粗轧机轧钢生产毕业设计方案.doc

目录目录11. 绪论31.1选题背景31.2轧钢生产在国民经济中重要地位与作用31.3 国外板带轧机设备发展概况31.3.1国外轧钢技术发展状况31.3.2国外中厚板技术发展51.3.3高强韧中厚板开发51.3.4国外板形控制技术61.4国内轧钢技术发呈现状61.4.1国内轧钢公司存在问题61.4.2中华人民共和国钢铁产业现状61.4.3钢铁产品构造急需优化71.5轧钢工艺技术发展71.5.1国内中厚板技术发展71.5.2无头轧制和半无头轧制81.5.3其他工艺技术发展91.5.4 轧钢工艺进步91.5.5新技术得到应用推广91.6马钢轧钢技术发展101.6.1马钢轧钢技术进步101.6.2马钢轧钢技术发展方向101.7 2300中板粗机主传动系统设计111.7.1原始数据111.7.2设计任务和规定121.7.3设计环节122. 轧制力能参数计算与阐明132.1轧制工艺参数132.2 轧辊主参数拟定132.2.1 辊身长度拟定132.2.2 工作辊直径拟定132.3 计算变形阻力132.4计算各个道次变形阻力 ：153. 轧制力与轧制力矩193.1平均单位压力：193.2总轧制力计算193.3计算各个道次轧制力193.4轧制力矩213.5轧辊强度校核213.6轧辊电机选取234. 滑块式万向接轴构造设计与强度校核254.1滑块式万向接轴构造设计254.2 开式叉头、扁头254.3开口式扁头强度计算与成果分析264.4开式叉头强度计算与成果分析284.5接轴强度计算与成果分析284.6万向接轴许用应力295. 轴承计算305.1轧辊轴承类型和工作特点305.2轧辊轴承类型与特点305.3非金属衬开式轴承305.4轴承受力计算315.5轴承寿命延长326. 机架强度校核336.1机架类型和选取3362机架材料和许用应力336.3机架强度计算336.3.1机架中线所在位置计算356.3.2计算上、下横梁及立柱截面惯性矩和立柱断面面积386.3.3计算上、下横梁及立柱中应力387. 润滑407.1轧钢机对润滑规定407.2热轧板型钢带轧机对润滑脂规定407.3润滑功能417.4润滑意义417.5轧钢机械润滑特点417.6轧钢机惯用润滑系统简介427.7万向接轴润滑方式及润滑剂选取43结论44道谢45参照文献46 1. 绪论1.1选题背景12月份全球64个重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7458万吨，同比增长0.7%。 该记录数据还显示，全球64个重要产钢国家和地区粗钢总产量为14.9亿吨。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重要地位与作用全球经济一体化发展对钢铁工业在节能降耗 、减少生产成本 、生产先进高强钢和高表面质量产品等规定越来越高 ,从而也增进了世界范畴内轧钢技术 、轧钢设备和控制技术进步。用轧制办法生产钢材，具备生产率高，品种多，生产过程持续性强、易于实现机械化自动化等长处。因而，它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广泛发展和应用。当前约有90%钢都是通过轧制成材。有色金属成材，重要也用轧制办法。为满足国民经济各部门需要，除轧制生产普通产品外，还生产建筑、造船、汽车、石油化工、矿山、国防用专用钢材。轧钢生产成品，依照钢材断面形状，重要提成三大类：钢板、钢管和型钢（涉及线材）。可见在当代钢铁公司中，作为使钢成材轧钢生产，在整个国民经济中占据着异常重要地位，对增进国内经济迅速发展起十分重要作用。1.3 国外板带轧机设备发展概况1.3.1国外轧钢技术发展状况近年来 ,板带热轧技术获得了很大进步 ,除老式热连轧外 ,紧凑式热带生产线 、重要用于不锈钢生产炉卷轧机 、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构成 。当前 ，日本J F E 公司无头轧制技术可实现厚 1mm 薄板稳定生产 ,其中核心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 、单辊驱动热连轧机 ，在大压下同步实行出口穿水快冷工艺 ,获得了较高抗拉强度 、优良抗疲劳性 、加工性和焊接性铁素体晶粒直径为2 5m微细组织热轧钢板。影响轧钢产品质量和生产率表面缺陷很早就受到人们注重 。为了从理论上查明因素并从主线上解决问题 ，日本钢铁联盟成立了 “缺陷变形 系统开发研究会”。同步借鉴铝板轧制 中三次元 刚塑性FEM 与结晶塑性模式相结合聚合组织预测模仿技术 ，应用于钢材开发 中同步保证形状和质量理论模式 。当前 ，日本J F E 公司无头轧制技术可实现厚 1mm 薄板稳定生产 ,其中核心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 、单辊驱动热连轧机 ，在大压下同步实行出口穿水快冷工艺 ,获得了较高抗拉强度 、优良抗疲劳性 、加工性和焊接性铁素体晶粒直径为2 5m微细组织热轧钢板。在薄板坯连铸连轧生产线上 ，除了批量轧制外 ,半无头轧制和迅速产品切换 F PCflyin g p ro duct change) 技术也具备较好应用前景 ,它可以在实现不同规格产品迅速切换同步 ,保证较高尺寸精度和较小机架间张力波动。 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 批经工字轮卷取棒材大盘卷 。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 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 钢轨轧制前沿技术重要涉及 :轧机数目最小化紧凑式布置节约了投资和生产运营成本 ;不需要独立精轧机 ;适于生产钢轨和其她产品紧凑式连轧机上万能轧制技术 ；带有液压调节系统 CCS ( co mp act cart ridge st and) 轧机机架便于实现迅速换辊 、迅速更换产品规格以及减小偏差 。该公司还开发了一种新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万能轧制 ,并在韩国 IN I St eel 公司浦项厂第 1 次成功应用 ，当前涉及美国 St eel Dynamic s 公司、印度J in dal St eel & Power 公司和土耳其 Kar demir 钢铁公司等都用此技术进行钢轨生产。J MAllwoo d 和 K H Kim 等也对增量环形轧制技术可行性和商业潜力进行了分析 ,通过物理模仿 、有限元分析以及工业实验 ,得出通过精心设计刀具轨迹进行环形轧制 ,技术上是可行 ,并获得了关于工艺参数。老式板带凸度计算模型不能灵活有效且有恰当精度地对多辊轧机(如二十辊Sendzimir 轧机) 进行计算,因而某些新计算模型被用来预测钢带横断凸度,这些模型与计算机实时系统一起用于预测和控制板带凸度。T1 H1 Kim 等提出了一种全积分三维有限元模型,用于对四辊轧机板带、工作辊和支撑辊变形耦合分析。成果表白,该模型可反映轧制过程中各工艺参数对板形影响,通过精准过程控制可提高板带产品尺寸精度。M1Abbaspour 等基于有限差分法提出了用于计算瞬态工作辊温度和热凸度模型,此模型可预测不同冷却模式工作辊周向和轴向边界条件,将模仿成果与Mobarakeh 钢铁厂实测工作辊温度进行比较和验证。成果表白,控制集水管长度对工作辊温度均匀性和热凸度有很大影响,并直接影响板带板形和质量。1.3.2国外中厚板技术发展 为了满足超高层建筑物用钢板高韧性规定,依照“低碳多方位贝氏体”全新概念,神户制钢开发了建筑构造用板厚分别达到80 、100mmKCL A235 、SA440 钢板,虽然在焊接线能量为100kJ / mm 超大能量焊接条件下,也能保证热影响区( HAZ) 韧性;同步可减少小线能量焊接部位硬化,有助于提高建筑构造件施工效率和建筑构造物安全性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、名古屋、大分钢铁厂进行了大规模实验。研制成功HTUFF 厚板，虽然在热影响区超过1400 超高温状态,也能使纳米级氧化物、硫化物粒子高密度分散,抑制结晶晶粒成长,大幅度提高了HAZ 韧性。J FE 公司通过对超低碳贝氏体钢进行Super2OLAC解决,开发出新型具备高强度和良好焊接性能桥梁用YP500MPa BHS500 中厚板,该钢具备优良使用性能,完全可满足造桥新需求。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。这种高强度钢板开发基于新日铁TMCP技术,其构造性能通过了8000t 超大拉伸实验机验证,由于其具备高强度、高韧性,因而在减重节能同步能保证船只构造可靠性、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高韧性规定,依照“低碳多方位贝氏体”全新概念,神户制钢开发了建筑构造用板厚分别达到80、100mmKCLA235、SA440钢板,虽然在焊接线能量为1了00kJ/ mm超大能量焊接条件下,也能保证热影响区(HAZ)韧性;同步可减少小线能量焊接部位硬化,有助于提高建筑构造件施工效率和建筑构造物安全性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实验。研制成功HTUFF厚板,虽然在热影响区超过1400超高温状态,也能使纳米级氧化物、硫化物粒子高密度分散,抑制结晶晶粒成长,大幅度提高了HAZ韧性。3）桥梁用中厚钢板 JFE公司通过对超低碳贝氏体钢进行Super2OLAC解决,开发出新型具备高强度和良好焊接性能桥梁用YP500MPaBHS500中厚板,该钢具备优良使用性能,完全可满足造桥新需求。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) 简化有限元法和基于误差校正模型( ECM) 神经网络,通过现场测试,获得了较高板宽控制精度。此外,还提出了一种新板宽控制系统,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) 构成,通过现场测试,这种新板宽控制系统结合老式反馈自动板宽控制系统( FB2AWC) 明显提高了板宽控制水平,粗轧某些平均偏差和原则偏差分别减少了30 %和4612 % ,精轧某些平均偏差和原则偏差分别减少了611 %和1215 %。1.4国内轧钢技术发呈现状1.4.1国内轧钢公司存在问题 1）钢铁公司在建规模过大，投资增幅过高。对钢铁公司投资第一高峰期在 1995 年。共568亿；对钢铁公司投资第二高峰期在，共704亿；而则高达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。重要体当前：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）产品构造不合理某些落后钢产品还在大量生产。 4）机遇和挑战并存。一方面，国内经济正处在经济周期上升阶段，工业化尚未完毕；另一方面，国内消费构造正由温饱型向小康型升级，创造了新市场需求；第三，民营公司、外商自主资金投入在不断地提高，这些因素均有助于中华人民共和国钢铁业发展。但同步由于竞争加剧，钢产品构造不合理等因素又使得国内钢铁业面临巨大挑战。1.4.2中华人民共和国钢铁产业现状 1）钢铁公司在建规模过大，投资增幅过高。对钢铁公司投资第一高峰期在1995年。共568亿；对钢铁公司投资第二高峰期在，共704亿；而则高达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。重要体当前：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）产品构造不合理某些落后钢产品还在大量生产。 4）机遇和挑战并存。一方面，国内经济正处在经济周期上升阶段，工业化尚未完毕；另一方面，国内消费构造正由温饱型向小康型升级，创造了新市场需求；第三，民营公司、外商自主资金投入在不断地提高，这些因素均有助于中华人民共和国钢铁业发展。但同步由于竞争加剧，钢产品构造不合理等因素又使得国内钢铁业面临巨大挑战。 1.4.3钢铁产品构造急需优化 1）加速发展薄板及其深加工产品是重中之重： 2）由于中华人民共和国汽车行业高速增长迫切规定汽车板生产本土化： 3）高强度原则件用冷墩钢、易切削钢、汽车发动机用气阀钢规定代替进口； 4）建筑用钢筋要裁减级。发展级级： 5）X60、X70级管线钢迫切需要代替进口产品； 6）集装箱用b0+a=1800mm本次设计为2300中板粗轧机，则有： L=2300mm2.2.2 工作辊直径拟定 辊身长度L拟定后来，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，因此取D=1.10m.2.3 计算变形阻力轧件材料是45号钢，由文献1表2-1，可知，45号钢变形阻力公式系数各项参数如下表：表22 45号钢变形阻力系数45ABCDEN3.539-2.780-0.1570.2261.3700.342162.1由文献1，2-34可知，北京科技大学在凸轮压缩形变实验机上进行了100各种钢种变形阻力实验，并带整顿成图表及相应公式 = （22）式中 基准变形阻力；变形温度影响系数， （23）变形速度影响系数， (24) 变形限度影响系数， （25）式中 真实平均变形限度； （26）式中 相对变形限度。把接触弧看作抛物线时：= （27）式中 变形限度； 相对变形限度。100% （28）式中 压下量， 入口厚， 出口厚。变形速度拟定： （29）式中 轧辊圆周线速度； 压下量； 轧辊半径； 、入口厚和出口厚。单位压力计算： 1.2 （210）式中 单位压力； 变形阻力。2.4计算各个道次变形阻力 ：（1）第一道次：平均温降 （2）第二道次： （3）第三道次： （4）第四道次： （5）第五道次： （6）第六道次： 3. 轧制力与轧制力矩3.1平均单位压力： （3-1）式中 应力状态影响系数， 考虑摩擦相应力状态影响系数， 考虑外区相应力状态影响系数， 考虑张力相应力状态影响系数。在大多数状况下，外摩擦相应力状态影响是重要，而大某些计算平均单位压力理论公式重要是计算公式。这里重要考虑摩擦相应力状态影响，因此公式简化成如下公式： （3-2）志田茂公式： （3-3） C= （3-4）式中每一道次压缩率。3.2总轧制力计算 轧件对轧辊总压力为轧制平均单位压力与轧件和轧辊接触面积积，即 P （3-5）接触面积普通形式为： （3-6）式中 、轧制前、后轧件宽度； 接触弧长度水平投影。 对于轧制中厚板、板坯、方坯及异型断面轧件普通不考虑轧制轧辊产生弹性压扁现象。 轧制板材（中厚板）、板坯、方坯时在两个轧辊直径相似状况下，接触弧长度水平投影为 （3-7）式中 R轧辊半径； 压下量。3.3计算各个道次轧制力（1）第一道次：C=0.450.1364+0.04=0.101=0.9=0.978MPa=70.2MPaP=70.21.30.1245=1172.23t（2）第二道次：C=0.450.1053+0.04=0.087=0.9=0.972MPa=64.8MPaP=64.81.30.105=884.5t（3）第三道次：C=0.450.1471+0.04=0.106=0.88=0.8890MPa=79.2MPaP=79.2 =1597.5t（4）第四道次：C=0.450.1448+0.04=0.105=0.95MPa=93.1MPaP=2139.8t