷取机 第二段为层 流冷却和卷取机 主要生产 般规格的热带 该生产线的产品以超薄规格热带为主 其中 0 8 毫米至 3 毫米的带钢占 60 以上 高强度钢的最小厚度为 12 毫米 低碳钢 的最小厚度可以达到 0 8 毫米 宽度为 900 毫米至 1 600 毫米的产品如果采用半无头 轧制技术 双流连铸的最大产量可达 240 万吨 通过半无头轧制技术使用连铸坯较 长的特点 可以刚氏穿带过程产生的带钢温度 不易控制厚度和生产中不稳定等因 素 有利于薄规格产品的轧制 1 5 3 其它工艺技术的发展 1 热装热送技术 2 薄板坯连铸连轧技术 3 节能加热炉技术 4 FMCP 热机械控制轧制 技术 包括钢材成分设计 轧制温度 程序和变形 量的控制 冷却速度和冷却温度的控制 5 计算机过程管理技术 6 高精度轧制技术 7 薄带连铸和冷轧技术 1 5 4 轧钢工艺的进步 1 全面认识质量含义及其不断深化的趋势 随着可持续发展观点影响的日益扩大 人们对产品的价值观也在发生着变化 质量既与制造技术的集成优化有关 又和使用优化有关 而且还与债务优化有关 就产品质量的价值观而言 其根本含义是既要有强劲的市场竞争力 又要有利于可 持续发展 因此 对钢铁质量的认识要避免满足于化学成分合格 尺寸公差合格和 性能合格 要从成本 技术先进性 市场竞争和可持续性发展等方面看待问题 2 先进生产流程的逐步确立 1 中国已经引进了 3 条 CSP 薄板坯连铸连轧生产线 其中珠江钢厂和邯郸 钢铁公司生产线已投产 收到了预期的效果 包钢的薄板坯连铸连轧生产线也将投 产 近年计划建设的薄板坯连铸连轧生产线还有 2 条 2 连续式棒线材轧机已成为长型材生产的主体 落后的横列式轧机正在被 淘汰 目前 中国连续式和半连续式棒材轧机和高速线材轧机的数量已有显著增加 其产品在全国总产量中已超过 50 3 连铸坯热送热装和一火成材技术获得推广 节能效果显著 宝钢 攀钢 武钢板坯的热送率已有大幅度提高 其中宝钢已达 50 热装温度达 600 淮阴 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 9 页 装 订 线 唐钢 三明钢厂的连铸方坯已基本实现热送 中国一火成材的数量近几年已增加了 约 2000 万吨 年增效益达到 5 6 亿元 4 中国已投产 3 条连续酸洗冷轧生产线 1 5 5 新技术得到应用推广 1 自 1992 年起 中国就已经组织连续式棒材轧机和高速线材轧机的国产化工 作 经过几年的努力 取得了显著的效果 目前 这两种轧机装备的设计 制造已 经基本实现了国产化 其中 国内设计制造的高速线材精轧机组的轧制速度已经达 到 135m s 并顺利地通过了验收 2 一些先进的轧制技术 如切分轧制 铁素体轧制 低温轧制 形变诱导铁 素体相变和控轧控冷技术在中国已得到广泛的应用 取得了显著的效果 而如钢轨 在线全长余热淬火等技术的应用 在有条件的轧钢厂中已取得了成功 1 6 马钢轧钢技术的发展 1 6 1 马钢轧钢技术的进步 从 1998 年起 马钢通过关停老线轧机 改造高线和车轮轧机 新建 H 型钢 棒材 二钢高线和棒材轧机 热轧薄板和冷轧薄板轧机 在 2002 年 4 月 8 日彻底淘 汰了初轧开坯工艺 实现 100 一火成材 轧机整体装备水平有了质的飞跃 为提 高产量 质量 改善产品结构 提高竞争力奠定了基础 马钢结构调整已见成效 形成了独具特色的 线 型 板 轮 品种结构 2001 年 9 月 马钢淘汰三钢超低头板坯铸机 新建直弯型板坯布连铸机 提高 了板坯质量 2002 年 6 月中板轧机生产淘汰了模铸扁锭 专用板表面质量和力学性 能大大提高 增强了马钢中板产品的形象 2003 年 10 月投产的短流程薄板坯连铸连轧生产线 CSP 改变了传统的轧钢 作业方式 轧钢逐渐向 零 热能工序过渡 采用先进的 AWC 自动宽度控制技术 AGC 自动厚度控制技术 PCFC 板形直度控制技术 窜辊技术和 PLUS CVC CVC WRB 控制技术 与国内同类轧机相比 马钢 CSP 具有轧机布置紧凑 增设立辊轧 机 板型控制极佳 轧后冷却采用层流 强冷的冷却方式 冷却效果更好等优点 具有正负工作辊弯辊 正中间辊弯辊 中间辊窜动 轧辊调平功能的 4 机架 6 辊 UCM 冷轧机 代表着当今世界先进水平 和平生产钢种为 CQ DQ DDQ 及 HSLA 级低碳钢 厚度为 0 3mm 2 5mm 宽度为 900mm 1575mm 的冷轧卷 2004 年 3 月成功实现单卷最薄厚度达 0 3mm 的轧制 通过优化工艺 加强操作 各轧机轧制中间废品量大幅减少 产品实物质量明 显提高 马钢吨材废品下降了 8 9 钢材合格率达到了 99 60 为成材率的提高kg 创造了条件 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 10 页 装 订 线 1 6 2 马钢轧钢技术的发展方向 1 继续提高板带比 当今世界上发达的钢铁企业板带比都在 60 70 左右 随着我国经济的发展 钢材消费在向汽车制造 机械船舶制造等以板带材为主转移 马钢将通过技术进步 提高板带比例 迅速提高热轧薄板 冷轧薄板 镀锌板及彩涂板的市场份额并在稳 定建筑用材的基础上向家电用板 汽车用板延伸 2 加大新产品开发力度 线材应加大开发免球化退火的 8 8 级 12 8 级的中高强度紧固件及超细晶非调 质钢力度 中板轧机应该实施改造并开发高级别造船板 压力容器板 桥梁板 耐 候钢板 热轧薄板重点开发高强耐候轧薄板系列产品 以低碳微合金化 Q345D 为代 表的高强热轧薄板系列 冷轧品种重点开发以 08AL 为代表的冷轧深冲薄板系列 根据需要适时开发镀锌 彩涂相应品种 车轮方面 重点开发更高质量的贝氏体高 速列车车轮 轮箍 整体机车车轮 适应我国专用高速铁路建设的需要 3 研制新一代钢铁材料 马钢将开展普碳钢 200MPa 400MPa 500MPa 微合金钢 Nb V Ti 400MPa 800MPa 合金钢 800MPa 1500MPa 等新一代钢铁材料的研究 适应未 来轧钢技术的发展需要 4 加强计算机控制和模拟技术运用 轧制过程实现计算机控制和过程模拟可以提高产品质量 节能降耗 减少污染 马钢仍要重点推广采用轧钢工艺过程计算机优化 轧钢生产计算机辅助管理 轧辊 空性的计算机辅助设计和制造 轧钢过程人计算机控制 加热炉的计算机控制等成 熟技术 主要轧钢生产线应全部实现生产过程自动化 加强计算机数学模型技术的 应用 5 钢材组织性能预报与控制 在高精确控温技术的基础上 马钢将发展钢材组织性能在线模型预报和控制技 术 缩短生产周期 不学等待力学检验结果即可交用户使用或专至下工序 6 建立直接联系用户的产品研究与开发机构 与用户一起研究开发新产品 看站用户应用钢材产品的咨询服务 以用户的要 求作为标准 最大限度地满足用户要求 1 7 2300 中板粗机主传动系统设计 1 7 1 原始数据 1 原料规格 220 1300 1660mm 成品宽 2200mm 轧机道次方式入口厚 mm 出口厚 mm 轧后 宽 mm 轧后长 mm 压下量 mm 压下率 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 11 页 装 订 线 1纵轧220190130019223013 64 2纵轧190170130021482010 53 3横轧170145214815242514 71 4横轧145124214817822114 48 5横轧124107214820651713 71 二辊 6横轧10796214823021110 28 成品厚 mm2018 2 轧制温度 开轧温度 1130 30 终轧温度 1000 3 轧机的数据 轧辊形式 二辊轧机 新工作辊直径 1100mm 最小工作辊直径 980mm 轧辊辊身长度 2350mm 轧辊最大工作压力 20000KN 一根轧辊最大工作扭矩 N m 压下电机 型号 ZZJ 812P 功率 90KW 转速 660r p m JC 100 压下主减速器蜗轮副速比 i 18 5 1 7 2 设计任务和要求 对马钢热轧板厂中生产线上的二辊轧机设备进行分析 消化 校核其能力 1 文献检索及综述 国内外有关板带轧机设备现状 2 根据原始参数计算 2300 轧机的轧制压力及轧制力矩 3 根据已有的数据对轧辊强度进行校核 4 通过计算来确定万向接轴的尺寸 5 根据已有的数据选择合适的联轴器并对叉头 扁头强度进行校核 计算和校核 机架的强度 6 轧钢机的维护以及接轴的润滑 7 绘制图纸折合 A0 幅面 3 张 1 7 3 设计步骤 1 根据给定道次的压下量及轧制温度 轧件材料 通过北京科技大学给出的经验 公式求出各道次的变形阻力及单位压力 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 12 页 装 订 线 2 考虑到摩擦对应力的影响 乘影响系数求出平均单位压力 3 根据已知条件求出总轧制压力和轧制力矩 4 对轧辊进行强度校核 5 确定联接轴的类型及材料 采用滑块式万向接轴 6 对叉头 扁头强度进行校核 7 对机架进行强度校核 8 轧钢机的维护以及接轴的润滑的设计 2 轧制力能参数计算与说明 2 1 轧制工艺参数 表 2 1 各道次轧制工艺参数 2 2 轧辊主参数的确定 2 2 1 辊身长度的确定 轧辊的主要参数的确定 辊身直径 D 辊身长度 L 决定板带轧机轧辊尺寸时 应先确定辊身长度 L 然后再根据强度 刚度和有关工艺条件确定其直径 D 辊身长 度 L 应大于所轧钢板的最大宽度 Bmax 即 max L B a 2 1 式中 L 辊身长度 板带材的最大宽度 max B 轧 机 道次方式入口厚 mm 出口厚 mm 轧后宽 mm 轧后长 mm 压下量 mm 压下率 1纵轧220190130019223013 64 2纵轧190170130021482010 53 3横轧170145214815242514 71 4横轧145124214817822114 48 5横轧124107214820651713 71 二 辊 6横轧10796214823021110 28 成品厚 mm2018 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 13 页 装 订 线 视带材宽度而定的量 当 400 1200mm 时 取 100mm 当a max Ba 1000 2500mm 时 取 150 200mm 当带钢更宽时 a 200 400mm max Ba 已知板带材宽度为 b0 2148mm 可以此取 a 200mm max b0b0 a 1800mm max B 本次设计为 2300 中板粗轧机 则有 L 2300mm 2 2 2 工作辊直径的确定 辊身长度 L 确定以后 由文献 1 表 2 3 可知 宽带钢粗轧机辊身长度与直 径之比 L D 2 2 2 7 所以取 D 1 10m 2 3 计算变形阻力 轧件材料是 45 号钢 由文献 1 表 2 1 可知 45 号钢变形阻力公式系数各 项参数如下表 表 2 2 45 号钢变形阻力系数 45ABCDEN0 3 539 2 780 0 1570 2261 3700 342162 1 由文献 1 2 34 可知 北京科技大学在凸轮压缩形变试验机上进行了 100 多个 钢种的变形阻力试验 并带整理成图表及相应公式 tur K K K 2 2 式中 基准变形阻力 变形温度影响系数 t K t Kexp A BT exp 3 539 2 780T 2 3 变形速度影响系数 u K 2 4 u K C DT u 10 0 157 0 226T u 10 变形程度影响系数 r K r K N mm rr E E 1 0 40 4 0 342 mm rr 1 370 1 370 1 0 40 4 2 5 式中 真实平均变形程度 m r m r m 1 ln 1 2 6 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 14 页 装 订 线 式中 相对变形程度 m 把接触弧看作抛物线时 m 2 3 2 7 式中 变形程度 相对变形程度 m 100 0 h h 01 0 h h h 2 8 式中 压下量 h 入口厚 0 h 出口厚 1 h 变形速度的确定 01 h 2v R h h 2 9 式中 轧辊的圆周线速度 v 压下量 h 轧辊的半径 R 入口厚和出口厚 0 h 1 h 单位压力的计算 1 2 x p 2 10 式中 单位压力 x p 变形阻力 2 4 计算各个道次的变形阻力 1 第一道次 平均温降C21 6C 6 10001130 v 1364 0 0 22 0 190 22 h hh h h 0 10 0 90 0 3641 0 3 2 3 2 m 0 094 0 091 1 ln 1 1 lnr m m 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 15 页 装 订 线 2 05m sm s 18 560 0 55660 2 Rv 0 128mm0 030 55l1 hR 11 10 s34 2 s 0 190 22 0 55 0 03 2 052 hh R h 2v 1 403 1000 2731130 1000 273t T 0 701 403 2 780exp 3 5392 780T 3 539expKT 0 8 10 2 34 10 K 1 4030 2260 157DTC 0 4 r 11 370 0 4 r 1 370 0 4 r 1E 0 4 r EK m 0 342 mm N m r 75 0 4 0 094 0 1370 1 4 0 094 0 370 1 342 0 68 08MPa0 75MPa0 80 7162 1KKK r t0 78MPa68 08MPa1 2 1 2px1 2 第二道次 1053 0 0 19 0 170 19 h hh h h 0 10 0 70 0 1053 0 3 2 3 2 m 0 072 0 071 1 ln 1 1 lnr m m 2 05m sm s 18 560 0 55660 2 Rv 0 105mm0 020 55l2 hR 11 10 2 17ss 0 170 19 0 55 0 02 2 052 hh R h 2v 1 38 1000 27321 6 1130 1000 273t T 0 741 382 7803 539exp2 780T exp 3 539Kt 0 76 10 2 17 10 K 1 380 2260 157DTC 0 4 r 11 370 0 4 r 1 370 0 4 r 1E 0 4 r EK m 0 342 mm N m r 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 16 页 装 订 线 70 0 4 0 072 0 1370 1 4 0 072 0 370 1 342 0 MPa4 360 70MPa0 60 74162 1KKK r t0 MPa27MPa4 361 2 1 2px2 3 第三道次 4711 0 0 17 0 1450 17 h hh h h 0 10 0 980 0 1471 0 3 2 3 2 m 0 1 0 0981 1 ln 1 1 lnr m m 0 117mm0 0250 55R l3 11 10 s77 2 s 0 1450 17 0 55 0 025 2 052 hh R h 2v 36 1 1000 273 8 0861 1000 273t T 0 781 362 7803 539exp2 780T exp 3 539Kt 0 82 10 2 17 10 K 1 360 2260 157DTC 0 4 r 11 370 0 4 r 1 370 0 4 r 1E 0 4 r EK m 0 342 mm N m r 76 0 4 0 1 0 1370 1 4 0 1 0 370 1 342 0 78 8MPa0 76MPa0 820 78162 1KKK r t0 MPa90MPa 8 781 2 1 2px3 4 第四道次 1448 0 0 145 0 1240 145 h hh h h 0 10 0 6590 0 4481 0 3 2 3 2 m 0 1 0 09651 1 ln 1 1 lnr m m 0 107mm0 0210 55l4 hR 11 10 s97 2 s 0 1240 145 0 55 0 021 2 052 hh R h 2v 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 17 页 装 订 线 34 1 1000 273 2 1065 1000 273t T 0 831 342 7803 539exp2 780T exp 3 539Kt 84 0 10 2 97 10 K 1 340 2260 157DTC 0 4 r 11 370 0 4 r 1 370 0 4 r 1E 0 4 r EK m 0 342 mm N m r 76 0 4 0 1 0 1370 1 4 0 1 0 370 1 342 0 MPa89 5 80 76MPa0 840 83162 1KKK r t0 MPa98MPa89 851 2 1 2px4 5 第五道次 1371 0 0 124 0 1070 124 h hh h h 0 10 0 9140 01371 0 3 2 3 2 m 09 0 0 09141 1 ln 1 1 lnr m m 0 096mm0 0170 55l5 hR 11 10 3 12ss 0 1070 124 0 55 0 017 2 052 hh R h 2v 32 1 1000 273 6 1043 1000 273t T 0 881 32 2 78exp 3 5392 78T exp 3 539Kt 0 85 10 3 12 10 K 1 320 2260 1570 226T0 157 0 4 r 11 370 0 4 r 1 370 0 4 r 1E 0 4 r EK m 0 342 mm N m r 74 0 4 0 09 0 1370 1 4 0 09 0 370 1 342 0 MPa 7 890 74MPa0 850 88162 1KKK r t0 MPa103MPa 7 891 2 1 2px5 6 第六道次 1028 0 0 107 0 0960 107 h hh h h 0 10 0 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 18 页 装 订 线 6850 01028 0 3 2 3 2 m 06 0 0 06851 1 ln 1 1 lnr m m 0 077mm0 0 0110 55l6 hR 11 10 2 85ss 0 0960 107 0 55 0 011 2 052 hh R h 2v 273 1 1000 2731000 1000 273t T 11 273 2 78exp 3 5392 78T exp 3 539Kt 0 85 10 3 12 10 K 273 1 0 2260 1570 226T0 157 0 4 r 11 370 0 4 r 1 370 0 4 r 1E 0 4 r EK m 0 342 mm N m r 66 0 4 0 06 0 1370 1 4 0 06 0 370 1 342 0 MPa9 90MPa66 0 0 851162 1KKK r t0 MPa104MPa 9 901 2 1 2px6 3 轧制力与轧制力矩 3 1 平均单位压力 3 m p n k n n n k 1 式中 应力状态影响系数 n 考虑摩擦对应力状态的影响系数 n 考虑外区对应力状态的影响系数 n 考虑张力对应力状态的影响系数 n 在大多数情况下 外摩擦对应力状态的影响是主要的 而大部分计算平均单位压力 的理论公式主要是计算的公式 这里主要考虑摩擦对应力状态的影响 所以公式 ns 简化成如下公式 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 19 页 装 订 线 3 m p n k n x p 2 志田茂公式 3 n 0 R 0 8 C 0 5 h 3 C 3 0 45 0 04 4 式中 每一道次的压缩率 3 2 总轧制力计算 轧件对轧辊的总压力为轧制平均单位压力与轧件和轧辊接触面积 的积 P m pF 即 P 3 m p F 5 接触面积的一般形式为 F 3 01 b b F l 2 6 式中 轧制前 后轧件的宽度 b 1 b 接触弧长度的水平投影 l 对于轧制中厚板 板坯 方坯及异型断面轧件一般不考虑轧制轧辊产生弹性压 扁现象 轧制板材 中厚板 板坯 方坯时在两个轧辊直径相同的情况下 接触弧长度 的水平投影为 3 l Rsin R h 7 式中 R 轧辊半径 压下量 h 3 3 计算各个道次的轧制力 1 第一道次 C 0 45 0 1364 0 04 0 1010 45 0 04 0 9 n 0 R 0 8 C 0 5 h 0 55 0 8 0 101 0 5 0 22 0 9 78MPa 70 2MPa m p n k n x p 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 20 页 装 订 线 P 70 2 1 3 0 1245 1172 23t m p F 2 第二道次 C 0 45 0 1053 0 04 0 0870 45 0 04 0 9 n 0 55 0 8 0 087 0 5 0 19 0 9 72 MPa 64 8MPa m p n k n x p P 64 8 1 3 0 105 884 5t m p F 3 第三道次 C 0 45 0 1471 0 04 0 1060 45 0 04 0 88 n 0 55 0 8 0 106 0 5 0 17 0 88 90MPa 79 2MPa m p n k n x p P 79 2 1597 5t m p F 1 3 2 148 0 117 2 4 第四道次 C 0 45 0 1448 0 04 0 1050 45 0 04 0 95 n 0 55 0 8 0 105 0 5 0 145 MPa 93 1MPa m p n k0 95 98 P 2139 8t93 1 2 148 0 107 5 第五道次 C 0 1010 45 0 1371 0 04 0 96 n 0 55 0 8 0 101 0 5 0 124 MPa 98 8MPa m p n k0 96 103 P 2037 3t98 8 2 148 0 096 6 第六道次 C 0 0860 45 0 1028 0 04 0 95 n 0 55 0 8 0 086 0 5 0 107 MPa 98 8MPa m p n k0 95 104 P 1634 1t98 8 2 148 0 077 由以上计算可得如下轧制力总表 安徽工业大学机械工程学院 毕业设计 论文 说明 书 共 46 页 第 21 页 装 订 线 表 3 1 各道次轧制力总表 3 4 轧制力矩 在简单轧制时 由文献 4 2 52 可得作用在两个轧辊上的轧制力矩 M 可表 示为 3 M 2Pa 2PRsin 2P l 2P R h 8 式中 P 轧制力 轧制力力臂 其大小与轧制力的作用点及前后张力大小有关a 力臂系数 由文献 4 表 2 7 可得 表 3 2 力臂系数 轧制条件系数 热轧 0 5 简单轧制条件 冷轧 0 350 45 由于是热轧条件下 故取 0 5 由表 3 1 可知 最大轧制力 圆整 max P 2139 8t max P 2200t 故两个轧辊上的最大轧制力矩为 2354KN mM 2 22000 0 50 55 0 21 3 5 轧辊强度的校核 在设计轧机时 通常是按工艺给定的轧制负荷和轧辊参数对轧辊进行强度校核 由于对影响轧辊强度的各种因素 如温度应力 残余应力 冲击载荷值等 很难准 确计算 为此 设计时对轧辊的弯曲和扭转一般不进行疲劳校核 而是将这些因素 的影响纳入轧辊的安全系数中 为了保护轧机其它重要部件 轧辊的安全系数是轧 机各部件中最小的 轧 机 道次方式入口厚 mm 出口厚 mm 轧后宽 mm轧后长 mm压下量 mm轧制力 t 1纵轧22019013001922301172 2 3 2纵轧1901701300214820884