双摇杆式结晶器振动装置的设计
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双摇杆式结晶器振动装置装配图.dwg
振动臂.dwg
结晶器振动.dwg
结晶器振动装置.dwg
双摇杆式结晶器振动装置的设计
摘要
结晶器振动装置是连铸机的重要设备之一，起主要作用是使内壁获得良好的润滑条件，减少摩擦力，防止钢水与内壁的粘结，同时还可以改善铸坯的表面质量。而且发生粘结是，振动能强制脱模，消除粘结。振动机构是使结晶器产生所需的振动，因此任何振动机构都必须满足两个基本条件：第一，使结晶器准确地沿着一定的轨迹振动。第二，使结晶器有一定的振动规律。
本文详细地介绍了结晶器振动方式，并加以比较后，振动变化规律选择正弦振动方式。结晶器振动装置的结构，根据方案讨论提出采用双摇杆式结晶器振动装置。结果表明该振动方式能有效地防止因坯壳的粘结而造成的拉漏等事故，振动机构能准确实现圆弧轨迹，不产生过大的加速度，从而避免了冲击和摆动。此机构的振动参数有利于改善铸坯表面质量，形成表面光滑的铸坯，而且设备的制造，安装和维护方便，并且便于处理事故，使传动系统有足够的安全储备。
关键词：连铸；结晶器；振动装置；正弦
Double rocking lever type crystallizer shake-out equipment design
Abstract
Crystal vibrator is one of important equipment of continuous casting machine, play a major role is to get a good wall lubrication, reduce friction, prevent adhesion of molten steel in the inner wall, while also improving the billets surface quality. And when bonding occurs, the vibration can be forced stripping, erased. Vibration body is needed to mold the vibration generated, so any vibration institution must meet two basic conditions: first, to mold accurately track down some vibration. Second, make sure the laws of the mold according to the vibration.
This article introduced in detail the crystallizer vibration way, after and compares, vibration change rule choice sinusoidal vibration way. The crystallizer shake-out equipment's structure, according to the plan discussion proposed that uses the double rocking lever type crystallizer shake-out equipment design. The result indicated that this vibration way can prevent to pull effectively leaks and so on accidents which creates because of the semifinished product shell's caking, the vibrator unit can realize the circular arc path accurately, does not have the oversized acceleration, thus has avoided the impact and swinging. This organization's vibration parameter is advantageous in the improvement casts the semifinished product surface quality, forms the surface smoothly to cast the semifinished product, moreover equipment's manufacture, the installment and the maintenance are convenient, and is advantageous for the deal with accident, enables the transmission system to have the enough safety margin.
Key words: Continuous casting; Crystallizer; Shake-out equipment; Sine
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1 选题背景及目的 1
1.2 国内外研究状况 1
1.2.1 50年代工业应用时期 2
1.2.2 60年代稳步发展时期 2
1.2.3 70年代以后的迅猛发展时期 3
1.2.4 80年代连铸完全成熟时期 4
1.3 设计的内容 5
2 总体方案设计选择 7
2.1 结晶器振动装置的技术要求 7
2.2 结晶器振动装置的类型和特点 8
2.2.1 振动方式 8
2.2.2 振动机构 10
3 技术参数计算 13
3.1 短臂四连杆机构原理 13
3.2 弹簧的设计 16
3.3 振幅的计算 17
4 主传动装置设计 20
4.1 电机的选择 20
4.2 轴的设计 21
4.3 联轴器的设计 27
4.4 减速器的设计 30
5 零部件的校核 31
5.1 弹簧校核 31
5.2 销轴的校核 33
5.3 电机的校核 35
5.4 轴的校核 36
6 能源消耗与环保分析 40
结束语 41
致谢 42
参考文献 43
1 绪论
1.1 选题背景及目的
钢铁工业是我国的支柱产业之一，是国民经济健康发展的基础工业，钢铁产品运用于国民经济的各行各业，一个国家整体经济发展规模和速度与刚铁工业的的发展密不可分[1]。近些年来，随着我国钢铁工业结构的不断调整、产量的不断提高。使得连续铸造技术得到广泛的应用。
连续铸造需要用到许多传统铸造没有的设备。结晶器是连铸设备中最关键的部件，有人把结晶器称为是连铸机的心脏[2]。钢水在结晶器内冷却凝固成所需的断面形状和一定厚度的坯壳。当铸坯在被拉出结晶器时，由于纯在机械和热应力的作用，坯壳容易被拉漏、容易因为产生变形和裂纹而造成破坏。所以结晶器的性能对于连铸机的生产能力和铸坯质量的好坏都起着至关重要的作用。结晶器振动的目的是使防止初生坯壳与结晶器之间分离，防止粘结而被拉裂。结晶器的振动实际上起到强制脱模作用。由于振动的存在，使结晶器内壁获得了良好的润滑条件，既减少结晶器与铸坯间的摩擦力又能防止钢水与结晶器内壁发生粘结。一旦发生粘结时，振动就能强制脱模，消除粘结。如果在结晶器内部坯壳被拉断，振动还可使坏壳得到愈合。除此之外还可以改善铸坯的表面质量。实际运用中对结晶器振动的要求是：振动方式能有效地防止因坯壳与结晶器的粘结而造成拉漏事故;振动能够有利于改善铸坯表面质量，形成表面光滑平整的铸坯;振动机械的运动轨迹为真确的圆弧，振动过程中不产生过大的加速度以避免产生的冲击和摆动;设备的制造、安装和维护相对方便，便于处理事故，传动系统要有足够的安全储备。结晶器振动装置包括结晶振动方式结晶器振动装置的结构。
1.2 国内外研究状况
连续浇注液体金属在100多年以前就已经被提出，但是由于当时技术条件的限制，G.E.塞勒斯（G.E.Sellers）(1840)、赖尼（J.Lainy）(1843)等人提出的设想在当时只能用于熔点比较低的有色金属，比如铅。1887年德国人R.M.戴伦（R.M.Daelen）最早提出了关于类似现代连铸设备的观点。在他们的铸造设备中已经包括有水冷的、上下口敞开的结晶器、二次冷却段、引锭杆、夹辊和铸坯切割装置等。
我国的连铸开发相对于西方国家来说比较晚，1958年第一台我国自主研发的立式连铸机在重钢三厂建成投产，6年后在重钢三厂又建设了弧型板坯连铸机，以后相继在天津、上海、北京等地建设了一批连铸机。到1980年为止全国一共拥有25台连铸机，生产能力为年产345万t。但是1980年实际仅生产铸坯不到230万t，连铸比仅为6.3%。从以上这些数据来看，我国的连铸发展比较缓慢，许多连铸机不但达不到生产能力，而且品种相对单一[3] 。
十九世纪H.贝塞麦(H.Bessemer)提出了连续浇注液态金属的设想后。很多科学家对此项技术进行过研究。但是由于科学水平的限制，并未能够将此运用于工业生产。直到1933年，现代连铸的奠基人——S.客汉斯(S.Junghans)提出并发展了结晶器振动装置，奠定了连铸技术在工业上运用的基础。从20世纪30年代开始，连铸技术已能够用于有色金属的生产。第二次世界大战以后，苏、美、英、奥等国相继开始进行连铸钢的研究。1950年容汉斯和曼内斯曼(Mannesmann)公司合作，建成了世界上第一台能浇注5t钢水的连铸机。
从第一台连铸机问世已经有60多年的历史了。在这过程中，世界范围内连铸技术的发展，大体上可分为“50年代开始工业应用，60年代稳步发展，70年代迅猛发展，80年代完全成熟”。
6能源消耗与环保分析
21世纪是经济大发展的世纪，但是伴随着经济的发展也给我们带来了一系列重大问题，其中最主要的问题是是能源的日趋短缺和环境的严重污染。现如今人们对这两个方面也越来越重视。
能源是人类社会赖以生存和发展的不可或缺的物质基础，是现代人维持正常生活所必须的。但是人类使用的一些不可再生资源，比如煤、石油等的储量有限的，总有一天这些资源会被我们消耗完，因此我们在发展经济的同时更加要注意合理利用资源。从一定意义上来说，今天人累社会得以迅速发展，很大程度上取决于这些资源的开发利用。然而，能源危机如今已给我们敲响了警钟，节能是我们现在必要要做的事情，这刻不容缓。钢铁企业是能源的大户，在节能方面应该注重节约能源，我们应该不断的改进技术条件来实现能约的节省。炼钢生产中的连续铸钢对降低能耗有极其明显的作用。钢的连铸能耗仅为模铸——开坯法的20.8%～13.5%，比起传统的方式节约了大量的能源。最近国际钢铁协会对109个钢铁企业的调查结果表明了，采用连铸技术每吨钢坯可节约能源相当于20～50Kg标准煤（我国通常在50～90Kg标准煤），这不但节约了能源，还大大的改善了环境。如果实行热送新工艺，还可以再节省5Kg左右的标准煤。
环境是人类赖以生存、繁衍、发展的基本条件，但如今全球性的环境污染、生态恶化已经对人类的生存发展构成了严重的威胁，环境问题已得到全人类的普遍关注。人类是否能够解决环境破坏的问题，保护好自己的家园，将深刻影响着人类社会的可持续发展。传统的模铸——开坯法工作条件恶劣，且粉尘比较严重，严重破坏环境。连续铸钢改变了工人在高温环境下的工作，极大地提高了劳动条件，同时大幅度减少了粉尘，而且对空气环境的影响大大减弱，这有利于保持良好的工作条件和环境
结束语
通过全文的介绍和分析，我们可得出如下的结论：
1. 结晶器的性能能够对连铸机的生产能力和铸坯质量都起着十分重要的作用。
2. 正弦方式满足结晶器振动的需要，并且被广泛应用。
3. 机构采用双摇杆形式，避免曲柄的存在，对机构的稳定起到重要的作用并且运动曲线简单。根据实际需要，行程短，力变化小延长了机构寿命。而且制造容易，对表面质量和材质要求不高。
4. 通用杠杆原理，利用压缩弹簧来平衡部分振动负荷和自身重量，来减轻电机的负担。
5. 偏心轴是产生正弦振动的关键，利用其偏心距的大小来确定振动臂的摆动幅度，从而确定振动负荷的极限。
以上结论含概本次设计的主体思路和关键点，除振动机构的结构、强度等方面的设计外，还要注重安全方面的细节。虽然，机构结构相对简单、精密度不高，但安全引患较大。应选强度比较大的材质做弹簧材料，可以有效的保证结晶器的安全。根据工厂实际情况考虑机构结构尺寸，以占空间少为主要目的，并在图纸中已经表达清楚。关于其它的改进以上设计中已经列举出就不详细说明了。
通过本次设计增强了我的设计思想、实际动手能力和操作能力。为以后的学习和工作打下坚实的基础。可能有一些问题理解的不够透彻,还需要以后的工作学习中加以纠正。
致谢
经过三个多月的忙碌，本次毕业设计已接近尾声，作为一个本科生，由于经验匮乏，难免会有许多考虑不周全的地方，如果没有徐东涛徐老师的督促指导，以及一起设计的同学的支持，想要完成这个设计是非常不易的。
在这里，首先我要感谢我的指导老师徐老师。徐老师平日里工作繁多，但是在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料到设计草案的确定和修改、中期检查、后期详细设计、草图装配等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计比较为复杂烦琐，但是徐老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩徐老师的专业水平外，他治学严谨和科学探究的精神，也是我应该学习的，这些都将积极影响我今后的学习和工作。
其次，我要感谢和我一起作毕业设计的同学。然后，我还要感谢大学四年来所有的授课老师，为我们打下良好的基础；同时我还要感谢所有的同学，正是因为有了你们的支持和鼓励，此次毕业设计才会得以顺利完成。
向所有帮助过我的老师、同学和朋友以及全部引文的作者表以深深的谢意，谢谢你们。
最后，我要感谢辽宁科技大学对我的大力栽培。
参考文献
[1]干勇，伊对桃，萧泽强.连续铸钢过程数学物理模拟[M].北京：冶金工业出版社，2001:1-8
[2]艾厚庄 ,张德臣. 板坯连铸结晶器及振动装置的研究[J]. 鞍山科技大学学报，2006，29（3）：1-4
[3]曹广畴.现代板坯连铸[M]. 北京：冶金工业出版社，1994：1-5
[4]陈雷.连续铸钢[M]. 北京：冶金工业出版社，1994：3-7
[5]郭廷钢.连续铸钢[M]. 北京：冶金工业出版社，1995：97-100
[6]陈家祥.连续铸钢手册[M]. 北京：冶金工业出版社，1991：471-484
[7] Joseph Edwsrd Shigleg，John Joseph Uicker. THEORY OF MACHINES AND MECHANISMS[M] Jr. Jr：McGraw-Hill Book Company，1980:105-180
[8]刘鸿文.材料力学[M]. 北京：高等教育出版社，2004：89-93
[9]濮良贵，纪名刚.机械设计[M]. 北京：高等教育出版社，2006：275-402
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