2300中板粗轧机 毕业设计.doc
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1、 共 46 页 第 1 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
2、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:
3、 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 4.5接轴强度的计算与结果分析 28 共 46 页 第 2 页 装 订 线 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
4、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 62 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 .
5、46 共 46 页 第 3 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
6、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
7、、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
8、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 4第 6 机架采用小径 、单辊驱动的热连轧机 ,
9、 在大压下的同时实施出口穿水 共 46 页 第 4 页 装 订 线 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 5m 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
10、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 5m 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
11、 。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 816mm、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
12、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
13、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 6070mm。这种高强度钢板的开发基于新日铁的
14、 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 KC
15、LA235、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, 抑制结晶晶粒的成长,大幅度提高了 HAZ 的韧性。 共 46 页 第 6 页 装 订 线 3)桥梁用中厚钢板 JFE 公司通过对超低碳贝氏体钢进
16、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)
17、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 966。 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
18、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 966。 2)优质
19、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 共 46 页 第 7 页 装 订 线 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
20、)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b0+a=1800mmmax 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 23 可知,宽带钢粗轧机辊身长度与直 径之比 L/D2.22.7,所以取 D=1.10m. 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 220 1
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