2300中板粗轧机毕业设计

安徽工业大学机械工程学院 毕业(论文)说明书 共 46 页 第 1 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 目录 目录 ............................................................................................................................................................ 1 1. 绪论 ...................................................................................................................................................... 3 1.1选背景 ..................................................................................................................................... 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 ....................................................................................................................... 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) 4.4开式叉头强度计算与结果分析 (28) ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 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) ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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。通过对精轧第 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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Φ2 ~Φ5μm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Φ2 ~Φ5μm 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Φ8~Φ16mm、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 & Power 公司和土耳其 Kar demir 钢铁公司等都用此技术进行钢轨生产。 J MAllwoo d 和 K H Kim 等也对增量环形轧制技术的可行性和商业潜力进行了分析 ,通过物理模拟、有限元分析以及工业实验 ,得出通过精心设计刀具的轨迹进行环形轧制 ,技术上是可行的 ,并获得了有关的工艺参数。 传统的板带凸度计算模型不能灵活有效且有适当精度地对多辊轧机(如二十辊Sendzimir 轧机) 进行计算,因而一些新的计算模型被用来预测钢带的横断凸度,这些模型与计算机实时系统一起用于预测和控制板带的凸度。T1 H1 Kim 等提出了一个全积分的三维有限元模型,用于对四辊轧机的板带、工作辊和支撑辊变形的耦合分析。 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊结果表明,该模型可反映轧制过程中各工艺参数对板形的影响,通过精确过程控制可提高板带产品的尺寸精度。M1Abbaspour 等基于有限差分法提出了用于计算瞬态工作辊温度和热凸度的模型,此模型可预测不同冷却模式工作辊周向和轴向的边界条件,将模拟结果与Mobarakeh 钢铁厂实测的工作辊温度进行比较和验证。结果表明,控制集水管长度对工作辊温度的均匀性和热凸度有很大影响,并直接影响板带的板形和质量。 1.3.2国外中厚板技术的发展 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KCL A235 、SA440 钢板,即使在焊接线能量为100kJ / 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[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,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,