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1、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页 双摇杆式结晶器振动装置的设计双摇杆式结晶器振动装置的设计 摘要摘要 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
2、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 全套图纸,加全套图纸,加 153893706153893706 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页 Double rocking lever type crystallizer shake-out equipment design Abstract Crystal vibrator
3、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, era
4、sed. 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 vibra
5、tion way, after and compares, vibration change rule choice sinusoidal vibration way. The crystallizer shake-out equipments 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 wa
6、y can prevent to pull effectively leaks and so on accidents which creates because of the semifinished product shells 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 organizations vibratio
7、n parameter is advantageous in the improvement casts the semifinished product surface quality, forms the surface smoothly to cast the semifinished product, moreover equipments manufacture, the installment and the maintenance are convenient, and 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页 is advantageous for the deal with
8、 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 1.2.150 年代工业应用时期.2 1.2.260 年代稳步发展时期.2 1.2.370 年代以后的迅猛发展时期.3 1.2.480 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.
9、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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页 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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页 辽宁
10、科技大学本科生毕业设计 第 1 页 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
11、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
12、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
13、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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 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
14、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
15、,60 年代稳步发展,70 年代迅猛发展, 80 年代完全成熟” 。 1.2.11.2.1 5050 年代工业应用时期年代工业应用时期 从 50 年代起,连铸技术开始运用于钢铁工业。这段时间连铸装备的水平普遍都很 低,发展速度相对慢,铸机机型很单一多为立式单流,铸坯断面面积比较小而且主要 为方坯。在此期间连铸规模也较小,盛钢桶容量一般为 10-20t。到 50 年代末,世界各 地建成的连铸机总数还不到 30 台。连铸坯产量仅有 110t,连铸比约仅 0.34%。1952 年容汉斯和曼内斯曼公司组建了连铸共同体;同时奥地利成立了以百录公司 (BohlerA.G.)为中心的连铸利益共同体;1954
16、 年,I.罗西(I.Rossi)在瑞士建立了康 卡斯特(Coneast)连铸公司。上述这些专门从事连续铸造技术研发公司、集团的形成, 推动了后来连铸技术的发展、应用。 1.2.21.2.2 6060 年代稳步发展时期年代稳步发展时期 60 年代后,连铸进入了稳步发展时期。从机型上来说,60 年代初出现了立弯式连 铸机。在 1963-1964 年期间,曼内斯曼公司相继建成了方坯、板坯弧形连铸机。这些 机型不但应用操作简单而且能够生产工业上急需的厚板、热轧和冷轧带钢,因此很快 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 就发展成为连铸技术的主要机型。这对连铸的发展、应用,起了很大的作用。从铸坯 质量上
17、来讲,在这个时期研制的保护渣浇注、浸入式水口和钢流保护等新技术,对连 铸的发展有着不可磨灭的意义。除此之外由于氧气转炉应用钢铁生产,原有的模铸工 艺已不能满足炼钢的需要,这对连铸的发展也起到了推动作用。从 1965 年开始,连铸 技术的发展速度远高于之前。至 60 年代为止,全世界连铸机的数量已达到 200 余台, 年生产铸坯能力达 4000 万吨以上。除此之外,在此期间还出现了许多新形式的铸机, 如旋转式圆坯铸机、空心圆坯铸机和工字型断面铸机等。在英国的谢尔顿厂(Shelton Iron and steel)率先实现了全连铸。 1.2.31.2.3 7070 年代以后的迅猛发展时期年代以后的
18、迅猛发展时期 70 年代以后,连铸进入迅猛发展时期。全世界的连铸机总数不断增加,年产量快 速增长。各主要产钢国家近十余年来粗钢产量、连铸坯产量和连铸比的变化情况如图 1-1 所示。 图 1.1 世界各主要产钢国家近十余年来粗钢产量、连铸坯产量、和连铸比 从 1970 年到 1990 年的十年间,连铸比由 4.4%上升到 64%,连铸坯年产量由 2600 万吨升到 5.12 亿吨。连铸机数量由 70 年代初的 300 余台增加到 1400 余台。从 表中我们可以看出从 70 年代初至今,世界粗钢年产量基本不变略有微小的波动,但是 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 连铸坯产量得却持续增长,连
19、铸比不断提高,在这期间节省了很多时间能源带来了巨 大的经济效益。应当指出的是在几个产钢大国中,日本连铸发展速度最快。生产能力 或技术水平都已经处于世界领先地位。在 1970 年日本的连铸比还不到 10%,但是到 1985 年日本的连铸比已突破 90%。而工业发达的美国在 70 年代连铸发展任比较慢, 连铸比在 20%以下,这是因为美国拥有较大的初轧开坯能力且不重视连铸技术的发展 运用,建设连铸机较少。到 80 年代,美国人开始重视连铸发展,到 1990 年连铸比已 达 67.10%。前苏联是研究、运用连铸较早的国家之一,而连铸比一直在 10%左右,这 数据远远低于世界平均水平。这是因为它的炼钢
20、设备以平炉为主,不适应连铸生产的 特点,此外它的连铸机立式较多,生产能力低,也影响连铸的发展。 1.2.41.2.4 8080 年代连铸完全成熟时期年代连铸完全成熟时期 80 年代以后,连铸进入完全成熟的全盛时期。从世界范围来看连铸比以每年 4% 的速度稳定增长。表 1.1 为 1981 年到 1990 年世界各国连铸比的增长情况。全世界连 铸比由 1981 年的 33.8%上升到 1990 年的 64.1%,这个数据具有非常重要的意义。它 意味着人类实现了由重要依靠传统铸造转变为依靠连铸技术的飞跃,连铸在浇钢领域 开始占据主导地位。从表 1.1 可以看出,以日本为代表的一些发达工业国家,已接
21、近 或基本上实现了全铸化。以阿根廷、韩国为代表的以市场经济为主的国家,也都具有 很高的连铸比。这一重大技术成就,不但改变了传统的钢铁的生产过程,而且对炼钢 轧钢的生产体系,都将产生重大的影响4。 表 1.1 1981-1990 年世界连铸比(不包括中国大陆) 单位:% 国家 年份198 1 198 2 198 3 198 4 198 5 198 6 198 7 198 8 198 9 199 0 比利时30.633.038.449.560.072.485.888.090.091.7 丹麦95.896.897.499.5100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100
22、. 0 法国51.458.563.866.980.690.193.194.093.794.3 前联邦德国53.551.971.878.979.584.588.088.589.891.3 爱尔兰100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 意大利50.858.568.273.378.684.189.992.994.194.8 卢森堡7.019.424.126.228.334.637.534.233.534.1 荷兰21.231.036.038.739.142.765.035.687.193.4 葡萄牙3
23、8.246.542.539.742.844.246.046.951.454.6 西班牙39.541.945.949.457.061.266.774.486.089.0 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 英国31.839.046.652.054.860.564.970.580.283.6 欧共体平均44.651.658.863.769.575.981.384.187.889.6 奥地利62.477.387.689.693.494.695.795.595.795.9 芬兰91.993.493.594.293.594.494.093.994.097.8 挪威16.029.636.551.455
24、.656.753.953.450.392.2 瑞典66.876.079.779.680.681.883.683.082.385.8 土耳其48.455.763.672.065.777.879.284.682.382.2 南斯拉夫43.247.451.651.853.553.454.761.964.770.2 欧共体以外西欧国家 平均 59.067.172.375.475.078.179.282.282.585.4 西欧国家平均46.253.660.765.370.376.281.083.887.089.0 加拿大32.232.837.438.443.645.849.069.376.176.7
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