1700热连轧机—毕业设计论文

1、1绪论1.1热连轧生产的国内外发展概况 热轧宽带钢轧机的发展已有70多年的历史，第一套热连轧机于1926年诞生于美国。汽车工业、建筑工业、交通运输业等的发展，使得热轧机冷轧薄钢板的需求量不断增长，从而促进热轧宽带钢轧机的建设获得了迅速和稳定的发展。促进热轧宽带钢轧机及工艺技术发展的主要因素是：要求其生产能力不断提高，从而钢卷质量不断增大和轧制速度不断提高，同时提出扩大产品品种的要求；要求产品的尺寸精度和性能不断提高；受1973年中东石油危机的冲击而转向注意开发节约能源技术；进入20世纪80年代中期更加注重产品质量的提高，并对板形质量及带钢凸度和平直度提出更高的质量要求。热轧宽带钢轧机的热轧板卷

2、，不仅可以供薄板和中板直接使用，还可以作为下道工序冷轧、焊管、冷弯型钢的原料。带钢热连轧机从50年代起，在世界范围内已成为带钢生产的主要形式。目前世界上1000mm以上的热轧机和带卷轧机有200余套。带钢热连轧机具有轧制速度高、产量高、自动化程度高的特点，轧制速度50年代为1012 m/s，70年代已达18 30 m/s，产品规格也由生产厚度为2 8mm，宽度小于2000mm的成卷带钢扩大到生产厚度1.2 20mm，宽度2500mm的带钢。带卷重量的加大和作业率的提高，使现有的带钢热连轧机年产量达350 600万t，最大卷重也由15t增加到70t。坯料尺寸及重量加大，要求设置更多的工作机座，过

3、去的粗轧机组和精轧机组的工作机座分别为24架和56架，现已分别增加到4 6架和78架，轧机尺寸也相应增加。现代的带钢热连轧机除了采用厚度自动控制外，还实现了电子计算机控制，从而大大提高了自动化水平，改善了产品质量，带钢厚度公差不超过0.5mm，宽度公差不超过0.5 1.0mm，并具有良好的板形。90年代以来，钢铁生产短流程迅速开发和推广，薄板坯（或中厚板坯）连铸连轧工艺的出现，正在改变着传统的热连轧机市场。自1987年7月第一套薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司投产以来，到1997年已建成和拟建的有33套。连铸连轧技术是将钢的凝固成型与变形两个工序衔接起来，将连铸坯在热状态下继续送入精轧机组，

4、直接轧制成带卷产品。1,14-161.2 热连轧在轧钢生产中的作用及其发展情况连轧机使用原料厚度150 350mm的板坯或连铸坯。在连续式加热炉中，将板坯加热到轧制温度后，先在粗轧机组的立辊除鳞机座破除板坯表层的氧化铁皮。经粗轧机组各工作机座后，轧制成厚度为2560mm的长带坯。经过切头飞剪切去带坯端头，送入具有6 7座四辊式连轧机的精轧机组中，轧成成品厚度的带钢。经冷却到550650后，卷成钢卷，用链式运输机送往热轧卷材仓库存放。冷却至常温后，由精整工段的横切机组或纵切机组经开卷、矫直、平整及剪切后，切成定尺长度的热轧钢板或窄带钢卷，供应工业生产需要。 热连轧机可分为：连续式、半连续式、四分

5、之三连续式等。 连续式热带钢轧机，除立辊机座外，共有1113个工作机座，均为不可逆式轧机。各机座均进行一道次轧制。根据车间设备组成及主电机功率的不同，轧机年产量约在200600万吨之间。 半连续式热带钢轧机，除立辊除鳞机及一台二辊不可逆式轧机外，用一台可逆式四辊轧机反复轧制，进行几道次压下，轧成带坯送往精轧机组，精轧后卷成钢卷。共有79个工作机座。轧机年产量根据设备能力不同，约在100250万吨之间。 六十年代后出现的四分之三连续式热带钢轧机的粗轧机组，采用一台四辊式或二辊式可逆轧机来代替3台四辊式不可逆轧机，其余轧制设备与连续式相同，这样可以减少设备重量，缩短车间长度，减少建设投资。车间年产

6、量与连续式热带钢轧机相同。2高速线材轧机的发展 1) 近年来，高速线材生产取得巨大进步，主要表现在生产率显著提高。 2) 产品规格范围增大，钢种增多。 3) 产品精度有所提高，一般均能达到士o.lmm。 4) 低温轧制、控轧挖冷、热装热送等技术的采用节约了能源，提高了成品率和产品性能。 5) 全连续无扭轧制避免了产品扭曲轧制产生的应力，提高了产量质量。 我国线材产量已居世界前茅，这批“高线” 轧机全部投产后， 我国不仅在产量上将成为线材1.3实习车间车间概况术在鞍钢，我们了解到现代化连续式热带钢轧机，主要用于轧制厚度为120mm的带钢。最近15年，热连轧技术有了很大的进步，在热轧带钢轧机布置形

7、式的发展方面。总结起来，主要有6种形式：第一种是典型的传统热带钢连轧机组。这种机组通常是2架粗轧机，7架精轧机，两个地下卷取机，年总产量350550万吨，生产线的总长度有400500m，有些新建的机组装备了定宽压力机(sp)。这类轧机采用的铸坯厚度通常200250衄。特点是产量高，自动化程度高，轧制速度高(20m/s以上)、产品性能好。 第二种是紧凑型的热连轧机，通常机组的组成为1架粗轧机，1台中间热卷箱，56架精轧机，12个地下卷取机，生产线长度约300m，年产量约200300万吨。采用的铸坯厚度200衄左右，比较少，生产比较灵活，由于使用热卷箱温度条件较好，可以不用升速轧制(轧制速度14m

8、/s)。 第三种是新型的炉卷轧机机组，常采用1台粗轧机，1台炉卷轧机，1 x2台地下卷取机，产量约100万吨，其中有的生产线可以生产中板也可以生产热轧板卷，主要用于不锈钢生产，投资较小，灵活，合多品种。1三座加热炉 2高压水除鳞箱 3粗轧除鳞 4粗轧前大立棍图1.1 1700设备及工艺流程2方案设计2.1线材生产对扎钢的要求：线材轧机是专门用于轧制盘条(即线材)的轧机。线材是型材中断面尺寸最小 的产品，从坯料轧成成品，总延伸系数大，轧件在每架轧机上往往只轧一道次， 故线材轧机是热轧型材中机架数目最多、分工最细的轧机。通常认为直径范围在 5.520mm的线材在高速线材轧机上生产， 直径在1660

9、mm的线材多用小型线 材联合机组生产成棒卷。目前现代化的连续式线材轧机一般由2128架轧机组 成，分为粗轧机组、中轧机组和精轧机组，中轧机组有时还分为一中轧、二中轧 两组。 线材轧机的结构和布置方式一直朝着高速、 连续、 无扭、 单线、 组合结构、 机械化、自动化的方向发展。由巴西圣保罗viliares设备公司为巴西贝戈尔一内 拉钢铁厂建造的世界上速度最高的线材轧机-贝戈尔一内拉的新单线线材轧机。1.小型、线材轧制技术的发展方向 高速、连续轧制是20 世纪中期工业发达国家提出的线材和小型材轧制技术 的发展方向。 小型和线材轧机的产品均为小断面, 重量轻, 只有提高轧制速度才 能提高小时产量。高

10、速轧制 20 世纪中期, 线材轧机的最高轧制速度只有30m/ s。经济学家从成本构成 的角度分析指出, 如果轧制速度提高1 倍, 虽然设备造价也提高1 倍,但冶金企 业仍会因人工投入的相对减少而盈利。 在这个方针指引下, 许多轧机制造商研制 了具有更高速度的轧机, 直至最终诞生了高速线材轧机,开创了线材生产的新时 代。 之后, 提高轧制速度仍是人们追求的主要目标。 因为高速轧制不仅可以提高 生产效率, 而且轧制时可使用更大断面的连铸坯。 时至今日, 最高实用轧制速度 已达 120m/ s, 小型轧机速度也提高了1 倍。1990 年投产的巴西belgo 厂棒线材轧机, 生产5.5mm 线材的保证

11、速度为120m/ s, 最高速度达140m/ s,16mm 大盘卷轧制速度可达26.4m/ s。直条棒材生产时轧制速度往往受冷床限制, 西马克公司曾提出小规格直条棒材轧制速度最大允许为41m/ s。提高速度需要更多投入, 用经济法则可权衡在某一时期或许会有暂时的最高经济速度, 但“高速轧制”无疑是线材、小型轧机发展中的追求。 1.2连续轧制 通过对小型、线材轧机诸多布置形式和工艺特点比较后, 得出横列式、顺列式、布棋式、半连续式都不如连续式更能适应小型与线材轧制的要求。细长的轧件温降快, 轧制时间是关键。以前曾提出过极限轧制时间, 即限定总轧制时间和成品道次的轧制时间。总轧制时间限制总温降;成

12、品道次的轧制时间限定轧件头尾温差。活套轧制、穿梭轧制, 造成轧制时间长、温降大、轧件头尾温差大, 不利于轧制时间的控制。而连续式轧制不仅轧制时间短, 而且可以减少轧件头尾温差, 理论上可以实现各机座的恒温轧制, 从而在工艺上取消了对坯料重量的限制,这是横列、顺列、布棋、半连续式布置做不到的。连续式轧机操作最简便, 用人最少, 轧机效率最高。由于多年来追求高速、连续轧制, 因而小型和线材轧机得到迅速发展, 同时也促进了轧钢技术进步。 2.2 f7精轧机的总体结构和传动方案综合分析因为f7机架轧制速度高，而且精轧机组主电机功率不是很大，考虑到成本和维修费用，故不能采用减速机减速传动。齿轮座起分配扭

13、矩的作用，它的可能的替代形式是采用双电机驱动，由于精轧机轧制压下量较小，轧制力和力矩也较小，应用齿轮座分配力矩齿轮座的尺寸不太大，制造和维修比较容易，所以成本比双电机要低。压下系统采用电动压下装置电动双压下装置：这是较旧式轧机上的一种电动压下装置，该压下装置具有粗调与精调两个压下系统。个系统分别有各自的电动机和减速器。平衡装置采用液压式平衡平衡装置类型有弹簧式、重锤式和液压式等。由于精轧机组需要经常换辊，而且弹簧式装置换辊时需人工拆装弹簧，费力、费时，故不采用弹簧式平衡。重锤式工作可靠，维修方便，但设备重量大，轧机的基础结构较复杂。由于四辊热轧要平衡的重量很大，使得设备重量会更大，故也不采用。

14、液压式平衡装置结构紧凑，与其它平衡方式比较，使用方便，易操作，能改变油缸压力，而且可以使上辊不受压下螺丝的约束而上下移动，所有这些都有利于换辊操作。故采用液压式平衡最合适。1 支撑辊 2 工作辊3支撑辊 4 连接轴支座 5 连接轴 6 齿轮机座 8电动机图2.1传动装置示意图3 主电机容量的选择3.1轧制力的计算3.1.1主要参数的选择1、轧制规程f7精轧机：板坯断面 2401600mm2 重240kg 轧制速度 12 m/s 原料断面 2.91550 mm2 成品断面 2.51500 mm2 轧制温度t =860 轧制钢种 q2352、工作辊直径选择 由文献1，79咬入条件确定最小工作辊直径

15、 （3.1）式中：最大咬入角，它和轧辊与轧件间的摩擦系数有关， 最大轧制厚度差，已知=0.4mm。 mm考虑安全性及其他因素，取=730 mm。3、辊身长度，辊径和长度查1，80辊身长度由所轧钢板最大宽度确定 （3.2）式中：值视钢板宽度而定。当=4001200mm时，100mm；=10002500mm时，=150200mm；当钢板更宽时，=200400mm。已知钢板最大宽度=1550mm，取=150mm，则：1550mm+150mm=1700mm。辊颈直径和长度与轧辊轴承形式及工作载荷有关。由于受轧辊轴承径向尺寸的限制，辊颈直径比辊身直径要小得多。精轧机组由于轧制力较小采用滚动轴承，使用滚动

16、轴承时，由于轴承外径较大，轴颈尺寸不能过大，一般近似地选，辊径长度，由文献3，式 31.1-3 =0.831.0。取：=380 mm=385mm4、支承辊尺寸对于四辊轧机，为减小轧制力，应尽量使工作辊直径小些。但工作辊最小直径受辊颈和轴头的扭转强度和轧件咬入条件的限制。支承辊的直径主要取决于刚度和强度要求。 查1表3-3：=1.82.2，=1.01.8。 则：=1550mm=1700mm=750mm5、工作辊、支承辊结构示意图(a)（b）图3.1 （a）工作辊、（b）支承辊结构示意图3.1.2轧制力计算 查文献1，34： 由于；采用滑动理论计算平均变形速度平均变形程度真实平均变形程度查1表2-

17、1q235a公式系数如下：mpa；代入公式得： mpa由西姆斯公式，平均单位压力 （3.3）其中： mpa式中：以上公式参见1公式2-81，2-84，2-85；把已知数据代入以上公式得：46.932所以平均单位压力为；mpa轧制力；mn3.2轧制力矩的计算传动轧辊所需力矩由轧制力矩，由工作辊带动支承辊的力矩与工作辊轴承中摩擦力矩三部分之和，即 （3.4）求轧制力矩 （3.5）图3.2 工作辊驱动四辊轧机受分析式中： 轧制力； 轧制力力臂，当时，；又为咬入角，；所以4.892 mm 则： knm工作辊传动支承辊的力矩 (3.6) (3.7)式中：工作辊与支承辊连心线与垂直线夹角，；mm； 轧辊连

18、心线与反力的夹角，；mm； 反力对工作辊的力臂，； 取mm，mm，则：所以：knm工作辊的摩擦力矩 （3.8）式中： 工作辊轴承处的反力，当时， 工作辊采用滚动轴承，取； 支承辊采用液体摩擦轴承，取；则：knm由以上各式可得：406.33 knm传动两个工作辊的总传动力矩为：812.66 knm3.3主电机容量选择3.3.1电机初选轧辊转速 314.11r/min由轧辊静力矩初选电动机功率由于取，812.66knm ，314.11r/min代入得：4108.06kw初选电机功率应满足，考虑其他道次和轧制其他件及其发展需求取应大些。所以取： kw查2选基本参数如下：功率 10000kw转速 15

19、0/450r/min总重 104100kg3.3.2计算电机轴上的力矩 主电动机轴上的力矩由轧制力矩，附加摩擦力矩，空转力矩和动力矩四部分组成，查1,68： （3.9）（1）轧制力矩 knm （3.10）（2）附加摩擦力矩 （3.11）式中： 主电机到轧辊之间的传动效率查参考资料9,42-43：， knm（3）空转力矩 （3.12）由于计算比较繁锁，常用估算空转力矩，结果与真实值相差不大。 knm（4）动力矩 （3.13）查2转动惯量tm2,取r/mins95.08 knm则电机轴上力矩 knm3.3.3电机容量校核电机过载校核： （3.14）符合条件电动机发热校核:查2文献，72，按照等效功

20、率法得：当=25%时，所需的等效功率 (3.15)式中：工作类型系数，查文献2,73， 系数，根据值查得，查参考文献7，图44，查得计算出的机构的静功率 带入公式: 故满足电机的发热校核。4轧辊的强度计算四辊轧机强度计算特点：工作辊驱动，工作辊计算扭转，支承辊只计算弯曲和刚度。4.1 工作辊强度计算工作辊扭力分析及扭矩图如图4.1所示 图4.1扭矩图危险截面在ab段410.33 knm 扁头尺寸取值参见3，p152mm，mm 查4，p425 轧辊kg/mm2 mpa传动端为端头时，最大剪应力为：（参3 p182） （4.1）代入数据得 mpa 4.2 支承辊强度计算支承辊受弯矩和应力分布如图5

21、.3所示在轴颈1-1和2-2断面上的弯曲应力分别为： （4.2） （4.3）式中：总轧制力 ，1-1和2-2断面的直径 ，1-1和2-2断面到支反力的距离 许用弯曲应力图4.2 支承辊弯矩及应力分布对于1-1断面： mm;mm;mn对于2-2断面： mm;mm;mn冷硬铸铁轧辊 mpa代入公式（4.2）、（4.3）得：mpa mpa 支承辊辊身中部3-3断面处弯矩最大 （4.4）辊身中部3-3断面的弯曲应力为 （4.5）以重车后的最小直径代入 。对于3-3断面：mm；mm；mm代入公式（4.5）得：mp a 4.3工作辊与支承辊间接触应力计算 所选支撑辊与工作辊材料均为45合金锻钢，由该材料hs=60查文献（1.表3-8）得：轧辊许用接触应力 式中：加在接触表面单位长度上的负荷，mn/m相互接触的两个轧辊的半径-与轧辊有关的系数，其中，及为两轧辊材料的泊松比。查6gpa; 查1，表3-8得：mpa，由于支撑辊和工作辊材料相同，取-若两辊泊松比相同并取，则可简化为将带入，得q = =0.14m最大应力mpa 满足条件最大切应力 （4.6）查1，表3-8：mpa，则：mpa 满足条件4.3轧辊的变形计算四辊轧机轧辊变形主要反映在支承辊。设轧件与轧辊间作用着均布载荷，且。为轧制力，为轧件宽度，为辊身长度，为支反力作用点到辊边的距离（图4.3）图4