HC轧机主体设计 毕业论文.docx
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1、2013届本科生毕业设计(论文)毕业论文课题名称 HC轧机主体设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 091021B2 学 号 学生姓名 指导教师 教 研 室 机械与自动化工程学院2013年 5 月 7日上海应用技术学院毕业设计(论文)任务书题目:HC轧机主体设计学生姓名:肖健雄 学号:0910211522 专业:机械设计制造及其自动化任务起止日期: 2013 年 2月25 日至 2010 年6月 28 日 共18周一、课题的目的与要求:通过本题目的研究和设计,使该学生得到市场调查、资料检索、机械设计、CAD软件应用、技术文件撰写等系统的工程师技能的综合训练。 要求按照学院下发的“学生毕
2、业设计手册”中的规定,认真完成毕业设计工作二、设计的技术要求与参数(或论文的主要研究内容、目标):最大轧制力:20000kN轧制力矩:150MPa轧件:Q195 Q215 Q235工作辊直径:400mm来料规格:1.2-4/700-1250轧机辊数:6要求轧机能自动要自动咬入轧件三、毕业设计(论文)应完成的具体工作 1.根据工艺要求完成本课题所有力能参数的计算 2.根据所得的数据完成主要零件的强度计算,以及相应的选材,热处理的选择 3.根据计算以及工艺需要对零、部件进行结构设计 4.按毕业设计要求完成所有的计算以及说明,应配以必要的插图 5.完成毕业设计说明书四、查阅文献要求及主要的参考文献:
3、黄华清轧钢机械冶金工业出版社邹家祥轧钢机械冶金工业出版社王邦文新型轧机冶金工业出版社成大先机械设计手册化学工业出版社邓文英金属工艺学高教出版社五、进度计划:2.253.8:毕业实习、调研,收集资料,查阅中外文文献,完成开题报告等工作。3.113.22:比较方案,确定方案,完成实习报告,外文翻译。3.226.14:完成计算及毕业设计说明书(论文)全部内容,完成所有图纸的绘制工作。 6.146.21:计算说明书整理、打印,图纸打印、提交毕业设计论文等,学生准备毕业设计答辩,交光盘。6.216.28:准备答辩指导教师 陈建国 13 年1月29日教研组主任(审核) 年 月 日HC轧机主体设计摘要:轧钢
4、设备主要指完成由原料到成品整个轧钢工艺过程中所使用的机械设备。冷轧是生产冷轧板带钢材的主要成品工序,其生产的冷轧板带属于高附加值的钢材品种,是汽车、建筑、家电、食品等行业所必需的原材料。本次课题中涉及的HC轧机主体设计,是对HC轧机的各个部分经过综合性的考量、各种方案比较后而进行设计的。目的是设计出可以改善板型的冷轧机。在本文中,首先介绍了轧钢、轧机及HC轧机的基本概念,接着分析了课题的目的及完成的目标,最后详细介绍了1450单架可逆式冷轧机的轧制力的计算过程、轧辊调整装置的选择及设计计算、压下螺丝螺母的设计计算和轧机机架的强度和变形计算等等。关键字: 冷轧机;轧制力;轧辊调整装置;轧机机架。
5、The Main Part Design of HC Rolling MillAbstract: Rolling equipment mainly refers to the completion of the raw materials to finished the whole rolling process used in machinery and equipment. The purpose of this process is to get required shape and specification of the steel. The cold-rolling is the
6、major process of producing cold-rolled strip steels which are high value-added products and the necessary raw materials for automotive, construction, home appliances, food and some other industries. The main part design of Hitachi High Crown Control mill covered in this paper is devised though a com
7、prehensive consideration and a comparison of various options. The purpose of this topic is to design a kind of cold rolling mill which can improve the shape of the cold-rolled strip steels. The paper, at first, introduced the basic concept of steel rolling, steel rolling mill and HC rolling mill. Th
8、en it analyzed the purpose and objective of the topic. Finally, in detail, it introduced the calculation process of rolling force of 1450 single-frame reversible cold rolling mill, the choice as well as the design and calculation of roller adjustment device, screw down and screw nut, the rack streng
9、th and deformation of the cold rolling mill and some other parts of the cold rolling mill.Key Words: cold rolling mill; rolling force; roller adjustment device; the rack目录1 绪论11.1 轧钢的概念及其特点 11.2 轧制技术的分类及其特点 11.3 轧钢机械的概念 11.4 轧钢机的分类 11.5 HC轧机简介 21.5.1 HC轧机概述 21.5.2 HC轧机的结构原理 21.5.3 HC轧机的主要优点 2 1.6 轧钢
10、机及轧钢技术发展概况 21.6.1 国外的发展情况31.6.2 我国的发展情况32 课题内容介绍43 轧制力能参数43.1 轧制过程基本参数 53.1.1 轧制原理基本知识53.1.2 轧制过程变形区及其参数53.1.3 绝对压下量和相对压下量53.1.4 弹性变形与塑性变形53.2 轧制时接触弧上平均单位压力 63.2.1 平均单位压力一般表达式63.2.2 冷轧带钢轧机平均单位压力计算公式83.2.3 M.D 斯通(Stone)方法114 轧辊的调整装置 174.1 轧辊调整装置的类型184.2 电动压下装置184.2.1 快速电动压下装置 184.2.2 板带轧机压下装置 194.3 压
11、下螺丝及螺母设计计算214.3.1 压下螺丝 214.3.2 压下螺丝设计计算 224.3.3 压下螺母 244.3.4 压下螺母设计计算 264.3.5 压下螺丝的传动力矩及压下电机功率计算 285 轧钢机机架 305.1 机架的类型305.1.1 闭式机架 305.1.2 开式机架 315.2 机架主要结构参数325.3 轧机机架断面形状选择345.4 轧机机架材料的许用应力345.5 轧机机架强度计算355.6 轧机机架的变形计算425.7 轧机机架的倾翻力矩计算445.7.1 传动系统加于机架上的倾翻力矩 455.7.2 水平力引起的倾翻力矩 455.7.3 支座反力及地脚螺栓的强度计
12、算 466 设计参数汇总 497 小结 50致谢 51参考文献 52531 绪论1.1 轧钢的概念及其特点轧钢是指将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节,是用轧机对钢锭或钢坯进行压力加工,以获得需要的形状规格和性能的钢材过程。用轧制方法生产钢材,具有生产率、高品种多、生产过程连续性强,易于实现机械自动化等优点。因此,它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广发的应用。目前,约有90%的钢材都是经过轧制成材的。1.2 轧制技术的分类及其特点在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。在再结晶温度以上的轧制称为热轧。冷轧是以热轧钢卷为原料,经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧,其成品为轧硬卷,由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的
13、强度、硬度上升,韧塑指标下降,冲压性能将恶化,因此冷轧只能用于简单变形的零件。但冷轧的钢材产品表面质量好,粗糙度低,并可根据需要赋予板带材各种特殊的表面;冷轧还可获得热轧不能生产的极薄带材;冷轧钢材尺寸精、厚度均匀、板型平直,性能好,有较高的强度和良好的深冲性能等;冷轧还可实现高速连轧,因此有很高的生产率。 冷轧是生产冷轧板带钢材的主要成品工序,其生产的冷轧板带属于高附加值的钢材品种,是汽车、建筑、家电、食品等行业所必需的原材料。用热轧的方法轧制钢材可以破坏钢锭的铸造组织,细化钢材的晶粒,并消除显微组织的缺陷,从而使钢材组织密实,力学性能得到改善。热轧的不均匀冷却会造成轧制后的钢材留有残余应力
14、,残余应力会对钢材的变形、稳定性、抗疲劳性等方面产生不利的作用。此外热轧的钢材产品,对于厚度和边宽这不好控制。1.3 轧钢机械的概念 轧钢机械或轧钢设备主要指完成由原料到成品的整个轧钢工艺过程中使用的机械设备,一般包括轧钢机及一系列辅助设备组成的若干个机组。通常把使轧件产生塑性变形的机器称为轧钢机。轧钢机由工作机座、传动装置(接轴、齿轮座、减速机、联轴器)及主电机组成。1.4 轧钢机的分类轧钢机按用途可分为开坯轧机、型钢轧机、版带轧机、钢管轧机和特殊轧机。按轧辊在机座中的布置形式不同,轧钢机可分为具有水平轧辊的轧机、具有立式轧辊的轧机、具有水平轧辊和立式轧辊的轧机、具有倾斜布置轧辊的轧机以及其
15、他轧机五大类。按轧钢机的布置形式分类,可分为单机架式、多机架顺列式、横列式、连续式、半连续式、串列往复式、布棋式等。轧钢机的布置形式是依据生产产品及轧机工艺要求来确定的,机座排列的顺序和数量的多少,构成了不通车间布局的特点。1.5 HC轧机简介1.5.1 HC轧机概述HC轧机是日本日立与新日铁公司于70年代初发明的新型六辊轧机。HC是英文High Crown Control Mill 的简称,该轧机辊系由上下对称的三对辊组成,即工作辊、中间辊和支撑辊,其中中间辊可轴向移动,并配置液压弯辊装置,因此具有很强板形控制能力。目前这种新型轧机已广泛应用于冷轧、热轧及平整机生产中。 由于其独特的板形控制
16、能力,大压下率,节能和适宜轧制硬薄带钢等优点,在世界范围内迅速发展,到1996年世界各地共安装了413台HC轧机。1982年我国开始研究HC轧机,第1台于1985年试车成功。目前国内已有HC轧机达40台。1.5.2 HC轧机的结构原理HC轧机是在四辊轧机的上、下工作辊与上、下支承辊之间各增加一个中间辊,共有六个轧辊, 所以也称为六辊轧机,两个中间辊同时可沿轧辊轴向相反方向移动,移动的结果达到如下效果:(1)有害接触区被消除,故减少了工作辊的挠度,(2)减少了压力分布的不均匀性;(3)可选用较小的工作辊直径。另外, HC轧机使液压弯辊装置能更有效地发挥控制板形的作用,提高了板带材的横向厚度精度与
17、板形平直度,避免了四辊轧机板形控制的局限性,这是板带轧机设计的一个进步。(工作原理见图1.1)1.5.3 HC轧机的主要优点HC轧机的主要优点:(1)HC轧机具有良好的板形控制能力, 利用调整弯辊力及中间辊的轴向位移量, 可获得最佳板形高质量带材;(2)带材边部减薄量少, 收得率提高,由于HC轧机中间辊的轴向移动, 从而可采用直径比较小的工作辊,使带材边部减薄量降低;(3)工作辊可不带原始凸度, 减少了磨辊、换辊次数及备用辊的数量;(4 )节约能源:HC轧机比四辊轧机能耗降低1020,提高产量和质量;(5)HC轧机可增大道次压下量从而减少轧制遭次, 减少连轧机机架数量。1.6 轧钢机及轧钢技术
18、发展概况图1.1 HC轧机工作原理图1.6.1 国外的发展情况(1)工艺流程紧凑化、高效化轧钢的连续化生产和控轧控冷技术是20世纪钢铁工业标志性的技术进步。它和氧气转炉炼钢、精炼、连铸并列为推动钢铁工业技术进步的三大技术,为紧凑式生产工艺流程奠定了基础。(2)高新技术的应用德国非常重视钢铁工业的可持续发展,制定了包括下列内容的相关计划:开发新钢种,生产满足用户要求的新性能材料;开发新的制造设备,板形自动控制,自由规程轧制,高精度、多参数在线综合测试等,提高劳动生产率和成材率及连续化、自动化水平;开发新工艺,简化或缩短生产流程;回收利用副产品,如炉渣、泥浆、粉尘;保护环境,保护空气、水和土壤;节
19、能,控制CO2排放量;废钢循环使用。轧机的控制已开始由计算机模型控制转向人工智能控制,并随着信息技术的发展,将实现生产过程的最优化,使库存率降低,资金周转加快,最终降低成本。1.6.2 我国的发展情况(1)我国板带冷轧机使用现状我国拥有现代化四辊及六辊冷轧机108台,生产能力2100kt/a,二辊冷轧机约300台,生产能力450kt/a,总计冷轧板带生产能力2550kt/a;截至2005年底,引进轧机的生产能力为1000kt/a,中国四辊轧机的生产能力为2120kt/a,二辊轧机的生产能力为380kt/a,总计冷轧板带生产能力3500kt/a。有自制的辊宽800mm的四辊铝板带冷轧机约150台
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