kz0615010100轧钢生产线设计(优质毕业设计论文

kz0615010100轧钢生产线设计(优质毕业设计论文内容摘要：

轧机参数 轧辊直径： 1200mm； 辊身长度： 2050mm； 轧制速度： 0～ ； 主电机功率 ： 2x2850kw； 主电机转速： 0— 20/30r/min； 最大轧制压力： 30000kN； 最大轧制力矩： 6250kNm。 轧制力的计算 本论文的设计采用热轧钢板轧机平均压力计算公式 ： 热轧钢板轧机的轧制压力，可以采用爱克隆的轧制压力公式计算。 同时，热轧带钢渣机的轧制压力也可采用。 在实际计算时，由于西姆斯公式的计算过程较为复杂，因此一般用她的简化公式。 由于变形区的长度 （即接触 弧水平 投影的长度 l 与轧件厚度 h 的比值） 是左右单位压力的大小和分布的主要因素。 为 乘坐变形区形状系数，其大小反映了接触面（如摩擦力）对轧制件变形区的影响情况。 对于热带钢连轧机 ， 考虑到前后张力对轧制压力的影响 ， 请平均压力为 ： 101 . 1 5 0 . 7 8 5 0 . 2 5 2zzlp h     （ 21） 式中 ： 1z 、 0z —— 为轧机单位前后张力 11z Tbh  （ 22） 00z Tbh  （ 23） lh沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 10 其中 ： 1T 、 0T — 机前后张力（ kg） ； b— 宽度（ mm） ； h— 前后轧件的平均厚度 ； l— 变形区长度 ；  — 变形阻力。 轧制时，轧件与轧辊接触弧上轧制单位压力的总和。 轧制总压力 P 用下式计算： P=pF （ 24） 经过计算后并参考设备许用应力及实际情况 取轧制的压力为 18000kN 轧制力矩的计算 轧制时 ， 乍见在轧制 压力的作用 之下产生塑性变形 ， 与此同时 ， 轧件也给轧辊同样大小但方向相反的作用力 ， 当轧件上作用前后不相等的作用力的时候则轧制力与垂直方向成一个角度。 由此 ， 可以求 出所需的两轧辊上的轧制力矩。 2 2 si n ( )M Pa P R    （ 25） 经过计算并结合实际情况及许用应力后取轧制力矩 M 为 3500kN沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 11 第 3 章 轧辊的相关设计 在轧钢工业的生产中 ， 轧辊的 作用不容置疑。 它直接与扎件接触 并且 与金属作用使之产生塑性变形。 并且 ， 它也是消耗 品， 他在轧钢生产中对产量的提高 、 产品质量的提升 、 降低各项物品的消耗等指标有很大的影响。 轧辊的分类有多种情况 ， 按构造分类可分为两种：应用于轧制板带材料的光面轧辊和应用于轧制型钢线材和钢坯的有槽轧辊 ；按照用途分类可分为工作辊和支承辊。 生产中的的轧辊选用要根据实际的轧制情况进行分析。 图 31 轧辊 图 32 轧辊辊头沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 12 轧辊的工作特点 轧辊在工作时需要承受很大的轧制压力和轧制力矩，而且有时候会有动载荷。 基于以上条件，所以要求轧辊能在高温或温度变化很大的条件下工作。 并且，由于轧 件温度很高而且需要在冷却水作用下工作，所以轧辊在旋转的时候会受到冷热双方面的作用，工农工作条件极为繁重。 经过相关查阅资料，本设计选择平面轧辊。 图 33 轧辊的结构 a— 梅花型辊头 ； b— 扁头型辊头 ； c— 带双键型辊头 ； 1— 辊身 ； 2— 辊颈 ； 3— 辊头沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 13 1 cosg hD a  轧辊的尺寸相关设计 辊身 轧辊的辊身与 轧 件直接接触并使金属产生塑性变形， 它是轧辊的工作部分。 现代轧钢生产对轧辊有很多要求，例如：需要 有很高的强度 ， 足够的刚度 ， 较高的表面硬度和耐磨性 ， 有良好的组织稳定性，以 抵抗轧件的高温影响 等等。 所以，辊身直径 D 是轧钢机的一个重要的参数，这个参数在选择上有多种选法。 轧辊的直径分为两种，即公称直径 D 和工作直径 Dg。 轧辊的公称直径 D 是指轧钢机的节圆直径或齿轮座的中心距。 对轧辊分别由两个电机驱动的初轧机来说，公称直径 D 是按最末道次的轧辊中心矩来计算 ；对于 型钢轧机 来说 以齿轮座的中心距作为轧辊 公称 直径； 对于初轧机则把辊环外径称为公称直径。 型钢轧机以轧辊的公称直径来作为轧机标称的组成部分， 因为型钢品种规格与轧辊辊身直径的大小成正比，辊身直径的数值即可反 映该轧机所生产的品种规格。 但是， 由 于生产不同品种规格所对应的轧辊辊身直径不同，因此通常习惯采用和轧辊辊身直径有一定对应关系而数值保持恒定不变的人字齿轮机座的中心距作为型钢轧机的名义直径。 轧辊的工作直径 Dg 是指轧辊与轧件接触进行变形而直接工作的直径， 在有槽轧辊上是指槽底处直径。 所以，选择轧辊的直径为 1200mm。 轧辊直径选择之后需要满足一定的工作条件： （ 31） 在 轧制过程中 ，因为轧辊表面 的磨损，经过一段时间后 轧辊 的 磨损将影响产品的质量，此时需要对轧辊 进行 重车或重磨。 每次重车 ～ 5mm,重磨量～ ，当轧辊直径减小到一定程度时，就不能再使用了，但可以采用堆焊办法修复以延长轧辊寿命。 一般情况下 轧辊允许重车率用新辊直径百分比数表示：板轧机 3～ 6% 辊身长度的确定 ： 对于一般的钢板轧机来讲辊身长度 L 都由钢板的最大宽度 b 决定： L=b+a （ 32） 沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 14 式中： a— 根据不同钢板宽度选取的余量 ； b— 钢板最大的宽度。 综合各项参 数考量之后，选择辊身长度为 2050mm。 辊颈 在轧钢生产中， 辊颈直径 d 和辊颈长度 l 与 其 轴承的型式和工作载荷有关，辊颈的直径受轴承径向尺寸的限制，而且辊颈与辊身的交界面，往往是最薄弱的环节。 对于本次设计的中厚板轧机而言一般可选辊颈直径为 倍辊身直径。 所以，最终选取的 辊身直径为 600mm。 辊头 辊头的作用是传递轧辊扭矩，其参数根据各个形式而不同。 其中辊头形状最常见的是梅花形 ， 它主要 使 用于转速不高、压下调整量小的轧 钢 机 当中。 本文根据各项情况考量后选择梅花辊头。 轧辊的材料及辊面硬度 轧钢生产已经经过多年 ， 经验积累也越来越丰富。 各种轧钢机轧辊的选材，根据具体情况，还可以根据自己设计的常见形式的造成损伤 的原因 选择 合适的材料。 生产板带 材料时 ，由于产品精度的不断提高，轧制 的 工艺条件越来越严格。 轧辊的质量 好坏对板材的质量，生产率， 作业率 影响非常大。 如果有一个破碎辊，辊面或滚筒表面不耐磨，热裂纹等问题， 就会 使轧辊成本 升高 并继续影响生产。 在轧钢生产中，尤其 是在薄板生产，相当大比例的 费用 是轧辊产生的。 为此，各国都进行了 轧辊材质 ，加工和热处理工艺 的研究。 常 见的轧辊材料 常见的轧辊材料主要有：铸铁轧辊，合金锻钢轧辊，合金铸钢轧辊和半钢轧辊。 （ 1）铸铁轧辊 沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 15 铸铁可分为普通铸铁，合金铸铁和球墨铸铁。 铸铁轧辊不同硬度 是由不同硬度的 铸型得到。 其主要种类有 半冷硬 ， 冷硬铸铁轧辊，和无限冷硬轧辊。 （ 2）合金锻钢轧辊 按我国 Q/ZB6273 标准，热轧和冷轧机轧辊材料有： 热轧轧辊 ： 55Mn 55Cr、 60 Cr MnMo、 60 Si Memos 冷轧轧辊： 9 Cr、 9 CrV、 9 Cr2W、 9 Cr2Mo、 60 Cr2MoV、 80CrNi3W、 8CrMoV （ 3） 合 金铸钢 没有统一的标准，并与电渣重熔技术的发展密切相关，合金铸钢的质量 逐渐提高。 （ 4） 半钢 含 碳量 %~%， 杂质含量低，具有共析钢，成分也添加 Ni， Cr， Mo 加强基础组织，它既有钢的强度和耐热铸铁耐磨性综合性能的优点。 轧辊材料的选择 （ 1）初轧和型钢轧机的轧辊 这类轧辊经常受到冲击载荷且受力较大。 因此，应该要有的强度。 但是，辊面的硬度却又不能过高（ HS〈 35~40）。 所以，主要的材料有 40Cr、 50CrNi、 60 CrMoV、 60SiMnMo 等。 轧制合金钢 适合用含有 Cr、 Ni、 Mo 等合金元素的轧辊。 轧制普通碳钢的粗轧机的机座上常用含 Mn 和高碳铸钢轧辊。 球墨铸铁轧辊的低价格，抗磨损，而且具有高的强度的特点 ， 适用于在 横列式的型钢轧机的第二架粗轧机的机座上使用。 （ 2）热连轧带钢轧机的工作辊与支撑辊 在热轧带钢 四辊 轧机 中，除了 一些粗 轧 机的 工作辊 由于 强度和咬入条件有限 采用 铸钢材料 外，其它各类轧机工作辊的工作特点是 主轴承的扭矩和压力，弯曲应力较小，转速高， 用以 确保工件表面质量的轧辊表面的要求。 因此 ， 工作辊的材料选择依据是辊面硬度 ， 故多采用铸铁轧辊。 一些工业企业使用冷硬铸铁（ C=～ %； Si=～ %； Mn=～ %；Mo≈ %； P≤ %； S≤ %，辊面硬度 58~68）来制作轧辊 ； 还有些 工业企业在粗轧生产线中采用 半钢轧辊，以减缓表面糙化过程 ，然后再布置精轧生产线。 然后，在精轧生产线中采用含 Ni、 Cr 较高的 高硬度铸铁复合浇铸 以使表面形成无线冷硬层，这样来提高辊面的硬度（ HS=75~83）并且也提高了精度。 沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 16 另一些工业企业在精轧部分使用 硬度层很厚、耐磨、使用寿命长 的 高铬铸铁复合浇铸轧辊 来提高精轧的轧制精度。 热连轧带钢四辊轧机 的支承辊所受应力主要为弯 曲应力而且其直径较大。 考虑到这些特点这些辊的材料一般采用 9Cr2Mo、 9CrV 锻钢（辊面硬度 HS=45～50） 来制造。 这些材料中 Cr 占据重要作用。 考虑到大直径系列轧辊的 淬透性 ，所以选择 Cr 合金钢。 在国产的 1700mm 热连轧生产线的镶套支承辊之中， 辊套采取 8CrMoV 或 8Mn2MoV 锻钢 制造， 辊心 采取 37SiMn2MoV 锻钢 制造。 为了保证辊套的高强度 ，国产的辊套常使用 C=～ %、 Ni=～ 3%、 Cr=～%、 Mo=%的合金铸钢 铸造而成。 此外，也有的工业企业的棍套是有铸钢或铸铁制成 的。 （ 3） 冷轧带钢四辊轧机的工作辊和支撑辊 冷轧 生产机组 四辊轧机 的 工作辊、支撑辊 所受的 压力 打 ，轧制速度 高 ， 且有 高质量的轧辊表面要求。 所以，其对辊身强度及辊面硬度都有很高的要求。 在 中国， 9Cr2W、 9CrV 锻钢 等这些材料常用来铸造冷轧工作辊。 而国外的轧辊近年来 使用复合铸钢材料制成，这种材料的 辊心强度、韧性好 并且辊面的硬度高、耐磨。 所以，我国的材料仍需改进以跟进先进制造的脚步。 （ 4） 叠轧薄板轧机轧辊 叠轧薄板轧机轧辊 工作在 400~450℃之间，轧辊的表面比较光滑，轧制的压力较大。 所以，该轧辊的硬度要求较高 ，多用 冷硬球墨铸铁 浇铸成轧辊。 参考上述各个资料并汇总，本文的轧钢生产线中的轧机为二辊热轧机，由于没有支承辊导致轧辊需要有足够的强度和硬度。 综上，本次设计采用半钢作为轧机轧辊的材料。 沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 17 图 34 轮式离心铸造机 1— 电机 ； 2— 主动轴 ； 3— 拖轮 ； 4— 铸型 ； 5— 轴承 ； 6— 浇口小车 沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 18 轧辊的强度验算 轧辊 的性质 决定整个轧机的负荷能力。 它属于消耗性零件，直接承受轧制压力和转动轧辊的传动力矩。 他的安全性在轧机的整体中是最小的。 轧辊需 要有足够的抗弯曲，扭转，接触应力的能力来保证产品的高产、质优、消耗低。 在实际生产中影响轧辊复合的因素有许多。 所以，本文采用静强度进行计算，并且将其他影响因素归入轧辊安全系数中。 在计算中，对轧辊计算弯曲应力，对传动端辊头计算扭转强度，对辊颈计算弯曲应力和扭矩强度。 下图为轧辊受力的简图： 图 35 轧辊的受力简图 沈阳工业大学本科生毕业设计（论文） 19 轧辊强度的计算方法 （ 1）辊身的强度计算。