机械毕业设计（论文）-包钢薄板厂连铸机大包回转台电液比例控制系统【全套图纸】 .pdf

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） i 目录目录 摘要1 abstract.2 第一章：绪论.3 1.1铸钢技术的发展概述.3 1.1.1国内外连铸技术的发展及我国与世界连铸技术的差距3 1.1.2连铸机的类型7 1.2 连铸车间工艺及设备、 综合评述钢包回转台15 1.2.1连铸工艺流程15 1.2.2连铸生产设备17 1.3各类连铸机钢包回台的形式和特点.18 1.3.1单驱动式钢包回转台18 1.3.2两臂可各自单独旋转的回转台18 1.3.3两个转臂可单独升降的回转台19 1.3.4环形轨道式回转台20 1.4钢包回转台的工作特点.20 第二章：初步确定方案20 2.1 已知条件20 2.1.1 设计题目.21 2.1.2 技术参数及性能.21 2.2 方案的总体布置形式21 2.3 回转台具体部件设计方案的确定21 2.3.1 钢包旋转驱动方式.21 2.3.2 锁紧方式.22 2.3.3 钢包盖的升降装置.23 2.3.4 长水口机械手动作方式.23 2.3.5 钢包升降驱动方案.24 第三章：回转功率的计算及电动机的选取24 3.1 钢包回转功率的计算25 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） ii 3.1.1 基本数据的计算.25 3.1.2 情况 i 的回转功率计算27 3.1.3 情况 ii 的回转功率计算28 3.1.4 情况 iii 的回转功率计算.30 3.2 电动机和气动马达的选择31 3.2.1 电动机的选择.31 3.2.2 马达的选择.32 3.3 减速器的设计32 3.3.1 确定减速器的结构.32 3.3.2 各级减速传比的确定.32 3.3.3 各级减速齿轮动基本参数的确定.33 第四章：回转台主要构件分析38 4.1 对回转臂进行分析38 4.2 滚柱回转支承38 4.2.1 径向滚柱的分析.38 4.2.2 轴向滚柱的分析.41 4.3 地脚螺栓设计与计算42 第五章：销齿传动的设计与计算44 5.1 销轮轴转矩的计算45 5.2 选材及许用应力的确定45 5.3 销齿直径的确定46 5.4 校核齿轮弯曲强度47 5.5 确定尺寸47 第六章：液压系统的计算与设计48 6.1 液压系统主要参数计算48 6.1.1 初选系统压力.48 6.1.2 计算液压缸的主要结构尺寸.48 6.1.3 计算液压马达的排量.49 6.1.4 计算液压执行元件实际工作压力.49 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） iii 6.1.5 选取升降液压缸.49 6.2 制定系统方案和拟定液压原理图51 6.3 液压阀的选择51 6.4 油管内径的选择52 6.5 确定油箱的有效容积52 6.6 液压系统性能计算52 6.6.1 验算回路中的压力损失.52 1）沿程损失52 2）局部压力损失53 6.7 称量传感器的形式选择与容积计算54 6.8 提升液压缸球绞应力计算54 第七章：设备操作安装与维修55 7.1 大包回转台的操作55 7.2 一些设备的安装55 7.2.1 滚柱旋转轴承的安装与维修.55 7.2.2 提升缸的安装与拆卸.55 7.3设备维修.56 结束语57 参考文献58 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 1 摘摘 要要 钢包回转台是现代连铸生产中的主要设备之一，它的作用是支撑和运载钢 包，实现多炉浇注。旋转台上有两个用来支撑的 u 型支撑臂，每个 u 型支撑臂 的叉口上安装有两个受包座，在每个受包座下装有称量用的称量传感器，用以显 示钢水的质量。为给钢水保温，旋转台上方的立柱还装有钢包加盖装置，它可以 单独旋转和升降。 此次设计任务是以包钢连铸车间现有的钢包回转台为例进行设计， 主要介绍 了蝶式旋转式钢包回转台的设计过程，设计内容包括： 1. 连铸设备和技术的国内外发展，以及连铸以后的发展前景。 2. 钢包回转台的结构形式及尺寸的确定。 3. 电动机、减速器、气动马达、回转轴承、称量装置液压缸的选择与 计算。 4. 支撑回转臂的设计：包括支撑臂上焊接件材料的选择，回转支承臂 的受力分析及强度校核。 5. 旋转台地脚螺栓、加盖装置的设计和计算。 设计的钢包回转台在理论上可以满足现场的要求，但由于现场经验的不足， 旋转台是否真正能够满足要求，还有待进一步论证。设计过程中所用的思想和方 法，对连铸钢包旋转台有借鉴之处。 关键词关键词：钢包旋转台 连铸 支撑臂 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 2 abstract the ladle turret is one of the main casting equipment in the modern time，its main effect is support ladle and carrying ladle to realize the multiple ladle continuous casting. the ladle turret include a u- shaped arm include a ladle receiver， each ladle receiver includes a weight sensor ，it is provider for showing the quality of the molten steel。in purpose of protect the heat of molten steel，there install a ladle cover which can be raised and lowered independently of the other. the assignment of this design take example of ladle turret in bao gang sheet plant，it mainly introduce design process of whole rotary type ladle turret，its content include： 1. the development of continue casting in our country and foreign， and the development prospect of continue casting in the future. 2. determining ladle turrets structure and size. 3. choice and calculation of electromotor、deceleration machine、 pneumatic motor、rotatable bearing、weighting system. 4. the design of supporting arm: include choice of weldments material and force analysis and strength check of supporting arm. 5. the design of anchor bolt and cover. although the ladle turret can meet the requirements of the requirements of the site in the theoretically，because lacking of field，whether can meet the requirements of the site still needs future demonstration。the method which is used in the process 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 3 of design can be regarded as references. key words: ladle turret; continue casting ; supporting arm 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 4 第一章绪论第一章绪论 1.1 铸钢技术的发展概述铸钢技术的发展概述 1.1.1 国内外连铸机术的发展及我国与世界连铸技术的差距国内外连铸机术的发展及我国与世界连铸技术的差距 把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生 产工艺过程叫做连续铸钢。连续铸钢是一项节能工艺，它具有降低能量消耗、节 省工序、缩短流程、 提高金属收得率、生产过程机械化和自动化程度高、钢种 扩大、产品质量高等许多传统模铸技术不可比拟的优点。自从 20 世纪 50 年代， 连续铸钢技术进入工业性应用阶段后，不同类型、不同规格的连铸机及其成套设 备应运而生。20 世纪 70 年代以后，连铸技术发展迅猛，特别是板、方坯连铸机 的发展对加速连铸技术替代传统的模铸技术起到了决定性作用。 连铸坯的吨数与总铸坯(锭)的吨数之比叫做连铸比，它是衡量一个国家或一 个钢铁企业生产发展水平的重要标志之一，也是连铸设备、工艺、管理以及和连 铸有关的各生产环节发展水平的综合体现。1970 年至 1980 年，世界平均连铸比 从 4.4发展到 28.4，中国的连铸比从 2.1发展到 6.2；至 1990 年，世界和 中国的连铸比分别发展到 62.8和 22.4；到 2001 年，又分别发展到 87.6和 92.0。2003 年，中国连铸比达到 95.3左右，估计世界平均连铸比 2003 年接 近 90。 从统计数字可以看出， 中国的连铸技术在近 10 多年内得到了迅速发展。 世界连铸技术的发展及我国存在的差距世界上有许多连铸技术实力较强的 公司，如西马克德马格、奥钢联、日本 jsp 公司、达涅利(包括戴维)公司等。以 板坯连铸机为例，西马克德马格公司从 1962 年至 2001 年新设计和改造板坯连 铸机共约 370 台；奥钢联从 1959 年至 2000 年新建和改造板坯连铸机共约 181 台；日本 jsp 公司截止 2001 年新建并改造板坯连铸机共约 150 台；达涅利的戴 维公司也设计了 10 多台连铸机。2001 年末，世界上共有各类投产的板坯连铸机 约 550 台 800 流(有一些是重复改造的，按估计值未计入)。截止到 2002 年底， 中国共有 551 台(1749 流)连铸机，其中板、方坯连铸机分别为 101 台(130 流)、 429 台(1564 流)，圆坯、异形坯连铸机分别为 20 台(52 流)、1 台(3 流)。这些统 计中，绝大部分连铸机是立足于中国国内设计制造的。 我国加入 wto 后，人才、知识、科技与经济的全球化趋势越来越清晰地展 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 5 现出来。由于历史及其他各方面原因，国外先进技术和管理方式显然具有竞争优 势。近几年，我国经济发展较快，冶金企业投放的技改资金比较大，新上项目很 多，连续铸钢项目也较多，但连铸机设备和技术大部分还是靠引进。我国薄板坯 连铸连轧已经引进了将近 10 条生产线；从 2000 年开始，我国先后全部引进或引 进核心部位设备与技术的常规板坯连铸机共有24台27流， 还有继续引进的趋势； 中薄板坯连铸机、异型坯连铸机全部引进；大方坯连铸机也有引进的倾向。其原 因主要是我国连铸技术与国外先进水平还存在一定差距。以板坯连铸机为例，主 要表现在： 板坯连铸机本体设备的四个关键设备明显落后于国外。结晶器国外已采用 紧凑式结构，我们还是老式的带外框架的结构；国内外新投产的板坯连铸机几乎 全部采用液压振动装置，而我们还有许多新上的是机械电机振动装置；零号扇形 段国外能够液压远程调辊缝，而我们还是液压垫块式结构；扇形段国外均能够液 压夹紧、远程调辊缝和动态轻压下，而我们还是垫块式的停机调辊缝结构。 除以上四大设备与国外相比存在一定差距外， 配套设备中许多小的地方也存 在不同程度的差距。 液压系统、电气控制系统也在某些方面存在差距。 连铸生产应用软件差距最大。 国内技术资源不能有效整合。 就连铸技术本身的发展，国内专家有以下看法： 新材料是钢铁工业的永远追求进入 21 世纪后，以高新技术为先导的“产业革 命”在材料领域出现了一些令人瞩目的新现象，神奇的纳米材料可能孕育着社会 经济的巨大变革，新材料是高新技术的基础。在材料工业的传统产业中，尽管有 色金属及合金、陶瓷材料、塑料、复合材料的发展在一定程度上取代了钢材，但 钢铁工业在国民经济、军事方面的支柱地位仍然是不可动摇的，钢材仍然被公认 为是 21 世纪一种主要的建筑与工程材料。21 世纪，全球经济将持续增长，对钢 材的需求量也将继续增长。增长的同时，钢铁工业必须从“产量型”向“品种型”、 “质量型”转变，如开发生产低合金高强度钢、优质合金钢、超级合金等新钢种。 生产具有高洁净、高均匀性、超细晶粒的新一代钢铁材料会成为有实力的钢铁企 业追求的目标，谁掌握了这些生产技术，谁的产品就会有更多的市场占有率。连 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 6 续铸钢是钢铁工业生产中的一个重要工艺环节， 目前连续铸钢已经能够浇铸绝大 多数钢种，新材料的试制与开发对连铸工艺和设备将会提出更高的要求。产品质 量是连续铸钢的命脉随着经济和社会的发展， 连铸产品的质量将成为市场竞争的 焦点之一。客户已经不满足“合格产品”这一理念，谁的产品质量更高、更好，谁 就能在竞争中立于不败之地。 例如汽车用深冲钢板， 钢中c+p+s+o+n+h 总和不大于 0.01。作为连续铸钢，就是要提高无缺陷坯的比率，在连铸工艺、 设备和生产操作等多方面下功夫。 连铸产品合格率不仅仅取决于连铸机本身，由于连铸工艺的特殊性，需要进 行浇铸的钢种往往对钢水的成分、夹渣、气体含量、温度有一定的要求。因此， 连铸前工序的炉外精炼技术从 20 世纪 80 年代受到连铸工艺的重视之后，在 90 年 代 已 成 为 必 不 可 少 的 手 段 。 如 超 铁 素 体 不 锈 钢 00cr26mol 要 求 c+n0.015；油气管线用钢n0.005、s0.001；轴承钢o0.001。 如此之高甚至更高的质量要求必须依靠炉外精炼技术来实现。 新建的板坯连铸机 一般根据所生产的钢种都考虑了完善的炉外精炼措施， 而老连铸机的改造将会把 炉外精炼作为首要的改造因素，以便给连铸机提供合格的钢水。炉外精炼可提高 生产率、降低能耗、提高连铸坯和钢材质量、提高成材率、降低废品率等。对不 同钢种、不同规模、不同轧材配备不同的炉外精炼技术必将得到更多的重视。 连铸技术发展应关注的问题近终形和传统断面的板坯连铸机各有千秋很多 人把薄板坯、中厚板坯连铸机也称作近终形板坯连铸机。目前近终形板坯连铸连 轧工艺还有较大的发展空间，但这类连铸连轧工艺的发展重点还是扩大产品品 种，提高产品质量。过去曾有人认为，近终形连铸连轧工艺的出现将大量地取代 传统断面的板坯连铸机和热连轧机。然而，由于钢种、产品用途、产品质量的实 际情况，传统断面的板坯连铸机不但不会被近终形连铸连轧工艺大量代替，而且 还会继续向前发展。连铸机的高效化改造今后若干年，新增连铸机的势头将会明 显减弱，正在生产的连铸机的高效化改造会越来越多。不论是新建连铸机，还是 老连铸机的改造，人们不会单一地追求高拉速、高产量，而综合经济效益、投入 与产出的水平将成为连铸机高效化的基本准则。 连铸坯热装热送热装热送能够最大限度地降低能耗，提高金属收得率，缩短 从钢水到成材的生产周期时间。对于传统板坯连铸机，在总体设计时，热装热送 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 7 将成为首要考虑的工艺过程。 炉机匹配炉机匹配是连续铸钢提高生产效率必须考 虑的重要因素，在连铸机初步设计时就应该考虑周到。液压振动是连铸机的关键 技术液压振动可以在浇注过程中调整振幅、频率、波形偏斜率(结晶器上升、下 降时间及速度)，以取得最佳的负滑动时间和保护渣流动效果。液压振动在 20 世 纪 90 年代中后期已得到迅速推广，在传统板坯连铸机上大有替代机械振动之趋 势。 轻压下技术各有侧重静态轻压下技术将根据钢种会被普遍采用，动态轻压下 技术会越来越多地接受生产实践的考验。对于生产率高的板坯连铸机，为了减小 维修工作量，缩短停机时间，远程快速调辊缝技术成为大型板坯连铸机必不可少 的设备之一。在浇铸过程中，大压下量压下的铸轧技术有可能被人们重新看好。 冷却系统有待发展针对不同连铸机、 不同钢种及其它具体情况对板坯凝固传热及 冷却规律的研究，将会继续深入下去。这种研究主要体现在结晶器一次冷却和辊 子导向区域的二次冷却方面，对有些钢种来说还包括凝固完毕的自然冷却。二冷 喷淋宽度随板坯宽度变化的无级调节会逐渐增多，随之而来的是大流量、宽范围 的气水雾化喷嘴会较快推广。 生产更加纯净的钢种的要求为了生产更加纯净的钢种，保护浇注、中间罐冶 金、中间罐保护渣、结晶器保护渣、浸入式水口形状的深入研究和配套措施将成 为最基本的工艺要求。 电磁搅拌将会继续使用电磁冶金技术特别是结晶器钢流控 制技术将根据钢种和拉速的要求会逐渐多地应用在高级钢种的浇铸中。 对某些特 殊钢种，如等轴晶比率要求较高的钢种，扇形段区域的电磁搅拌还会继续使用， 甚至是某些钢种的必要措施。另外，在大量生产的钢种中，为了延长中间罐使用 寿命，降低生产成本，浸入式水口快速更换装置的普及步伐会加快。结晶器液面 控制和漏钢预报装置将会得到更多的应用为了稳定生产操作并保证板坯质量， 结 晶器液面检控系统成为最常规的技术措施之一。结晶器漏钢预报装置在高效率、 高拉速连铸机上也会更多地应用。 自动开浇作为提高自动化水平的重要技术也会 受到用户的重视。 总之，连铸机关键技术选用及配套使用的目的是为了提高连铸机的装机水 平，提高连铸板坯质量，提高拉速、生产率、金属收得率，降低生产成本，最大 限度地发挥连铸机的节能特点。连铸设备将会围绕工艺要求在设备结构的优化、 可靠性、维修性、可操作性、使用寿命等方面进一步改进。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 8 另外，在连铸工艺方面也有很多需要深入研究的技术，如包晶钢种连铸、减 少铸坯半宏观偏析和宏观偏析技术、纯净钢的生产技术、不锈钢及其它特殊钢种 的生产技术、高等级钢种的中间罐冶金生产技术、高效高速连铸等。 1.1.2 连铸机的类型连铸机的类型 连铸技术从50 年代用于工业生产以来，发展了很多种机型，如图1- 1所示， 是立式连铸机，它是最早用于工业生产的机型。随着铸坯断面的增大与所需铸坯 定尺长度的加长， 设备高度必须相应地加高， 为了降低设备高度， 发展了如图1- 2 所示的立弯式连铸机。在此基础上，演变出带直线段的弧形连铸机，如图1.3所 示。为了进一步降低设备高度，发展了如图1- 4所示的弧形连铸机。图1-5是水平 式连铸机，它是高度最小的机型。 处于发展阶段的机型还有轮式连铸机和薄板坯连铸机。 如果按所铸坯型来分：则可分为板坯、大方坯及小方坯连铸机。在习惯所称 的方坯连铸机中，也包括矩形坯、工字坯及圆坯在内。铸坯断面或当量断面为 160x160mm以上的铸坯称为大方坯。小于160x160mm 的铸坯，称为小方坯。矩 形坯的宽厚比大于%3 时，称为板坯。如果按一个机组（即共用一个盛钢桶的几 台连铸机）所浇铸坯流数来区分，则可分为单流、双流及多流连铸机。用于工业 生产的小方坯连铸机最多到) 流。如果在一台连铸机上，既能浇铸板坯，又能浇 铸几流大方坯，则称为组合浇铸 图1- 1 弧形板坯连铸机 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 9 1- 钢包旋转台； 2- 中间包及小车； 3- 结晶器及其振动装置； 4- 第一段二冷夹 辊； 5- 第二到八段二冷夹辊； 6- 拉矫辊； 7- 脱引锭杆装置； 8- 引锭杆提升 机， 9- 引锭杆车； 10- 火焰切割机 图1- 2 用于工业生产的连铸机型式 a立式；b 立弯式；c带直线段的弧形；d 弧形；e水平式 1) 立式连铸机立式连铸机 立式连铸机的结晶器、二次冷却装置、拉坯装置及切割铸坯装置等都是布置 在垂直的中心线上，如图1- 3所示。立式连铸机的优点是钢水在垂直的方向凝固， 其所含的非金属夹杂物，上浮时不受阻碍，容易分离出来。另一方面，铸坯不经 过弯曲或矫直，不会产生因弯曲或矫直所造成的缺陷，因此它特别适用于优质钢 及高合金钢的浇铸。它的缺点是设备较高，一般是3545mm，因此需要较高的厂 房，或较深的地坑。钢水的提升及铸坯的运送，都比较麻烦。近10年来，除了少 数特殊钢厂以外，很少采用这种机型。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 10 图1- 3 双流立式连铸机 1- 运坯车；2- 中间包；3- 结晶器；4- 二冷夹辊；5- 拉辊；6- 拉辊驱动装置； 7- 飞剪；8- 翻钢斗；9- 运输链 2）旋转式连铸机）旋转式连铸机 旋转式连铸机也叫离心式连铸机，也是一种立式连铸机。其特点是结晶器、 导辊及拉辊都和铸坯一起围绕其垂直中心线以一定的速度旋转， 铸坯是在一边旋 转一边下行的运动中凝固的。这种铸机适用于浇铸圆坯。它的优点是由于旋转时 产生的离心力，使结晶器内的钢液能与结晶器壁有较好的接触，可以生成厚度比 较均匀的坯壳，铸坯不易产生内裂。另一方面，由于离心力的作用，使钢液面上 的浮渣都集中在中心的旋涡内，可以很容易地将它捞出。由于铸坯在旋转的运动 中下行，因此只要在二冷区的纵向上布置若干个喷水嘴，就可以获得均匀的二 次冷却效果。用这种铸机铸出的圆坯，不须清理即可轧制。这种铸机的缺点是设 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 11 图1- 4旋转式连铸机 1- 钢包；2- 中间包；3- 结晶器；4- 二冷装置；5- 导辊； 6- 拉辊；7- 飞锯；8- 翻钢斗 备的驱动系统比较复杂。近年来由于炼钢及连铸工艺的进步，特别是能在结晶器 内安装电磁搅拌装置以后， 已经能用弧形及其它型式的连铸机浇出质量很好的圆 坯，所以旋转式连铸机已经较少采用。 3）立弯式连铸机）立弯式连铸机 立弯式连铸机的上半部分和立式连铸机相同， 只是把凝固的铸坯弯转90， 使它向水平方向出坯，并在水平线上切成定尺长度。为了便于出坯，这种连铸机 只能建在地平面上，或深度较浅的地沟内，使切断的铸坯能用地面的辊道，或地 沟内坡度不大的辊道运走。这种连铸机的高度和立式连铸机相差不多，其优点是 所切铸坯的定尺长度不受限制。 立弯式连铸机也是在连铸技术发展的初期出现的 机型，适用于小方坯的连铸。近年来这种机型已很少采用。 4）弧形连铸机）弧形连铸机 弧形连铸机的特点是它的结晶器是弧形的， 其高度比立式及立弯式连铸机都 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 12 低。 其结晶器的中心线和二冷夹辊组的纵向中心线同在一个半径的圆弧上。圆弧 的长度约为一个圆的四分之一。铸出的弧形坯在其下死点附近被矫直后，即沿水 平方向前进，然后切成定尺长度。这是目前采用最广泛的机型。 图1- 5 立弯式连铸机 （1） 弧形板坯连铸机 图1- 1是一台板坯连铸机。由于铸坯较宽，在受到钢水静压时，其宽边的坯 壳容易鼓肚而产生内裂，所以从上到下安排了密布的夹辊。由于铸坯在二次冷却 区内运行的阻力较大，所以采用了较多的拉矫辊。从图1- 1 上还可看出，为了在 检修时快速取出或装入二冷夹辊的扇形段，还设置了弯曲导轨，使各个扇形段能 快速而准确地就位。 为了缩短浇铸准备时间， 其引锭杆是从结晶器的上口装入的。 这样就能在铸坯还未拉出二冷区时，就开始安装引锭杆。为此在浇铸平台上设有 引锭杆运送车。大型板坯连铸机能够浇铸的板坯厚度220320mm，宽度为 18702720mm，拉坯速度12.5m/min。铸成的宽板坯可以在线纵切成几条宽度较 小的板坯，其年产量在170 万吨以上。 （2）弧形大方坯连铸机 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 13 铸坯断面在160x160mm 以上的方坯及断面相等的矩形坯，统称为大方坯。 图1- 6 是sms 公司设计的大方坯弧形连铸机。它的半径是15m，能浇铸的最 大断面为320x450mm，中间包容量15t，中间包内液面深度9501000mm。结晶 器长度700mm。 （3）弧形小方坯连铸机 图1- 7是小方坯弧形连铸机。由于小方坯在浇铸过程中不易产生鼓肚，所以 在二冷区可以不设夹辊，而只设少数几个导向辊。小方坯弧形连铸机一般采用管 式结晶器， 定径水口。 二冷装置也采用管式支架。 采用机械剪或液压剪剪切铸坯。 图1- 8 是罗可普公司发展的弧形小方坯连铸机。它的特点是采用了刚性引锭杆， 这样就把二冷区的导辊减至最少程度， 从而为铸坯的均匀冷却及处理漏钢事故创 造了较好的条件，设备的重量也相应地减轻。 图1- 6弧形大方坯连铸机 1- 中间包及小车； 2- 结晶器及振动装置； 3- 引送引锭杆的夹辊； 4- 拉矫辊； 4- 脱引锭装置；5- 提升引锭杆装置；6- 引锭杆车 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 14 图1- 7 弧形小方坯连铸机 1- 钢包旋转台；2- 中间包及小车；3- 结晶器；4- 结晶器振动装置；5- 浇铸平 台；6- 二冷装置；$ “ 拉矫机；7- 机械剪；8- 定尺装置；9- 引锭杆存放装置； 10 - 引锭杆跟踪装置；11- 冷床；12- 推钢机 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 15 图1- 8 罗可普弧形小方坯连铸机 1- 结晶器； 2- 振动装置； 3- 二冷喷水装置； 4- 导向辊； 5- 导向装置； 6- 拉 矫机；7- 引锭杆托架；8- 引锭杆悬挂装置；9- 刚性引锭杆 图1- 9 多半径弧形连铸机 图1- 10 水平式连铸机 1- 钢包；2- 中间包；3- 结晶器；4- 二次冷却装置；5-拉坯装置；6- 切坯装 置；7- 冷床 5）多半径弧形连铸机）多半径弧形连铸机 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 16 多半径弧形连铸机也叫椭圆形连铸机。 它的铸坯导向装置布置在大致为一个 椭圆的四分之一的轨道上，如图1- 9 所示。这种连铸机的高度比同规格弧形连铸 机稍低，所以也叫它为低压头弧形连铸机。它是在本世纪60年代，差不多与弧形 连铸机同时发展起来的一种机型。其优点是设备和厂房高度低。其缺点是铸坯出 结晶器后即被逐渐矫直，二冷夹辊及拉矫装置受力较大，对设备的安装和维修要 求较高。它的另一缺点是结晶器及头段二冷夹辊半径较小，钢水内的夹杂物不易 上浮而向内弧富集。 6）带直线段的弧形连铸机）带直线段的弧形连铸机 这种弧形连铸机采用了直结晶器。 在结晶器下面装了一段25m 长的垂直二 冷夹辊。这就为钢水中非金属夹杂物的上浮创造了有利条件，有利于生产高质量 的铸坯。其缺点是设备高度较高，建设投资也较多。带有液芯的铸坯是先被弯曲 成一定半径的弧形，然后又被矫直成直线的。在弯曲及矫直的过程中，都要严格 控制其两相区坯壳的延伸率，不要超过规定的数值。因此对二冷夹辊的设计、制 造、安装及维修精度有较高的要求。这种连铸机主要是用于板坯的浇铸。 7）水平式连铸机（图）水平式连铸机（图1- 10） 水平连铸机用于有色金属的连铸已有几十年的历史。用于钢的浇铸是近%+ 多年来才发展成熟的。这种连铸机的高度最低，可以布置在地平面上。其特点是 钢水在密闭的通道中进入结晶器，不会被氧化，有利于浇铸高质量的合金钢坯。 所铸出的钢坯，既不须弯曲，也不需矫直，有利于浇铸对弯曲裂纹敏感的钢种。 1.2连铸车间工艺及设备、综合评述钢包回转台连铸车间工艺及设备、综合评述钢包回转台 1.2.1连铸工艺流程连铸工艺流程 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 17 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 18 1.2.2连铸生产设备连铸生产设备 1）浇注设备 浇铸设备包括盛钢桶的支承和运载设备和中间包及其运载设备。盛钢桶 在习惯上也叫做钢水包或钢包。 2）结晶器及振动机构 结晶器是连续铸钢机的心脏。钢水在结晶器中初步凝结成铸坯的外形， 生成一定厚度的坯壳，并被连续地从结晶器下口抽拉出去，进入二次冷却区。在 结晶器内凝成的坯壳，其两相区表面呈现凹凸不平形状，但要求其相对的两边大 致相同， 以免在机械应力及热应力的综合作用下产生明显的扭曲变形， 或被拉破。 一个良好的结晶器应具有如下性能： （1）有较好的导热性能； （2）有较高的结构刚度，且便于加工制造，易于拆装和调整； （3）有较好的耐磨性及较高的热疲劳性； （4）重量要轻，以便在振动时有较小的惯性力。 3）铸坯导向及拉矫装置 铸坯导向及拉矫装置的作用是，扶持引锭杆及出自结晶器的具有薄壳的 铸坯沿着预定的轨轨道前进，并把弧形铸坯矫直，在开浇时把引锭杆送入结晶器 下部。从结晶器下口到矫直辊这段距离，称为二次冷却区。二次冷却区的作用是 对带有液芯的铸坯喷水直接冷却，促使其快速凝固。对于小方坯连铸机来说，由 于铸坯断面较小， 受钢水静压力时， 不容易产生鼓肚现象， 而且铸坯也容易矫直， 所以小方坯连铸机的导向及拉矫装置比较简单。对大方坯及板坯连铸机来说，为 了防止铸坯因钢水静压力使初凝的坯壳产生鼓肚变形， 在铸坯的导向装置上须有 密排的夹持辊，还要进行多点矫直，以便减小矫直时坯壳的延伸率，防止内部裂 纹的产生。 4）铸坯切割设备 铸坯切割设备的作用，是把前进中的铸坯切成所需的定尺长度。根据具体情况， 可以采用火焰切割，也可采用机械剪切。采用火焰切割的优点是：切割装置重量 较轻，切口断面比较整齐。机械剪切的优点是：没有金属的烧损，还因剪切的速 度较快， 可以剪成较短的定尺。 一般在板坯和大方坯连铸机上， 多采用火焰切割， 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 19 在小方坯连铸机上多采用机械剪切。 1.3各类连铸机钢包回转台的特点各类连铸机钢包回转台的特点 钢包旋转台有不同的运动方式，不同的工作性能，因而有不同的结构形式。 最简单的旋转台只用一个转臂，就能作旋转运动。一般的旋转台除了旋转运动之 外，还能使钢包作升降运动。多功能的旋转台还有钢包倾倒装置，钢包盖升降装 置及吹气装置等。在钢包旋转台上，一般都有连续测重装置，大都是在承托钢包 的鞍座上设置测力传感器来实现的。 1.3.1单驱动横梁式旋转台单驱动横梁式旋转台 这种旋转台有一个横梁式直臂，钢包支承在直臂的两端，可同时作旋转运动， 也可以同时作升降运动，如图1- 11所示。有的也设计成在横梁式直臂的两端装有 单独的升降装置和称重装置。 图1- 11 直臂式钢包旋转台 1- 钢包；2- 传动装置；3- 塔座；4- 转臂 1.3.2 两个转臂可以单独转动的旋转台两个转臂可以单独转动的旋转台 这种旋转台有两个转臂，分上下两层布置，如图1- 12 所示。每个转臂有各自 的驱动装置，因而能单独旋转，以便在任何角度都能接受钢包。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 20 图1- 12 两臂分转式旋转台 1- 转臂；2- 驱动装置；3- 齿轮；4- 钢包 1.3.3两个转臂可以单独升降的旋转台（图两个转臂可以单独升降的旋转台（图1-13） 这种旋转台的两个转臂可以单独升降。 每个转臂的中部由两个半球面轴承支 承着，转臂外端成叉形，内端是弯曲的悬臂梁。驱动转臂的液压缸装在转塔的内 部， 这就为在转塔上部安装其它附属装置如吹气装置或钢包加盖装置等留出了余 地。 图1- 13转臂单独升降式旋转台 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 21 1.3.4 环形轨道式旋转台（图环形轨道式旋转台（图1-14） 图1- 14轨道式双摇臂旋转台 1.4钢包回转台的工作特点钢包回转台的工作特点 钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行 浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑 系统和锚固件 6 部分组成。 单臂钢包回转台：由底座、立柱、上转臂、上转臂驱动装置、下转臂、下转 臂驱动装置组成。 蝶形钢包回转台：由底座、升降液压缸、回转架、钢包支座、回转臂、平行 连杆、驱动装置、防护板组成。 钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。 钢包回转台的回转情况基本上包括两侧无钢包、单侧有钢包、两侧有钢包三种情 况，而单个钢包重量已超过140吨。三种情况下，钢包回转台受力有很大不同， 但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，定位准确，起停时要尽 可能减小对机械部分的冲击，为减少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。 第第二二章章初步确定方案初步确定方案 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 22 2.1已知条件已知条件 2.1.1 设计题目设计题目 钢包回转台电液比例控制系统钢包回转台电液比例控制系统 2.1.2 技术参数及性能技术参数及性能 结构形式为：液压单臂升降蝶式； 钢包最大满包重量：1450kn； 回转半径：5500mm； 大包提升高度：800mm； 回转速度：1.0 r.p.m； 事故旋转：气动 0.5； 承载能力：两侧满包，一满一空，一满一无； 2.2 方案的总体布置形式方案的总体布置形式 图图 2.1 回转台回转台总体布置示意总体布置示意图图 1.升降升降液压缸液压缸 2.回转臂回转臂 3.称量装置称量装置 4.回转环回转环 5.三列滚子轴承三列滚子轴承 6.固定支座固定支座 7.基础基础 8.回转回转传传动动装置装置 9.球绞球绞 2.3 回转台回转台具体部件具体部件设设计方案计方案的的确定确定 2.3.1 钢包旋转驱动钢包旋转驱动方方式式 2.3.1.1 工工作作驱动驱动 工作驱动为电机驱动系统，由一个电机，挠性联轴器和一个气动盘式制动器 完成。 在圆锥齿轮系统的输出轴上安装一个滚珠小齿轮，它与支撑环上的销齿轮 外齿相啮合。回转台可正向反向旋转，气动盘式制动器用于停止时制动，在电机 停止前不能使用。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 23 图图 2.2 传传动动布置方布置方式式 d- 销齿销齿直径直径 r- 销齿所在销齿所在弧半径弧半径 l- 销齿节销齿节距距 2.3.1.2 事故事故驱动驱动 事故驱动为气动驱动系统， 气动电机通过一个气动离合器驱动圆锥齿轮的第 二个驱动轴头，它由一个空压机提供所需的空气，它通过关闭电气系统实现功能 测试。如果突然出现电源故障，一个自动切换释放控制空气到阀柜和控制盘。 2.3.2 锁紧方锁紧方式式 回转台处于浇注位和接受位时，回转台通过一个锁紧装置进行锁定防止转 动。 该锁紧装置包括一个气动锁紧棘爪，它固定在回转台转柱上并与安装在回转 环上的两个匹配元件相咬合。该装置使齿轮箱避免在放钢包时产生的冲击，并可 防止在浇注位置上的钢包的塞棒孔由于这样的冲击而产生的运动。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 24 图图 2.3 锁紧装置锁紧装置 1- 气缸气缸 2- 连连杆杆 3- 导位槽导位槽 4- 隔板隔板 2.3.3 钢包钢包盖盖的升降的升降装置装置 图图 2.4 钢包钢包盖盖的的提提升升装置装置 2.3.4 长长水水口口机机械手械手动动作方作方式式 长水口机械手由一个多重绞合的管连接装置组成。长水口可以保护大包滑动 口和中间包的铸流，使其不被氧化。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 25 图图 2.5 长长水水口口机机械手示意械手示意图图 2.3.5 钢包升降驱动钢包升降驱动方案方案 钢包升降采用液压缸驱动形式 图 2- 6 回转臂驱动示意图 1- 钢包 2- 回转臂 3- 升降液压缸 4- 横梁 5- 球绞 钢包升降驱动时以球绞为支点由液压缸驱动大臂实现钢包升降， 由液压系统 控制液压缸的行程。同时由大臂、称量装置、球绞、连杆其中组成的四连杆保持 钢包的水平。防止钢液倾翻，造成事故。 提升液压系统的供油装置（高压泵、再循环泵和油罐）布置在大包回转台下 的液压油室中。 第第三三章回转章回转功率功率的的计算计算及及电电机机等等的的选取选取 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 26 3.1 钢包回转功率的计算钢包回转功率的计算 已知条件： 空包重： 1 m =50t 钢水重：q=90t 满包重：g=145t 转臂自重： t m =42t 钢包平均外径： ma d =3200mm 钢包平均内径： mi d =2500mm 旋转台转速： =1.0rpm 推力球轴承平均直径： m d =3345mm 塔座中心至钢包中心距： 0 r =5500mm 钢包工作载荷状况： i 对于一端放置满包钢水的钢包，另一端不放钢 包的情况。 ii 一端放置满包钢水的钢包，另一端放置空钢 包。 iii 两端都放置满包钢水的钢包 3.1.1 基本数据的计算基本数据的计算 1.一个装满钢水的钢包对回转中心即塔座中心的惯性矩 f j 为： () () 222 1 10 . 2 f ma mq jrmq rkg m + =+ ()() () 2 2 50000900003.2 50000900005.5 22 + =+ 2 4593400.kg m= 2.一个空包对回转中心的惯性矩 e j 为： ()() 2222 10 . 2 emami m jrrm rkg m=+ 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 27 () 222 50000 1.61.2550000 5.5 2 =+ 2 1615562.5.kg m= 22 309.749.74 .2 0.90 g n p p k = 3.转臂对回转中心的惯性矩 a j 为： ()() 222 . 12 t a m jlbkg m=+ l b 式中转臂总长 转臂总宽根据转臂的几何关系得： b=5.17m l=11m则有： ()() 222 . 12 t a m jlbkg m=+ () () 22 2 420 115.17 12 517051.15.kg m =+ = 4.一个钢包对回转中心的惯性矩 s j 为： () 222 0 . 8 smi q jdqrkg m=+ () 22 2 900 2.5900 5.5 8 27928.125.kg m =+ = 5 在各种情况时推力轴承的摩擦力矩 r m 为： ()1.52 1.1. 2 m r d mmpn m =+ () () .mn m pn 式中合成倾翻力矩 垂直力矩 系数 1.5考虑了除推力轴承以外，还有密封系统的摩擦阻力。 系数 2考虑了推力轴承是双向的。 系数 1.1考虑了推力轴承以外还有一个定心径向轴承。 6.计算旋转台的加速度 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 28 a t = 式中 a t 启动时间=制动时间=5s 则有： () 2 30 . 0.0209 30 5 t aa n tt l rad s = = 3.1.2 情况情况 i 的回转的回转功率计算功率计算 第一种情况 i 对于一端放置满包钢水的钢包，另一端不放置钢包的情况： 1. 合成倾翻力矩 1 m: () 11 mmq r=+ ()50000900005.5=+ ()770000.n m= 2. 垂直力矩 1 p： 11t pmmq=+ 500004200090000 182000n =+ = 3. 推力轴承的摩擦力矩 1r m: () 11 1152 1.1. 2 m r d mmpn m =+ 3345 115 0.03 2 1.1 770000182000 2 =+ ()83730.15 nm= 4. 在各种情况下的动力矩 ani m: