1450VC轧机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 目 录 摘 要 . . 2 1绪论 . 3 . 3 . 4 机的特点 . 7 观 机的研制与应用，大体可分为下述三个阶段： . 9 2 设备主要参数及计算 . 12 能参数 . 12 料：热轧酸洗低碳钢带卷、紧卷，每卷焊缝不多于一个 . 12 品 . 12 辊可逆式 机 . 12 制力的计算 . 12 制压下规程的制定 . 13 制力计算 . 13 制力矩的计算 . 19 3 六辊可逆式 . 23 机主要技术参数 . 23 系尺寸： . 23 下及各部分油缸性能 . 23 轧制线调整装置 . 24 架主要尺寸 . 24 逆式六辊 机结构说明 . 25 架 . 25 辊轴承 . 25 4 辊系受力分析 . 27 系受力分析 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 工作辊受力分析 . 27 间辊受 力分析 . 28 动摩擦力臂 m 的计算 . 29 . 31 5 轧机主要零部件强度校验 . 33 . 33 作辊轴承 . 33 撑辊轴承： . 34 . 35 作辊强度校验 . 35 撑辊强度校核： . 37 辊的接触应力校验 . 38 6 机架的强度和刚度计算 . 40 架机架材料及许用应力 . 40 . 40 . 43 7 中间辊 轴向的 计算 . 45 间辊轴向抽动 距离 S 的确定 . 45 间辊轴向抽动力： . 45 辊力得确定 . 46 结 论 . 47 致 谢 . 48 参考文献 . 49 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 随着现代工业的发展，对金属板形的要求越来越高。尤其对于提高产品的板形精度和改善边部减薄的渴望十分强烈，而这恰恰是普通四辊轧机所存在的严重问题。因此采用新的技术和方法来满足上面所提到的 需要是十分必要的。 机是目前生产优质板材产品的理想的先进设备之一，它采用了中间辊移动和支撑辊弯辊技术，可以有效的改善和提高板形精度。 通过对设计方案的选择，力能参数及其它重要参数的计算，使轧机生产出来的产品达到了国家标准和设计要求。并且同时进行了结构设计和轧辊零件的设计，使结构更加合理，并且突出了 辊可逆式冷轧机的作用。 关键词： 六辊可逆式冷轧机 ； 板形精度 ； 边部减薄 ； 中间辊横移 ； 支撑辊弯辊 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 he of as of it is be in is to to is of of By by it of C 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 绪论 辊轧机的板形控制问题 随着现代工业的发展，特别是仪器、仪表、电子、电视技术和国防尖端工业需要，对金属扳带材精度要求日益提高。因此国内外都在努力探索提高薄扳板形，板厚等轧制精度的新途径。 带材的质量通常指板形及纵向厚差，横向厚差三 方面的精度，但是板形及板厚精度是受轧辊弹性变形、轧辊凸度、轧辊受热条件、轧辊磨损、原始带钢条件等多方面复杂因素的控制影响，且极难控制。在目前应用很多的轧机中，以四辊轧机为例，一般采用：磨削工作辊凸度，必要是磨削支撑辊，液压弯辊，沿工作辊辊身在带钢宽度上分段冷却，以达到辊缝形状与所轧制胚形状相适应的目的。可是由于上述影响原因都是连续变化的，而以上所采取的措施又只能控制特定的板形，或是存在极大的缺陷，而效果不是很令人满意。例如，在普通四辊板带轧机上，采用了液压弯辊技术后，大大改善了板形与厚差误差，但由于在轧件宽 度外侧，因受支撑作用，有一附加弯辊力距附加在工作辊上（图 1），因此大大改善了板形与厚度误差，工作辊挠度，则使弯辊工作辊挠度，则使弯辊作用受到了支撑辊约束。因此，工作辊弯曲效果没有集中到轧辊中央部位，影响弯辊效果。而对于没有弯辊装置的四辊轧机，质量问题就更大了。 图 1、支撑辊挠度 2、工作辊挠度 3、板材 4、工作负荷 5、弯辊力 A：不应有的接触部分 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 在带钢的纵向厚度精度控制方面，由于厚度自动控制技术发展，液压压下装置的出现和成功运用，而得到了较为满意的解决，但在板材横向 厚度及板材平直度控制方面，还是今天板带材生产中突出的技术问题。 板形是指板带材中性面偏离平面的程度，从内部看，是指带材内部残余应力沿横向不均匀分布的程度。控制板形主要通过控制横向厚差来实现。在以前，主要采用了诸如轧辊原始凸度，用热因素控制轧辊凸度，在连轧机组中负荷合理分配等技术，但这些技术或多或少存在着调节小，调节效率低等问题，仍然不能满足生产的需要。 辊 机的出现极其机构原理 经过多年的努力后，在板形控制方面真正有了重大突破的是日本日立制作所研究的 机，即 于该机具有优异的凸度和板形控制能力等一系列的优点，因此受到普遍重视，代表了现代轧机的一个方向。 六辊 机是在四辊轧机基础上作了很大改进，在工作辊与支撑辊间安装了可作轴向移动的中间辊，结构如图 2 所示。此类轧机轴线在同一平面内，用液压缸驱动中间辊，目的在于增强辊系抗弯能力，中间辊移动量由所轧制的轧件宽度而定，辊端部位置可根据板材宽度位置来调节。这样工作辊在轧件宽度外侧的区域不接触支撑辊，所以工作辊不受支撑辊端部弯曲力矩的影响，从而减少了工作辊的挠度，达到板形良好的目的。对液压弯辊轧机 工作辊的弯曲收到了显著的效果，即使用初始凸度为零的工作辊轧制最大宽度的板材，也能得到平直的板形。图 3 表示六辊 机工作原理图。 图 2 六辊轧机结构示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 1、机架 、下支撑辊 、下中间辊 、下工作辊 、下支撑辊轴承座 、下中间辊轴承座 、下工作辊轴承座 14、油缸 图 3、六辊 机工作辊原理图 日立制作所已研制出的 机有如下几种形式：移动工作辊的四辊 机、移动中 间辊并弯曲工作辊的 机、移动中间辊并弯曲支撑辊的 机以及移动中间辊、工作辊并弯曲工作辊的 机。由于均采用了移辊装置，由板材端部到工作辊外侧不受支撑辊限制，所以当轧制负荷发生变化时，板凸度依然稳定，同时由于轧辊移动不仅可以进行板凸度控制，而且弯辊效果亦起到有效作用，使最佳板凸度控制性得到发展。 在六辊 机的基础上，增加中间辊弯曲，即成为六辊 机，即机不仅具有 机的多有特点，还具有其自身特点。在六 辊 机上，只有工作辊可以弯曲，往往在板形精度上不够精确，而 机，在弯曲工作辊的基础上附加弯曲中间辊，使工作辊中间辊配合更加紧密，并减小弯辊力，因此 机使板材形状，凸度得到复合修正，且效果大，边部损耗降低， 极适合冷轧带钢轧机。六辊 机的工作原理图见图 4。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 4、六辊 机工作原理图 在研究横向厚度控制时，考虑横向厚差方程。 h = 式中：材中心处厚度 材边部厚度 A：系数 C(x):工作辊的凸度 横向厚差控制的目的是要使横向厚差小，从而保证带材平直及良好板形。由上式可知， 要大， 要小，才能保证 h 小，其中 大是保证带材板型稳定的 条件， 越大越好，弯辊力横向刚度 小，可以保证带材板型的调整范围广和可调性好。也就是利用比较小的弯辊力即可适应轧制力范围变化的要求。由于四辊轧机工作辊和支撑压扁值较大，即使增加支撑辊直径也不能减少工作辊挠度，因此轧机负荷变化所引起 很难提高。带材板形不仅随轧机负荷变化而变化，控制板型稳定性差。又在四辊轧机中存在附加弯距，工作辊受支撑辊变形悬臂弯曲作用产生 附加弯曲变形，工作辊变形值远远大于支撑辊变形值。因此弯辊力所引起 较大，不能有效的发挥弯辊力调整板形的作用。 机在此基础上增加了可以轴向移动的中间辊，并且弯曲中间辊和工作辊，而且具有横向刚度无限大、弯曲刚度小的特点。在一定的中间辊移动量及最佳弯辊力下，存在着一个与轧制力无关并能获得平直板形的横向刚度无限大的状态。 ()ph h A c 轧 横 座 横买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 机的特点 由于 机具有以上特性，在实践生产中有着重大意义。 机具有大压下量轧制，工作辊径小，不要求轧辊原始 凸度，但其轧辊凸度可以控制的能力，结果改善了质量，提高成品率和生产率，节省了能源。 机具有以下特点： 1、 改善板形 机具有良好的板形控制能力，利用调整中间辊，工作辊弯辊力和中间辊移动量以求得最佳板形。 机可以找到自由控制点，在自由控制点上的弯辊力为最佳弯辊力，同时不论轧制负荷如何变化，控制板形的最佳轧制力与移辊量不变，即可获得最佳板形。 机平直度 1%，比四辊轧机小。 2、 降低弯辊力： 实际生产表明， 机由于中间辊移动，工作辊弯辊力比四辊轧机要小。而 机采用弯曲中间辊、工作 辊，联合作用弯辊力更小，从而使弯辊力调整板形范围扩大。 3、 可采用较小的工作辊直径即实现大压下轧制： 研究表明，最小工作辊直径与轧制最小板厚，工作辊强度、刚度、咬入条件及轧制时带材板形有关。四辊轧机存在有害部分，弯辊力增大产生复合延伸。 机避免产生复合延伸的最小工作辊直径由横向刚度无限大条件来决定，可以采用较小工作辊直径实现大压下量轧制，并实现减小道次，在轧制中减少机架数目。 4、横向刚度无限大 实践证明，改变 机中间辊位置可改变最佳弯辊力，当中间辊处于某一位置时，其弯辊力与轧制负荷无关，无论轧制条 件怎样变化，弯辊力不变，板形是平直的，这时轧机横向刚度无限大。这点表明，轧机具有较高的修正能力。 5、 边部减薄量，提高带材收得率 中间辊移动，可以减少工作辊弯曲变形及压扁变形，从而可以采用直径较小的工作辊，改善板形，减少边部减薄，既减少切边量，又减少带材中部因超厚造成的材料浪费，使带材收得率得以大大提高。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 6、 提高生产率 轧机生产率的高低取决于轧机本身的能力，并受到卡钢、断带处理能力及换辊作业等操作性能的影响。 机具有如下优点，使得其生产率较普通轧机有较大提高。 高下率轧制 由于 机可采用小工作辊直径 并实现大压下量轧制，可以大幅度减少轧制道次，提高生产率，并降低轧机辅机运转费及轧制油消耗。 减少断带 轧制过程中出现断带现象，主要原因有两点：即在轧制硬质材料时，材料加工硬化程度逐渐加重，导致裂边引起断带；在轧制普通碳钢时，主要取决于酸洗机组中剪切机切刃的锋利程度，剪刃不够锋利，容易产生裂边，造成冷轧断带。 机在轧制硬质材料及薄带钢时，最后几个道次中间辊向带材边外侧移动，使其具有轻微边部延伸轧制，可以成功的克服裂边，避免断带事故。 提高轧机作出率 影响轧机作出率提高的主要原因有板材宽度改变受生产计划方 面的约束，以及工作辊原始凸度的控制，前者是由于在可逆式轧机上轧制新产品时，从第一道次到末道次均在同一轧辊上进行，在第一道次，经剪断的带钢边部很锋利，常把表面划伤，这个伤痕又会转刻到支撑辊上，反过来对工作辊造成不好影响。在 机上，中间辊表面硬度高达支撑辊表面硬度高很多，故不必担心将其划伤。如果出现划伤工作辊的情况，只要更换工作辊即可，从而缩短换辊时间，大大缓和了生产计划周期，扩大改变轧板宽度的自由度，提高了轧机作业率。对于工作辊的原始凸度的控制问题， 机便用平轧辊，不必像四辊轧机那样对不同 板宽选用不同原始凸度的轧辊，而且一种标准轧机即可适应任何板宽的轧制机动性大，免除了麻烦的轧辊的预加工、维修，大大减少了备用轧辊数量，节省了轧辊跨占地。 提高后步工序生产率 机轧制的板材具有良好形状，在后步工序中穿带性好，有助于生产率的提高。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 7、 节能 降低轧制功率 机采用小直径工作辊进行轧制，因此需要的轧制功率小。与四辊轧机比较， 机可节能 20% 冷轧前后诸工序的节能 利用 机可实现大压下率轧制这一特性。可增大冷轧配料厚度，收到多方面效果。 A 减少热连轧机中精轧机架数目，降低动力 消耗，减少投资。 B 减少热轧中温度损失，热轧带卷精整温度容易得到保证。 C 增大冷轧配料厚度可减少酸洗机组中带材酸洗面积，降低酸洗液使用量，并节约加热，酸洗液所需的蒸汽量。 省去冷轧后中间退火工序 在轧制硬质轧材时，随着轧制道次的增多，材料加工硬化严重，四辊轧机不仅很难轧出具有良好板形的薄带材，而且由于产品裂边现象，往往导致断带事故发生。因此，目前在冷轧带钢生产中，冷轧后带钢必须退火，但是由于 机轧制道次少，且能在保证良好板形的前提下有效的抑制裂边现象的发生，而材料的加工硬 化程度在未达到需要退火处理界限时，已完成轧制，因此对某些产品不再需要进行退火处理。省去中间退火工序，仅可以显著提高生产率，而且还可以节省中间退火处理工序所必须的设备投资及燃料消耗。 观 机的研制与应用，大体可分为下述三个阶段： 1、 准备阶段： 根据目前对附加弯距的分析，科研人员首先考虑，验证了附加弯距的作用及消除附加弯距的作用。他们采取了如图 5 所示双阶梯支承轴。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 5、双阶梯支撑轴 采用双阶梯轴后，使板宽范围之外 B 部分工作辊及支撑辊脱离接触，附加弯距消失， 减弱了压力波动对板形的影响，提高了轧机横向刚度，增强了弯辊效果。 2、 实验轧机实验阶段 1972 年，日立制作所研制的实验 机交付使用。该轧机在普通四辊轧机基础上在工作辊和支撑辊间安装了可以轴向移动的中间辊，上、下中间辊横向移动方向相反，中间辊使支撑辊与工作辊脱离接触，防止了附加弯距的产生。中间辊横向移动，可以任意改变接触带长度，适应了不同宽度产品。 在实验轧机上进行了以下几项实验： A 确定 机板形调整能力； B 验证中间辊横移调整板形的有效性； C 观察 机液压弯辊能力； D 测取 机横刚性，证实无控 制点（ 在，即横向刚度无限大。 3、 生产应用阶段 现在已投产的 机，多为四辊轧机改造而成，方法一般有两种： A 工作辊和支撑辊保持不变，增加中间辊，重新制造机架； B 机架不变，重新配制辊系，根据产品选择工作辊。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 由于工作辊与带材直接接触，直径选择不当，会使带板发生复合延伸，影响产品表面质量与板形，支撑辊直径按轧制负荷大小来决定。根据工作辊、支撑辊直径确定中间辊直径。 四辊轧机改为 机后 板形好，边部减薄小，平直度 1%； 边部减薄量减少，在减离板边 20测减薄量由 2%减少至 1%； 采用支 撑辊，中间辊偏心补偿技术，厚度变动量减少。 根据资料统计，日本日立公司研制成功的六辊轧机发展很迅速，除用于单机架可逆式冷轧机，平整机外，还广泛用于宽带钢冷连轧，热连轧机组。 在板形控制上有了重大突破，取得令人满意的效果。目前投产的 机已达 85 套之多。 机这几年发展进一步说明， 机已得到国外公认，是比较有发展的新型轧机， 机不仅能新建，而且还适应于四辊轧机的改造，这一点对 机在我国的发展极其有利。而本次设计的 机（万能凸度轧机）更能全面的控制平整度。 机不仅中间辊可以轴向 移动，而且工作辊、中间辊正反向弯曲，其最小工作辊直径比 机小。因此， 机采用工作辊力、中间辊弯辊力和中间辊移动量三个基本参数来控制板形。同时，由于中间辊调整到加工带钢宽度位置，所以沿带钢宽度轧制力分布很均匀，故较 机优越。 机不但具有 机所具有的板形的控制能力，可进行高精度板形控制， 机在应用于轧制广幅、薄板材，硬质、高压化的轧材方面可获得优越效果，是一种很有发展前途的轧机。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 2 设备主要参数及计算 能参数 料：热轧酸洗低碳钢带卷、紧卷，每卷焊缝不多于一个 抗拉强度： 460服极限： 350 度： 度： 8001300卷直径： 6 1 0 / 9 0 0 1 8 0 0 卷重： 300 产品 厚度： 度： 8001300卷直径： 5 0 0 / m a x 1 8 0 0 辊可逆式 机 轧制速度： 0720m/作辊直径： 3 5 0 3 9 0 中间辊直径： 4 5 0 4 9 0 支撑辊直径： 1 3 0 0 1 3 9 5 辊身长度： 1450大轧制力： 21000动电机（ 3400 850制力的计算 本节仅以来料厚度 品厚度 钢板轧制为例计算。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 制压下规程的制定 根据 机的特点，可以实现大的压下以减少轧制道次，同时由于其优秀的板形控制能力，可以有效的防止加工过程中出现的裂纹等缺陷。故在轧制过程中省去了中间退火工序，节省能源。 根据延伸率参考四辊轧 机的有关数据，制定压下规程如下： 1 2 3 4 5 .1 i% 40 35 30 20 9 其中：i=对数延伸率分配的系数 i=iH/ i 道次的延伸率 E = ：总延伸率 1H，料厚，末道厚 制力计算 本次设计采用计算冷轧薄板轧制力常用公式 式，并分别用考虑弹性压扁和不考虑弹性压扁两种情况加以比较。 式计算单位压力有以下两个假设： 1、近似的将薄板的冷轧过程看作是平行平板的压缩； 2、假设接触表面符合干摩擦定律。 第一道次： 由经验公式： S=代入数据 S=钢张力按经验公式计算： T=S =SK K=h 1纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 式中： N） 0K=K=0 M P 式中：01不考虑弹性压扁 5 式中： l ：不考虑弹性压扁时接触弧长度 1 5 6 . 2 3 8 8 . 3 6 7 2 . 3 022S M P a 01 2 . 5 1 . 5 222 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 按 式 由塑轧 中，图 10 式中 l ：考虑轧辊弹性压扁时变形区长度 M P )(3222 M P 22 1 401 当不考虑轧辊弹性压扁时的轧制力 7 3 1 . 9 5 1 0 0 0 1 3 . 9 6 1 0 1 7 ( )P P b l t 当考虑轧辊弹性压扁时的轧制力 7 3 1 . 9 5 1 0 0 0 1 5 . 5 6 1 1 3 3 . 6 ( )P P b l t 第二道次： S=624K=K=e x p 1( 2 ) ( ) 0 8买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 M P M P 1 9 5 查塑轧图 10 若不考虑弹性压扁，轧制力 若考虑弹性压扁，总轧制力 第三道次 S=668K=K= P 01 1 1 7 . 6 32 01 1 . 5 0 . 9 8 1 . 2 422m m 22( ) 0 h3 0 . 0 5 52 ( 2 ) 2 2 . 1 5 3 1 0 ( 1 . 1 5 6 2 4 1 1 7 . 6 3 )1 . 2 40 . 0 6 4y a 0 22( ) ( )9 7 5 . 7 72买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 M P 1 9 5 查曲线得 当不考虑轧辊弹性压扁时的轧制力 当考虑轧辊弹性压扁时的轧制力 第四道次 S=K=K= P 72 4 800 M P 66811 01 1 5 1 . 9 72 M P a 01 0 . 9 8 0 . 6 9 0 . 8 3 522m m 22( ) 0 . 2 4 4lZ h3 0 . 0 5 52 ( 2 ) 2 2 . 1 5 3 1 0 6 1 6 . 2 30 . 8 3 50 . 1 7 5y a 0 522( ) ( )8 2 7 . 1 42 P 01 1 5 7 . 7 82 M P a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 5 由曲线查得 当不考虑轧辊弹性压扁时的轧制力 当考虑轧辊弹性压扁时的轧制力 第五道次 S=K=K= P M P 42 6 511 5 01 0 . 6 22m m22( ) 0 . 2 1 4lZ h3 0 . 0 5 52 ( 2 ) 2 2 . 1 5 3 1 0 6 3 9 . 5 7 50 . 6 20 . 2 4 4y a 22( ) ( )8 7 8 . 9 82 P 0 01 0 . 5 2 52m m01 1 8 2 . 22 M P a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 由曲线查得 当不考虑轧辊弹性压扁时的轧制力 当考虑轧辊弹性压扁时的轧制力 制力矩的计算 3 0 . 0 5 52 ( 2 ) 2 2 . 1 5 3 1 0 6 1 7 . 4 50 . 5 2 50 . 2 7 9y a 22( ) 0 . 1 0 7lZ h22( ) ( )8 1 7 . 82 P 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 轧制时，轧件在轧辊压力的作用下产生塑性变形，与此同时，轧件也给轧辊以同等大小，方向相反的作用力，当轧件上作用有前后不相等的张力时，则轧制力与垂直方向成一个角度，如前图所示，偏移角度为， s o o ss )2(2 10 P ),(2 10 当0T1 为负。 咬入角 力臂系数 取 上式中 ：过合力作用点的半径与轧辊中心连线的夹角。 由图可以求得作用在两轧辊上的轧制力矩。 )s i n(22 由轧件水平方向平衡 得 10s 2 s i n c o s 2 c o s s i R P R 由于 、 角较小，可以近似看成 =1 ， =1 ， = = )2(2 10 )(210 式中： R：工作辊公称半径 P：轧制力 h ：绝对压下量 01s 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 ：力臂系数 01,，前张力。 下面计算各个道次得轧制力矩： 第一道次： 第二道次： 第三道次： 第四道次： 3031335 6 . 2 3 1 0 0 0 2 . 5 1 0 1 4 . 3 4 ( )8 8 . 3 6 1 0 0 0 1 . 5 1 0 1 3 . 5 ( )2 1 1 3 3 . 5 1 9 5 1 0 0 . 3 5 0 . 0 7 1 9 5 1 0 ( 1 4 . 3 4 1 3 . 5 )1 1 ( ) 30313