2300中板粗轧机毕业设计

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1、装订线 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的主要地位与作用31.3 国外板带轧机设备的发展概况31.3.1国外轧钢技术的发展状况31.3.2国外中厚板技术的发展51.3.3高强韧中厚板开发51.3.4国外板形控制技术61.4国内轧钢技术的发展现状61.4.1国内轧钢企业存在的问题61.4.2中国钢铁产业现状61.4.3钢铁产品结构急需优化71.5轧钢工艺技术的发展71.5.1国内中厚板技术的发展71.5.2无头轧制和半无头轧制81.5.3其它工艺技术的发展91.5.4 轧钢工艺的进步91.5.5新技术得到应用推广91.6马钢轧钢技术的发展101.6.1马钢轧钢技术

2、的进步101.6.2马钢轧钢技术的发展方向101.7 2300中板粗机主传动系统设计111.7.1原始数据111.7.2设计任务和要求121.7.3设计步骤122. 轧制力能参数计算与说明132.1轧制工艺参数132.2 轧辊主参数的确定132.2.1 辊身长度的确定132.2.2 工作辊直径的确定132.3 计算变形阻力132.4计算各个道次的变形阻力 ：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计算各个道次的轧制力193.4轧制力矩213.5轧辊强度的校核213.6轧辊电机的选择234. 滑块式万向接轴结构设计与强度校核254.1滑块式万向接轴结构设

3、计254.2 开式叉头、扁头254.3开口式扁头强度计算与结果分析264.4开式叉头强度计算与结果分析284.5接轴强度的计算与结果分析284.6万向接轴的许用应力295. 轴承计算305.1轧辊轴承的类型和工作特点305.2轧辊轴承的类型与特点305.3非金属衬开式轴承305.4轴承的受力计算315.5轴承的寿命延长326. 机架强度的校核336.1机架的类型和选择3362机架的材料和许用应力336.3机架强度计算336.3.1机架中线所在位置的计算356.3.2计算上、下横梁及立柱的截面的惯性矩和立柱断面面积386.3.3计算上、下横梁及立柱中的应力387. 润滑407.1轧钢机对润滑的要

4、求407.2热轧板型钢带轧机对润滑脂的要求407.3润滑的功能417.4润滑的意义417.5轧钢机械润滑特点417.6轧钢机常用润滑系统简介427.7万向接轴的润滑方式及润滑剂选择43结论44致谢45参考文献46 1. 绪论1.1选题背景2011年12月份全球64个主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2011年最低水平。 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1

5、20万吨，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%。 该统计数据还显示，2011年，全球64个主要产钢国家和地区粗钢总产量为14.9亿吨。2011年欧盟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的主要地位与作用全球经济一体化的发展对钢铁工业在节能降耗

6、、降低生产成本 、生产先进高强钢和高表面质量产品等要求越来越高 ,从而也促进了世界范围内轧钢技术 、轧钢设备和控制技术的进步。用轧制的方法生产钢材，具有生产率高，品种多，生产过程连续性强、易于实现机械化自动化等优点。因此，它比锻造、挤压、拉拔等工艺得到更广泛的发展和应用。目前约有90%的钢都是经过轧制成材的。有色金属成材，主要也用轧制方法。为满足国民经济各部门的需要，除轧制生产一般产品外，还生产建筑、造船、汽车、石油化工、矿山、国防用的专用钢材。轧钢生产的成品，根据钢材断面形状，主要分成三大类：钢板、钢管和型钢（包括线材）。可见在现代钢铁企业中，作为使钢成材的轧钢生产，在整个国民经济中占据着异

7、常重要的地位，对促进我国经济快速发展起十分重要的作用。1.3 国外板带轧机设备的发展概况1.3.1国外轧钢技术的发展状况近年来 ,板带热轧技术取得了很大进步 ,除传统热连轧外 ,紧凑式热带生产线 、主要用于不锈钢生产的炉卷轧机 、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组成 。目前 , 日本J F E 公司的无头轧制技术可实现厚 1mm 薄板的稳定生产 ,其中关键的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 、单辊驱动的热连轧机 , 在大压下的同时实施出口

8、穿水快冷工艺 ,获得了较高抗拉强度 、优良的抗疲劳性 、加工性和焊接性的铁素体晶粒直径为2 5m的微细组织的热轧钢板。影响轧钢产品质量和生产率的表面缺陷很早就受到人们的重视 。为了从理论上查明原因并从根本上解决问题 ，日本钢铁联盟成立了 “缺陷变形 系统开发研究会”。同时借鉴铝板轧制 中三次元 刚塑性FEM 与结晶塑性模式相结合的聚合组织预测模拟技术 ，应用于钢材开发 中同时保证形状和质量的理论模式 。目前 , 日本J F E 公司的无头轧制技术可实现厚 1mm 薄板的稳定生产 ,其中关键的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 、单辊驱动的热连轧机 ,

9、在大压下的同时实施出口穿水快冷工艺 ,获得了较高抗拉强度 、优良的抗疲劳性 、加工性和焊接性的铁素体晶粒直径为2 5m的微细组织的热轧钢板。在薄板坯连铸连轧生产线上 , 除了批量轧制外 ,半无头轧制和快速产品切换 F PCflyin g p ro duct change) 技术也具有很好的应用前景 ,它可以在实现不同规格产品快速切换的同时 ,保证较高的尺寸精度和较小的机架间的张力波动。2005 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 批经工字轮卷取的棒材大盘卷 。它是世界上第 1 条无头轧制工字轮卷取作业线 ,将达涅利最新推出的 ERW 无头焊接轧制技术和工

10、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、经无扭卷取的超紧凑 、超重带肋钢筋 、棒材大盘卷 ,最大卷重可达 3t。SM S 钢轨轧制的前沿技术主要包括 :轧机数目最小化的紧凑式布置节省了投资和生产运营成本 ;不需要独立的精轧机 ;适于生产钢轨和其他产品的紧凑式连轧机上的万能轧制技术 ; 带有液压调节系统的 CCS ( co mp act cart ridge st and) 轧机机架便于

11、实现快速换辊 、快速更换产品规格以及减小偏差 。该公司还开发了一种新的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的万能轧制 ,并在韩国 IN I St eel 公司浦项厂第 1 次成功应用 , 目前包括美国 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的可行性和商业潜力进行了分析 ,通过物理模拟 、有限元分析以及工业实验 ,得出通过精心设计刀具的轨迹进行环形轧制 ,技术上是可行的 ,并获得了有

12、关的工艺参数。传统的板带凸度计算模型不能灵活有效且有适当精度地对多辊轧机(如二十辊Sendzimir 轧机) 进行计算,因而一些新的计算模型被用来预测钢带的横断凸度,这些模型与计算机实时系统一起用于预测和控制板带的凸度。T1 H1 Kim 等提出了一个全积分的三维有限元模型,用于对四辊轧机的板带、工作辊和支撑辊变形的耦合分析。结果表明,该模型可反映轧制过程中各工艺参数对板形的影响,通过精确过程控制可提高板带产品的尺寸精度。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的模型,此模型可预测不同冷却模式工作辊周向和轴向的边界条件,将模拟结果与Mobarakeh 钢铁厂

13、实测的工作辊温度进行比较和验证。结果表明,控制集水管长度对工作辊温度的均匀性和热凸度有很大影响,并直接影响板带的板形和质量。1.3.2国外中厚板技术的发展 为了满足超高层建筑物用钢板的高韧性要求,根据“低碳多方位贝氏体”的全新概念,神户制钢开发了建筑结构用板厚分别达到80 、100mm的KCL A235 、SA440 钢板,即使在焊接线能量为100kJ / mm 超大能量焊接的条件下,也能确保热影响区( HAZ) 的韧性;同时可降低小线能量焊接部位的硬化,有助于提高建筑结构件的施工效率和建筑结构物的安全性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

14、、大分钢铁厂进行了大规模试验。研制成功的HTUFF 厚板, 即使在热影响区超过1400 的超高温状态,也能使纳米级氧化物、硫化物粒子高密度分散,抑制结晶晶粒的成长,大幅度提高了HAZ 的韧性。J FE 公司通过对超低碳贝氏体钢进行Super2OLAC处理,开发出新型的具有高强度和良好焊接性能的桥梁用YP500MPa BHS500 中厚板,该钢具有优良的使用性能,完全可满足造桥的新需求。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。这种高强度钢板的开发基于新日铁的TMCP技术,其结构性能通过了8000t

15、 超大拉伸试验机的验证,由于其具有高强度、高韧性,因而在减重节能的同时能保证船只结构的可靠性、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)和最新的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的高韧性要求,根据“低碳多方位贝氏体”的全新概念,神户制钢开发了建筑结构用板厚分别达到80、100mm的KCLA235、SA440钢板,即使在焊接线能量为1了00kJ/ mm超大能量焊接的条件下

16、,也能确保热影响区(HAZ)的韧性;同时可降低小线能量焊接部位的硬化,有助于提高建筑结构件的施工效率和建筑结构物的安全性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试验。研制成功的HTUFF厚板,即使在热影响区超过1400的超高温状态,也能使纳米级氧化物、硫化物粒子高密度分散,抑制结晶晶粒的成长,大幅度提高了HAZ的韧性。3）桥梁用中厚钢板 JFE公司通过对超低碳贝氏体钢进行Super2OLAC处理,开发出新型的具有高强度和良好焊接性能的桥梁用YP500MPaBHS500中厚板,该钢具有优良的使用性能,完全可满足造桥的新需求。1.3.

17、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) 的简化有限元法和基于误差校正模型( ECM) 的神经网络,通过现场测试,获得了较高的板宽控制精度。此外,还提出了一种新的板宽控制系统,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) 组成,通过现场测试,这种新的板宽控制系统结合传统的反馈自动板宽控制系统( FB2AWC) 明显提高了板宽的控制水平,粗轧部分的平均偏差和标准偏差分别降低了30 %和4612 % ,精轧部分的平均偏差和标准偏差分别降低了611 %和1215 %。1.4国内轧钢技术的发展现状1.

18、4.1国内轧钢企业存在的问题 1）钢铁企业在建规模过大，投资增幅过高。对钢铁企业投资的第一高峰期在 1995 年。共568亿；对钢铁企业投资的第二高峰期在2002年，共704亿；而2003年则高达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。主要表现在：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）产品结构不合理一些落后钢产品还在大量生产。 4）机遇和挑战并存。首先，我国经济正处于经济周期上升阶段，工业化尚未完成；其次，我国消费结构正由温饱型向小康型升级，创造了新的市场需求；第三，民营企业、外商自主资金投入在不断地提高，这

19、些因素都有助于中国钢铁业的发展。但同时由于竞争的加剧，钢产品结构的不合理等因素又使得我国钢铁业面临巨大挑战。1.4.2中国钢铁产业现状 1）钢铁企业在建规模过大，投资增幅过高。对钢铁企业投资的第一高峰期在1995年。共568亿；对钢铁企业投资的第二高峰期在2002年，共704亿；而2003年则高达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。主要表现在：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）产品结构不合理一些落后钢产品还在大量生产。 4）机遇和挑战并存。首先，我国经济正处于经济周期上升阶段，工业化尚未完成；其次，我

20、国消费结构正由温饱型向小康型升级，创造了新的市场需求；第三，民营企业、外商自主资金投入在不断地提高，这些因素都有助于中国钢铁业的发展。但同时由于竞争的加剧，钢产品结构的不合理等因素又使得我国钢铁业面临巨大挑战。 1.4.3钢铁产品结构急需优化 1）加速发展薄板及其深加工产品是重中之重： 2）由于中国汽车行业的高速增长迫切要求汽车板生产的本土化： 3）高强度标准件用冷墩钢、易切削钢、汽车发动机用气阀钢要求替代进口； 4）建筑用钢筋要淘汰级。发展级级： 5）X60、X70级管线钢迫切需要替代进口的产品； 6）集装箱用<16mm的薄板需要大力发展： 7）390级和460级中厚板要继续研制和普及

21、。 1.5轧钢工艺技术的发展 1.5.1国内中厚板技术的发展 中厚板轧钢生产线的工艺装备是在钢坯质量一定的前提下保证最终产品质量的重要环节。以往的轧钢厂是以轧机为中心，其余的装备往往是因陋就简，尤其是在以普材为主的生产厂更是如此。中厚板的生产尽管在加热和精整工序上考虑了一些如不产生划伤和剪切质量等因素，但是随着产品质量、品种规格、产品档次和用途等市场因素的变化，各生产厂已开始逐步重视并对整个工艺线进行分析、升级和改造。由于历史原因，我国目前大部分中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进水平存在一定的差距。主要体现在：(1)规模小，装备水平低；(2)加热炉大部分为推钢式，加热能力和质量保证能力差

22、；(3)轧机能力差距大，3 000 mm以下的轧机占总量的80左右，且轧制压力大部分为3050 kN；(4)后部精整能力不足，因陋就简，如矫直机(几乎没有冷矫)，纵剪能力达到30 mm以上的不多，且剪切质量差。在线无损探伤线、热处理和喷丸等工艺大部分工厂没有配备；(5)核心技术不精、不专，主要体现在控温、辊型设计、水冷和控制轧制等，尤其是独特的、具有自主知识产权的工艺、产品不多。与国外先进企业比较，国内中厚板轧钢厂尽管在装备上存在着一定的差距，但近几年一些大钢厂正在逐步引进、消化和改造一批中厚板生产设备和工艺，如首钢和济钢的3 500 mm轧机、鞍钢的4 300 mm轧机和宝钢的5 000 m

23、m轧机等 陆续投产；首秦公司的4 300 mm轧机，天津、唐钢和福建三明的3 500 mm轧机等一大批即将投产的中厚板轧机，将逐渐参与中厚板的市场竞争，这对我国的中厚板生产企业提升整体装备水平、提升产品档次和质量将会起到极大的促进作用。钢铁产品的现代技术主要有4个方面，即钢质洁净技术、微合金化技术、晶粒细化技术和尺寸、表面精准化技术。 首钢在近几年的品种钢开发中，运用V、NV、Nib和Ti等合金化元素，与轧钢工艺结合，较好地开发了高强板、z向板、管线用钢和桥梁板等控轧控冷产品。目前，国内新建中厚板厂和主要骨干企业均采用了一批新技术，开发了一批新产品，如舞阳厚板厂、鞍钢厚板厂和济钢中厚板厂等开发

24、出了XT0管线、550D超低碳贝氏体高强结构钢等一大批技术含量高、质量等级高的产品。这些产品的开发和更高级产品的开发研制，标志着中国的中厚板行业已经从规模效益型向品种质量效益型转变，标志着随着工艺装备的提高，工艺技术以微合金化和控轧控冷为主的结合日趋成熟，标志着随着冶炼、连铸、轧制技术的提高逐步可以满足高档产品的国产化。1.5.2无头轧制和半无头轧制 无头轧制和半无头轧制技术是近年来出现的新技术。无头轧制将轧制后的板胚在中间辊道上焊合起来，并连续通过精轧机组，精轧后将带钢切断并卷取。主要应用在热轧带钢和棒线材生产中，采用传统分块轧制方式的轧机要频繁的咬钢、抛钢和变换轧制速度，造成钢材头、尾部的

25、质量难以保证，轧钢作业率较低，对产品尺寸精度的控制也较为困难。通过在传统的热轧生产线上设置采用钢坯对焊机及精轧后连续轧制。该方法与传统轧制方法相比提高了成材率和生产率。产品质量、精度也有较大的提高。此外，用传统的轧制方法轧薄板时容易出现跑偏、甩尾、浪形等问题：而无头轧制则无此现象，可提高钢带行走的稳定性，可以生产0.8毫米至1.0毫米带材。此技术由于避免了频繁的咬钢，设备的磨损和废品率也有所下降，可降低25至3的生产成本。半无头轧制主要用于薄板坯连铸连轧生产线，主要是为生产薄规格热轧带钢设计的，虽然其设备配置与传统的薄板坯连铸连轧大体相同，但是技术有很大变化。比如，采用半无头轧制的CSP生产线

26、，薄板坯出结晶器时的厚度为63毫米，经过液芯压下后离开连铸机时连应用科技铸坯厚度为48毫米。此时，连铸坯不剪断进入隧道式加热炉(传统CSP生产线连铸坯剪断为40余米)，加热炉可达300余米(传统CSP生产线为200米)：连铸坯经均热以后进入7机架连轧机组轧制成材。该生产线的输出冷却辊道分为两段，第一段较短，为30米左右，其中快速冷却水集管为1 0米左右，冷却段后是超薄带卷取机(旋转卷取机)：第二段为层流冷却和卷取机，主要生产般规格的热带。该生产线的产品以超薄规格热带为主，其中0.8毫米至3毫米的带钢占60以上；高强度钢的最小厚度为12毫米，低碳钢的最小厚度可以达到0.8毫米。宽度为900毫米至

27、1 600毫米的产品如果采用半无头轧制技术，双流连铸的最大产量可达240万吨。通过半无头轧制技术使用连铸坯较长的特点，可以刚氏穿带过程产生的带钢温度、不易控制厚度和生产中不稳定等因素，有利于薄规格产品的轧制。1.5.3其它工艺技术的发展 1）热装热送技术。 2）薄板坯连铸连轧技术。 3）节能加热炉技术。 4）FMCP(热机械控制轧制)技术。包括钢材成分设计，轧制温度、程序和变形量的控制，冷却速度和冷却温度的控制。 5）计算机过程管理技术。 6）高精度轧制技术。 7）薄带连铸和冷轧技术。 1.5.4 轧钢工艺的进步 1）全面认识质量含义及其不断深化的趋势 随着可持续发展观点影响的日益扩大，人们对

28、产品的价值观也在发生着变化。质量既与制造技术的集成优化有关，又和使用优化有关，而且还与债务优化有关。就产品质量的价值观而言，其根本含义是既要有强劲的市场竞争力，又要有利于可持续发展。因此对钢铁质量的认识要避免满足于化学成分合格、尺寸公差合格和性能合格，要从成本、技术先进性、市场竞争和可持续性发展等方面看待问题。 2）先进生产流程的逐步确立 （1）中国已经引进了3条CSP薄板坯连铸连轧生产线，其中珠江钢厂和邯郸钢铁公司生产线已投产，收到了预期的效果。包钢的薄板坯连铸连轧生产线也将投产。近年计划建设的薄板坯连铸连轧生产线还有2条； （2）连续式棒线材轧机已成为长型材生产的主体，落后的横列式轧机正在

29、被淘汰：目前，中国连续式和半连续式棒材轧机和高速线材轧机的数量已有显著增加，其产品在全国总产量中已超过50%。 （3）连铸坯热送热装和一火成材技术获得推广，节能效果显著：宝钢、攀钢、武钢板坯的热送率已有大幅度提高，其中宝钢已达50%，热装温度达600。淮阴、唐钢、三明钢厂的连铸方坯已基本实现热送。中国一火成材的数量近几年已增加了约2000万吨，年增效益达到56亿元； （4）中国已投产3条连续酸洗冷轧生产线。1.5.5新技术得到应用推广 1）自1992年起，中国就已经组织连续式棒材轧机和高速线材轧机的国产化工作，经过几年的努力，取得了显著的效果。目前，这两种轧机装备的设计、制造已经基本实现了国产

30、化。其中，国内设计制造的高速线材精轧机组的轧制速度已经达到135m/s，并顺利地通过了验收； 2）一些先进的轧制技术，如切分轧制、铁素体轧制、低温轧制、形变诱导铁素体相变和控轧控冷技术在中国已得到广泛的应用，取得了显著的效果；而如钢轨在线全长余热淬火等技术的应用，在有条件的轧钢厂中已取得了成功。1.6马钢轧钢技术的发展1.6.1马钢轧钢技术的进步 从1998年起，马钢通过关停老线轧机，改造高线和车轮轧机，新建H型钢、棒材、二钢高线和棒材轧机、热轧薄板和冷轧薄板轧机，在2002年4月8日彻底淘汰了初轧开坯工艺，实现100%一火成材，轧机整体装备水平有了质的飞跃，为提高产量、质量、改善产品结构、提

31、高竞争力奠定了基础。马钢结构调整已见成效，形成了独具特色的“线、型、板、轮”品种结构。 2001年9月，马钢淘汰三钢超低头板坯铸机，新建直弯型板坯布连铸机，提高了板坯质量。2002年6月中板轧机生产淘汰了模铸扁锭，专用板表面质量和力学性能大大提高，增强了马钢中板产品的形象。 2003年10月投产的短流程薄板坯连铸连轧生产线（CSP），改变了传统的轧钢作业方式，轧钢逐渐向“零”热能工序过渡。采用先进的AWC自动宽度控制技术、AGC自动厚度控制技术、PCFC板形直度控制技术、窜辊技术和WRB控制技术。与国内同类轧机相比，马钢CSP具有轧机布置紧凑；增设立辊轧机，板型控制极佳；轧后冷却采用层流+强冷

32、的冷却方式，冷却效果更好等优点； 具有正负工作辊弯辊、正中间辊弯辊、中间辊窜动、轧辊调平功能的4机架6辊UCM冷轧机，代表着当今世界先进水平。和平生产钢种为CQ、DQ、DDQ及HSLA级低碳钢，厚度为0.3mm2.5mm、宽度为900mm1575mm的冷轧卷。2004年3月成功实现单卷最薄厚度达0.3mm的轧制。 通过优化工艺，加强操作，各轧机轧制中间废品量大幅减少，产品实物质量明显提高，马钢吨材废品下降了8.9，钢材合格率达到了99.60%，为成材率的提高创造了条件。1.6.2马钢轧钢技术的发展方向 1）继续提高板带比 当今世界上发达的钢铁企业板带比都在60%-70%左右，随着我国经济的发展

33、，钢材消费在向汽车制造、机械船舶制造等以板带材为主转移。马钢将通过技术进步提高板带比例，迅速提高热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板及彩涂板的市场份额并在稳定建筑用材的基础上向家电用板、汽车用板延伸。2）加大新产品开发力度 线材应加大开发免球化退火的8.8级、12.8级的中高强度紧固件及超细晶非调质钢力度。中板轧机应该实施改造并开发高级别造船板、压力容器板、桥梁板、耐候钢板。热轧薄板重点开发高强耐候轧薄板系列产品，以低碳微合金化Q345D为代表的高强热轧薄板系列；冷轧品种重点开发以08AL为代表的冷轧深冲薄板系列，根据需要适时开发镀锌、彩涂相应品种。车轮方面，重点开发更高质量的贝氏体高速列车车轮、轮箍，

34、整体机车车轮，适应我国专用高速铁路建设的需要。 3）研制新一代钢铁材料 马钢将开展普碳钢：200MPa400MPa(500MPa);微合金钢（Nb,V,Ti）:400MPa800MPa;合金钢：800MPa1500MPa等新一代钢铁材料的研究，适应未来轧钢技术的发展需要。 4）加强计算机控制和模拟技术运用 轧制过程实现计算机控制和过程模拟可以提高产品质量、节能降耗、减少污染。马钢仍要重点推广采用轧钢工艺过程计算机优化、轧钢生产计算机辅助管理、轧辊空性的计算机辅助设计和制造、轧钢过程人计算机控制、加热炉的计算机控制等成熟技术，主要轧钢生产线应全部实现生产过程自动化，加强计算机数学模型技术的应用！

35、 5）钢材组织性能预报与控制 在高精确控温技术的基础上，马钢将发展钢材组织性能在线模型预报和控制技术，缩短生产周期，不学等待力学检验结果即可交用户使用或专至下工序。 6）建立直接联系用户的产品研究与开发机构 与用户一起研究开发新产品，看站用户应用钢材产品的咨询服务，以用户的要求作为标准，最大限度地满足用户要求。1.7 2300中板粗机主传动系统设计1.7.1原始数据1）原料规格：220×1300×1660mm 成品宽：2200mm轧机道次方式入口厚mm出口厚mm轧后宽mm轧后长mm压下量mm压下率%二辊1纵轧220190130019223013642纵轧1901701300

36、21482010533横轧170145214815242514714横轧145124214817822114485横轧124107214820651713716横轧1079621482302111028成品厚mm20182）轧制温度开轧温度：1130±30；终轧温度10003）轧机的数据轧辊形式：二辊轧机新工作辊直径：1100mm最小工作辊直径：980mm轧辊辊身长度：2350mm轧辊最大工作压力：20000KN一根轧辊最大工作扭矩：1250000N.m压下电机： 型号：ZZJ-812P 功率：90KW 转速：660r.p.m JC：100%压下主减速器蜗轮副速比：i=18.51.7

37、.2设计任务和要求对马钢热轧板厂中生产线上的二辊轧机设备进行分析、消化，校核其能力。1）文献检索及综述国内外有关板带轧机设备现状。2）根据原始参数计算2300轧机的轧制压力及轧制力矩。3）根据已有的数据对轧辊强度进行校核。4)通过计算来确定万向接轴的尺寸。5)根据已有的数据选择合适的联轴器并对叉头、扁头强度进行校核。计算和校核机架的强度。6)轧钢机的维护以及接轴的润滑。7)绘制图纸折合A0幅面3张。1.7.3设计步骤1)根据给定道次的压下量及轧制温度、轧件材料，通过北京科技大学给出的经验公式求出各道次的变形阻力及单位压力。2)考虑到摩擦对应力的影响，乘影响系数求出平均单位压力。3)根据已知条件

38、求出总轧制压力和轧制力矩。4)对轧辊进行强度校核。5)确定联接轴的类型及材料：采用滑块式万向接轴。6)对叉头、扁头强度进行校核。7)对机架进行强度校核。8)轧钢机的维护以及接轴的润滑的设计。2. 轧制力能参数计算与说明2.1轧制工艺参数表2-1 各道次轧制工艺参数轧机道次方式入口厚mm出口厚mm轧后宽mm轧后长mm压下量mm压下率%二辊1纵轧220190130019223013642纵轧190170130021482010533横轧170145214815242514714横轧145124214817822114485横轧124107214820651713716横轧1079621482302

39、111028成品厚mm20182.2 轧辊主参数的确定2.2.1 辊身长度的确定 轧辊的主要参数的确定（辊身直径D 、辊身长度L ）决定板带轧机轧辊尺寸时，应先确定辊身长度L，然后再根据强度、刚度和有关工艺条件确定其直径D。辊身长度L:应大于所轧钢板的最大宽度Bmax，即 （21）式中 L辊身长度；板带材的最大宽度；视带材宽度而定的量，当=4001200mm时，取=100mm；当=10002500mm时，取=150200mm；当带钢更宽时，a=200400mm。已知板带材宽度为b0=2148mm（），可以此取a=200mm。 L= +a>b0+a=1800mm本次设计为2300中板粗轧机

40、，则有： L=2300mm2.2.2 工作辊直径的确定 辊身长度L确定以后，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，所以取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试验机上进行了100多个钢种的变形阻力试验，并带整理成图表及相应公式 = （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)

41、 变形程度影响系数， （25）式中 真实平均变形程度； （26）式中 相对变形程度。把接触弧看作抛物线时：= （27）式中 变形程度； 相对变形程度。×100% （28）式中 压下量， 入口厚， 出口厚。变形速度的确定： （29）式中 轧辊的圆周线速度； 压下量； 轧辊的半径； 、入口厚和出口厚。单位压力的计算： 1.2× （210）式中 单位压力； 变形阻力。2.4计算各个道次的变形阻力 ：（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

42、影响系数， 考虑摩擦对应力状态的影响系数， 考虑外区对应力状态的影响系数， 考虑张力对应力状态的影响系数。在大多数情况下，外摩擦对应力状态的影响是主要的，而大部分计算平均单位压力的理论公式主要是计算的公式。这里主要考虑摩擦对应力状态的影响，所以公式简化成如下公式： （3-2）志田茂公式： （3-3） C= （3-4）式中每一道次的压缩率。3.2总轧制力计算 轧件对轧辊的总压力为轧制平均单位压力与轧件和轧辊接触面积的积，即 P （3-5）接触面积的一般形式为： （3-6）式中 、轧制前、后轧件的宽度； 接触弧长度的水平投影。 对于轧制中厚板、板坯、方坯及异型断面轧件一般不考虑轧制轧辊产生弹性压扁

43、现象。 轧制板材（中厚板）、板坯、方坯时在两个轧辊直径相同的情况下，接触弧长度的水平投影为 （3-7）式中 R轧辊半径； 压下量。3.3计算各个道次的轧制力（1）第一道次：C=0.45×0.1364+0.04=0.101=0.9=0.9×78MPa=70.2MPaP=70.2×1.3×0.1245=1172.23t（2）第二道次：C=0.45×0.1053+0.04=0.087=0.9=0.9×72MPa=64.8MPaP=64.8×1.3×0.105=884.5t（3）第三道次：C=0.45×0.147

44、1+0.04=0.106=0.88=0.88×90MPa=79.2MPaP=79.2 ×=1597.5t（4）第四道次：C=0.45×0.1448+0.04=0.105=0.95MPa=93.1MPaP=2139.8t（5）第五道次：C=0.101=0.96MPa=98.8MPaP=2037.3t（6）第六道次：C=0.086=0.95MPa=98.8MPaP=1634.1t由以上计算可得如下轧制力总表：轧机道次方式入口厚mm出口厚mm轧后宽mm轧后长mm压下量mm轧制力t二辊1纵轧22019013001922301172232纵轧1901701300214820

45、88453横轧1701452148152425159754横轧1451242148178221213985横轧1241072148206517203736横轧10796214823021116341表3-1 各道次轧制力总表3.4轧制力矩 在简单轧制时，由文献（4，2-52）可得作用在两个轧辊上的轧制力矩M可表示为： （3-8） 式中 P轧制力 轧制力力臂，其大小与轧制力的作用点及前后张力大小有关 力臂系数，由文献4表2-7可得表3-2 力臂系数轧制条件系数简单轧制条件：热轧0.5冷轧0.350.45由于是热轧条件下，故取0.5.由表3-1可知，最大轧制力，圆整故两个轧辊上的最大轧制力矩为：=

46、2354KN.m3.5轧辊强度的校核在设计轧机时，通常是按工艺给定的轧制负荷和轧辊参数对轧辊进行强度校核。由于对影响轧辊强度的各种因素（如温度应力、残余应力、冲击载荷值等）很难准确计算，为此，设计时对轧辊的弯曲和扭转一般不进行疲劳校核，而是将这些因素的影响纳入轧辊的安全系数中（为了保护轧机其它重要部件，轧辊的安全系数是轧机各部件中最小的）。由于在做轧辊时未考虑疲劳因素，故对轧辊的安全系数一般取n=0.5。轧辊材料的许用应力可参照以下数据：对于合金锻钢轧辊，当强度限时，许用应力；对于碳素锻钢轧辊，当强度限时，许用应力；对于铸钢轧辊， 当强度限时，许用应力；对于铸铁轧辊， 当强度限时，许用应力。图

47、31 二辊式钢板轧机轧辊受力简图对于二辊轧机，最大弯矩公式 （3-9）式中 压下螺丝中心矩； 轧件宽度；辊身最大弯曲应力 （3-10）式中 作用在一个工作辊上的最大弯矩； 工作辊传动端的扭转断面系数。 （3-11）式中 D工作辊直径。对于二辊轧机已知最大轧制力，这里取，代入公式（3-9），得 已知D=1.1 m ,代入式（3-11），得 把代入式（3-10），得 100故轧辊强度校核通过。3.6轧辊电机的选择电机通过滑块式万向联轴器传递扭矩给电机。电功率的计算公式如下： （3-12）式中 电机功率，单位； 电机转速，单位。 扭矩，单位； （3-13）式中 总传递效率； 作用在一个工作辊上的最大

48、传动力矩； （3-14）式中 万向接轴传递效率， 故此处 滚动轴承的传递效率 ，此处取代入式（3-14），得把，代入式（3-13），得把，代入式（3-12），得故所选电机功率应大于，转速。4. 滑块式万向接轴结构设计与强度校核4.1滑块式万向接轴结构设计滑块式万向接轴的结构主要由扁头、叉头、滑块（半月块）和销轴等组成。安装在叉头镗孔中的半月块一般由青铜制成，扁头可随之一起绕叉头镗孔中心转动，半月块中心有一小轴，扁头可随小轴一起绕垂直轴转动。按铰链形式分为开式铰链和闭式铰链两种。开式铰链：扁头上沿轴向开一长槽，允许扁头从轴向装拆，这样轧机可从轴向换辊，而轧辊轴头做成扁头的形状。 闭式铰链：在扁头

49、上开一孔，通过销子将扁头、半月块及叉头连接。闭式铰链的拆卸只能从侧向进行（先拆去销子，然后将扁头与滑块一起取出）。由于叉头上有销孔，故对叉头强度减弱较大。4.2 开式叉头、扁头根据3.4中计算可知，轧制生产过程中接轴传递最大转矩。扁头与轧辊是一体结构故选取材料40CrMnMo,调质处理。已知,安全系数为5。滑块式万向接轴的主要尺寸参数是叉头直径D，它主要取决于磨削后的轧辊直径。叉头直径D一般小于轧辊的最小直径（小515mm）。一般而言，叉头直径应为轧辊的名义直径的85%95%，以免轧辊与其发生干涉。而齿轮座端的直径可取稍大些以增加其强度，以免产生破坏。滑块式万向接轴各部分的结构如图：图4-1万

50、向接轴滑块式万向接轴各部分的结构尺寸，可根据叉头直径D按以下经验关系选取：叉头镗孔直径 d=（0.460.5）×960mm=(441.6480)mm扁头厚度 S=(0.250.28)D=(0.250.28) ×960mm=(240268.8)mm扁头长度 =(0.4150.5)D=(0.4150.5) ×960mm=(398.4480)mm接轴本体直径 =(0.50.6)D=(0.50.6) ×960mm=(480576)mm叉头开口 B（月牙形滑块宽度）滑块式万向接轴的结构尺寸，也可以参照有关标准尺寸系列选取。为了降低叉头中的应力，在此尺寸系列中，叉头

51、镗孔直径d和扁头厚度S均按上述经验关系中的下限选取，即d =0.46D=441.6mmS=(0.250.26)D=(240249.6)mm由以上计算初步选取扁头尺寸如下：D=960mm b=380mmd=441.6mm S=240mm l=475mm 4.3开口式扁头强度计算与结果分析月牙形滑块作用在开口式扁头上的负荷近似的按三角形分布，受力如图所示。图4-2 开式扁头因此合力的作用点位于三角形的面积形心，即在离断面边缘处。万向接轴传递的扭矩为时，合力为 (4-1)式中 扁头总宽度； 扁头一个分支的宽度。数据代入（4-1），得 当万向接轴倾斜角为时，由图（4-2）可求出力臂为 （4-2）式中

52、万向接轴铰链中心至断面II的距离。已知，万向接轴的倾角为即，所以， 根据以上分析，断面II承受弯曲应力和扭转应力，计算应力可按以下经验公式计算 （4-3）式中 扁头的厚度；计算矩形截面抗扭断面系数时的转化系数，它决定与矩形断面尺寸与之比，查1表7-3选取。表4-1 矩形截面抗扭断面系数时的转化系数115234602080346049308011151789 4.4开式叉头强度计算与结果分析叉头颚板承受月牙形滑块传递的压力，在垂直于扁头的断面AA中，压力近似地以三角形分布，其合力通过三角形质量中心，即在铰链轴线处。万向接轴传递的扭转力矩为时，合力： (4-4)根据经验数据，叉头最大主应力数值，决定于万向接轴倾斜角和叉头镗孔直径与叉头外径的比值，其计算应力为 (4-5)式中叉头镗孔直径； D叉头外径； K考虑万向接轴倾斜角的一个系数，可根据倾斜角由17-21查找或根据以下公式确定 （4-6）如果比值取为0.46，则计算应力为 （4-7）已知，代入公式（4-7），得 4.5接轴强度的计算与结果分析根据万向接轴倾角的大小，轴体扭转应力可按以下经验公式计算：当时， （4-8）当时， （4-9）式中万向接轴本体的直径。已知M=1177KN