小型軋鋼機開題報告

畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生開題報告課題名稱小型軋鋼機課題來源

課題類型指導(dǎo)教師學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)班級本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義：小型軋鋼機：軋鋼就是用軋機對鋼坯進行壓力加工，獲得需要的形狀規(guī)格和性能的過程。軋機主要由幾組軋輥構(gòu)成，軋輥是一對轉(zhuǎn)動方向相反的輥子，兩個輥子之間形成一定形狀的縫或孔，鋼坯通過軋輥就成為一定形狀的鋼材。在再結(jié)晶溫度以上的軋制稱為熱軋；在再結(jié)晶溫度以下的軋制稱為冷軋。我們常見的汽車板、橋梁鋼、鍋爐鋼、管線鋼、螺紋鋼、鋼筋、電工硅鋼、鍍鋅板、鍍錫板包括火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的。我國大鋼廠從70年代已用先進的連軋軋機，連軋機采用了一整套先進的自動化控制系統(tǒng)，全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計算機控制實施，軋件在幾架軋機上同時軋制，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。我國粗鋼產(chǎn)量位居世界第一。國內(nèi)十大鋼鐵企業(yè)年產(chǎn)粗鋼均在1000萬噸以上。今年來，鋼鐵重組進入快車道，比如寶鋼控股的廣東鋼鐵集團，山東濟鋼、萊鋼為主組建的山東鋼鐵集團，還有河北鋼鐵集團等。但是，我國鋼鐵量輕質(zhì)量的瓶頸。軋鋼行業(yè)必須走高端路線，造船業(yè)和汽車制造業(yè)、建筑業(yè)的興旺，給軋鋼行業(yè)帶來機遇，但是礦石的漲價給我國軋鋼行業(yè)帶來新的困境。國內(nèi)軋鋼行業(yè)要真正做大做強，必須不斷對鋼坯質(zhì)量、加熱、輥型控制、卷取能力、酸洗等系列環(huán)節(jié)加強。另外，做重型機械的一重、二重、上重、太重等必須奮起，探索高精軋鋼設(shè)備。國內(nèi)寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼設(shè)計院，東大、北科大等院校軋鋼研究機構(gòu)亦要多加強與鋼鐵集團的聯(lián)合開發(fā)。隨著我國軋制加工業(yè)的迅猛發(fā)展，我國軋制加工設(shè)備也經(jīng)歷了一個自主開發(fā)－引進－學(xué)習(xí)借鑒－國產(chǎn)化的往復(fù)循環(huán)過程。經(jīng)過近20年的探索和創(chuàng)新，截至目前，我國自行設(shè)計和制造的軋機在低速、窄規(guī)格方面已經(jīng)接近或達到國際先進水平，高速軋制設(shè)備、寬幅軋機、單機架雙卷取鋁帶熱軋機、熱連軋機方面的開發(fā)研制也呈現(xiàn)良好的態(tài)勢。伴隨著市場需求的不斷增長和變化，近年來，我國軋制加工設(shè)備市場出現(xiàn)了多樣化的要求，正在逐步向高精化、寬幅化、高速化以及高技術(shù)和連續(xù)軋制的方向.隨著我國軋制工業(yè)近年來的加速發(fā)展,軋制機的需求已越來越多,軋制領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊..改革開放三十年來軋制工業(yè)在我國工業(yè)建設(shè)方面做出了突出的貢獻,,這同時也加速了軋制機的快速發(fā)展.冷連軋技術(shù)是國際鋼鐵行業(yè)公認的技術(shù)密集、難度極大的生產(chǎn)工藝，是中國鋼鐵企業(yè)在引進全套生產(chǎn)線時花費最多的環(huán)節(jié)形。1.1軋鋼機的定義：軋鋼機也稱為軋鋼機械，一般把將被加工的材料在旋轉(zhuǎn)的軋輥間受壓力產(chǎn)生的塑性變形即軋制加工機器稱為軋鋼機，這是簡單定義。大多數(shù)情況下，軋制生產(chǎn)過程要經(jīng)過幾個軋制過成，還要完成一系列的的輔助工序，如將原材料由倉庫運出加熱，軋件送往軋輥，軋制、翻轉(zhuǎn)、剪切、打印，軋件收集、卷取成卷等。一個軋件的全過程由多種機械按工藝順序而成機組來完成，這種機組或機器體系叫軋鋼機械或稱軋鋼機。第一種情況軋鋼機由一個或幾個工作機座（執(zhí)行機構(gòu)）傳動機構(gòu)（齒輪傳動、連軸器）和使軋輥轉(zhuǎn)動的電動機組，后一情況軋鋼機是由若干臺工做機組成，這些機組數(shù)目與加工軋材工藝過成生產(chǎn)率相適應(yīng)，因此，軋鋼機按順序排列并且用輥道或其他運輸裝置連成一條工藝流水線機器組成機組。軋鋼機是機械中使金屬在旋轉(zhuǎn)的軋輥中產(chǎn)生變形的那部分設(shè)備。主要使設(shè)備排列成一定形式的工作線稱為軋鋼機的主機列。用以完成其他工序的機械設(shè)備稱為輔助機械。1.2軋鋼機的標(biāo)稱軋鋼機的類別與規(guī)格與軋鋼機的斷面尺寸有關(guān)，因此軋鋼機的初軋和型鋼的類是以軋鋼的名義直徑。也就是說軋鋼機的大小是常用與軋件有關(guān)的尺寸參數(shù)來標(biāo)稱。初軋機和型鋼軋機的主要性能參數(shù)是軋輥名義直徑，因為軋輥的名義直徑的大小與其能夠軋制的最大斷面有關(guān)，因此，初軋機和型鋼軋機是以軋輥的名義直徑標(biāo)稱的。小型軋鋼機的名義直徑為：180——450mm.1.3軋鋼機的用途軋鋼機形式有兩種：冷軋與熱軋，熱軋主要用于開坯，兼生產(chǎn)一部形鋼，這這種軋機的型號有630-650型軋機，500-550型軋機、650中型軋機與2300中板軋機等，冷軋主要用于終級軋制，軋帶鋼的產(chǎn)品很多，具有代表性的冷軋板帶鋼產(chǎn)品金屬鍍層薄板（包括鍍錫板、鍍鋅板等）、深沖板（以汽車鋼板最多）、電工硅鋼板、不銹鋼和涂層鋼板?，F(xiàn)也促使冷軋機的裝備技術(shù)和控制技術(shù)向更高的方向發(fā)展。型號有1400mmNKW、1250mmHC單輥可逆式軋機.1150mm二十輥冷軋機,。設(shè)計的軋鋼機為300×3軋鋼機，軋輥的直徑為300mm.，軋鋼機主要用來為軋制小型線材。25—50毫米的圓鋼，20—40毫米的方鋼；螺紋鋼等。其結(jié)構(gòu)的特點為：1采用三輥式工作機座，主電機不可逆轉(zhuǎn)，中上輥與中下輥交替過鋼，實現(xiàn)多道次的軋制。2由于軋輥的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速不可逆轉(zhuǎn)，可采用造價較底的高速交流主電機在傳動裝置中裝有減速機和齒輪機座?？紤]到第一機座軋件較短，軋制次數(shù)較多，負荷很不均勻，為了均衡電機負荷，減少電機的容量，在減速機和電動機之間加有飛輪。23多數(shù)300型鋼軋機要求既開坯又軋件，具有一機多能的特性，因此，軋機急需要較強的能力，又需要較強的剛度，而且由于經(jīng)常需要更換品種，在軋機結(jié)構(gòu)上需考慮換輥方便。4為了便于換輥，三個機座的軋輥都采用梅花接軸連接。本課題的現(xiàn)狀1.2.1國外相應(yīng)機器的研究狀況據(jù)說在14世紀(jì)歐洲就有軋機，但有記載的是1480年意大利人達'芬奇(LeonardodaVinci)設(shè)計出軋機的草圖。1553年法國人布律列爾(Brulier)軋制出金和銀板材，用以制造錢幣。此后在西班牙﹑比利時和英國相繼出現(xiàn)軋機。1728年英國設(shè)計出生產(chǎn)圓棒材用的軋機。英國于1766年又設(shè)計出了串行式小型軋機，19世紀(jì)中葉，第一臺可逆式板材軋機在英國投產(chǎn)，并軋出了船用鐵板。1848年德國發(fā)明了萬能式軋機，1853年美國開始使用三輥式的型材軋機，并采用蒸汽機傳動的升降臺從而實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)。接著美國出現(xiàn)了勞特式軋機。并于1859年建造了第一臺連軋機。萬能式型材軋機是在1872年出現(xiàn)的，20世紀(jì)初制成半連續(xù)式帶鋼軋機，它由兩架三輥粗軋機和五架四輥精軋機組成形[1]。軋機發(fā)展到21世紀(jì)的今天，已采用了一整套先進的自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)，全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計算機控制個主要特點:(1)網(wǎng)絡(luò)化快速通訊；(2)系統(tǒng)響應(yīng)速度快；(3)傳動設(shè)備動態(tài)、靜態(tài)精度高；(4)軋件跟蹤、定位準(zhǔn)確；(5)軟件編制可靠性高等。1.2.2國內(nèi)相應(yīng)機器的研究狀況目前，我國自主設(shè)計和研制的加工設(shè)備，從整體上看與國際先進水平相比還有很大的差距，但某些技術(shù)正在追趕世界先進水平。洛陽有色金屬加工設(shè)計研究院正在開發(fā)的2400mm（1+1）式鋁帶熱軋機、2500mm六輥冷軋機、2000mm鋁箔軋機、高速鋁箔軋機以及銅帶精軋機等一批具有世界先進水平的軋機正在設(shè)計和制造之中。這批軋機的設(shè)計特點和當(dāng)今世界軋機的發(fā)展趨勢相一致，已經(jīng)成為我國銅鋁加工設(shè)備研制的一個亮點現(xiàn)化工業(yè)的發(fā)展對材料的精度要求日益提高，產(chǎn)品的高精度就需要設(shè)備朝高精度方向發(fā)展；出于對產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的考慮，以及軋制技術(shù)的日漸成熟，軋機的幅面迅速擴大，比如用于包裝袋的鋁箔的寬度需求已達到1800mm以上，對寬幅鋁箔的需求量正呈高速增長態(tài)勢。生產(chǎn)的機器都已達到甚至超過國外一些國家的相應(yīng)產(chǎn)品[2]。軋鋼技術(shù)發(fā)展前景世界軋鋼工業(yè)的技術(shù)進步主要集中在生產(chǎn)工藝流程的縮短和簡化上,最終形成軋材性能高品質(zhì)化、品種規(guī)格多樣化、控制管理計算機化等。展望未來,軋鋼工藝和技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾方面:1.鑄軋一體化利用軋輥進行鋼材生產(chǎn),因其過程連續(xù)、高效、可控且便于計算機等高新技術(shù)的應(yīng)用,在今后相當(dāng)一段時間內(nèi),以輥軋為特征的連續(xù)軋鋼技術(shù)仍將是鋼鐵工業(yè)鋼材成型的主流技術(shù),但軋鋼前后工序的銜接技術(shù)必將有長足的進步。在2O世紀(jì),由于連鑄的發(fā)展,已經(jīng)逐步淘汰初軋工序。而連鑄技術(shù)生產(chǎn)的薄帶鋼直接進行冷軋,又使連鑄與熱軋工序合二為一。鑄軋的一體化,將使軋制工藝流程更加緊湊。同時,低能耗、低成本的鑄軋一體化,也是棒、線、型材生產(chǎn)發(fā)展的方向。2.軋制過程清潔化在熱軋過程中,鋼的氧化不僅消耗鋼材與能源,同時也帶來環(huán)境的污染,并給深加工帶來困難。因此,低氧化燃燒技術(shù)和低成本氫的應(yīng)用都成為無氧化加熱鋼坯的基本技術(shù)。酸洗除鱗是冷軋生產(chǎn)中最大的污染源,新開發(fā)的無酸清潔型(AFC)除鱗技術(shù),可使帶鋼表面全無氧化物、光滑,并具有金屬光澤。無氧化(或低氧化)和無酸除鱗(氧化鐵皮)這兩項被稱為綠色工藝的新技術(shù),將使軋鋼過程清潔化。3.軋制過程柔性化板帶熱連軋生產(chǎn)中壓力調(diào)寬技術(shù)和板形控制技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)了板寬的自由規(guī)程軋制。棒、線材生產(chǎn)的粗、中軋平輥軋輥技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)了部分規(guī)格產(chǎn)品的自由軋制。冷彎和焊管機也可實現(xiàn)自由規(guī)格生產(chǎn)。這些新技術(shù)使軋制過程柔性化。4.高新技術(shù)的應(yīng)用20世紀(jì)軋鋼技術(shù)取得重大進步的主要特征是信息技術(shù)的應(yīng)用。板形自動控制,自由規(guī)程軋制,高精度、多參數(shù)在線綜合測試等高新技術(shù)的應(yīng)用使軋鋼生產(chǎn)達到全新水平。軋機的控制已開始由計算機模型控制轉(zhuǎn)向人工智能控制,并隨著信息技術(shù)的發(fā)展,將實現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)化,使庫存率降低,資金周轉(zhuǎn)加快,最終降低成本。5.鋼材的延伸加工在軋鋼生產(chǎn)過程中,除應(yīng)不斷挖掘鋼材的性能潛力外,還要不斷擴大多種鋼材的延伸加工產(chǎn)業(yè),如開發(fā)自潤滑鋼板用于各種沖壓件生產(chǎn),減少沖壓廠潤滑油污染;開發(fā)建筑帶肋鋼筋焊網(wǎng)等,把鋼材材料生產(chǎn)、服務(wù)延伸到各個鋼材使用部門。隨著工業(yè)的發(fā)展和軋鋼技術(shù)的進步,軋鋼工藝的裝備水平和自動控制水平不斷提高,老式軋機也不斷被各種新型軋機所取代。按照我國走新型工業(yè)化道路的要求,軋鋼技術(shù)發(fā)展的重點也轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上,在保證滿足環(huán)保要求的條件下,達到鋼材生產(chǎn)的高質(zhì)量和低成本。在20世紀(jì)末，世界軋鋼技術(shù)發(fā)展迅速。軋鋼生產(chǎn)在自動化、高精度化、連續(xù)化方面取得了較大進步。軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)和主要方法。因為用軋制方法生產(chǎn)出的鋼材，具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)過程連續(xù)性強、品種多、易于實現(xiàn)機械化、自動化等優(yōu)點，而且比鍛造、擠壓、拉拔等生產(chǎn)產(chǎn)品，性能更高，成本更低。目前，約有93%的鋼都是經(jīng)過軋制成材的。有色金屬生產(chǎn)也大量應(yīng)用軋制方法。軋鋼生產(chǎn)的主要產(chǎn)品為建筑、造船、汽車、石油、化工、國防、礦山等專用鋼材。目前，我國軋鋼生產(chǎn)的鋼材品種主要有薄鋼板、硅鋼片、鋼帶、無縫鋼管、焊接鋼管、鐵道用鋼、普通大型材、普通中型材、普通小型材、優(yōu)質(zhì)型材、冷彎型鋼、線材、特厚鋼板、中厚鋼板等。軋鋼生產(chǎn)的產(chǎn)品按鋼材斷面形狀分為：鋼板、鋼管和型鋼。型鋼是一種應(yīng)用范圍廣泛的鋼材。我國型鋼產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的25%～30%。型鋼按用途分為：普通型鋼和專用型鋼。從斷面形狀又可分為異型斷面型鋼和簡單斷面型鋼。從生產(chǎn)方式的角度又可分為焊接型鋼、彎曲型鋼和軋制型鋼。板帶材也是一種廣泛應(yīng)用的鋼材，我國的板帶材產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的45%～55%。板帶鋼按應(yīng)用領(lǐng)域分為建筑板、橋板、船板、汽車板、電工鋼板、機械用板等。按照軋制溫度的不同又可以分為熱軋板帶和冷軋板帶。鋼板按厚度分為：中厚板、薄板和箔材。鋼管的用途主要有建筑用管和石油管道等。我國鋼管產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的10%～15%，鋼管的規(guī)格一般用外形尺寸及壁厚標(biāo)稱。其斷面一般為圓形管，也有多種異型鋼管和變斷面鋼管。鋼管從制造角度劃分為無縫鋼管、螺旋鋼管與直縫鋼管、冷軋鋼管等。按斷面形狀劃分為圓形管、異型鋼管和變斷面鋼管。這些品種齊全、樣式繁多的鋼管被應(yīng)用在管道、石油運輸，鍋爐側(cè)壁、地質(zhì)鉆探、軸承及注射針管等方面。隨著軋鋼工藝及軋鋼技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼材的生產(chǎn)范圍將不斷擴大，產(chǎn)品品種也將不斷增多。近年來我國許多有價值的鋼板產(chǎn)量大幅度增長，冷軋硅鋼片2003年已達89.6萬噸，鍍錫板2002年已經(jīng)達到110萬噸，管線鋼、石油管、耐火鋼板、冷軋不銹鋼板產(chǎn)量達55萬噸。1.3課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法軋制機軋制過程中軋輥自轉(zhuǎn)起主要作用是平衡軋件在出口出的旋轉(zhuǎn)，以便于收料節(jié)約空間。軋機的傳動軸和軋輥軸通過錐齒輪嚙合裝與軋輥支架內(nèi)。動系統(tǒng)采用鏈板式傳動，電機選用變頻調(diào)速電機，便于調(diào)整軋制速度，電通過減速器減速驅(qū)動電機齒輪，電機齒輪帶動大齒輪運轉(zhuǎn)，連接鏈板，進而通過軋輥支架內(nèi)的傳動機構(gòu)帶動軋輥運轉(zhuǎn)。軋制力與軋制功率可以通過公式計算電機的選擇根據(jù)軋輥軋輥轉(zhuǎn)速和軋制速度進行選擇。課題研究中的主要難點以及解決的方法本課題研究的是外鏈板的軋制機，在研究中主要有以下幾個難點：傳動方案的確定，電動機的選擇。電動機的選擇：電動機的功率選擇是否合適，通常，我們均采用三相據(jù)我所設(shè)計的機器的諸多要求，經(jīng)過反復(fù)的思考與計算推演，我最終選用Y系列三相異步交流電動機。該系列電動機為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機,它是按照國際電工委員會（IEC）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的，具有國際互換性的特點。它防灰塵、鐵屑或其它異物進入電機內(nèi)部的能力較強，效率高，性能好，振動小，體積小，噪音低，重量輕，運行可靠，維修方便?？奢^好的為我所設(shè)計的外小型軋鋼機提供可靠的動力.研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：本次設(shè)計的小型軋鋼機是借助旋轉(zhuǎn)軋輥與其接觸摩擦的作用，將被軋制的金屬體（軋件）拽入軋輥的縫隙間，在軋輥壓力作用下，使軋件主要在厚度方向上完成塑性成型。本次設(shè)計的設(shè)計主要包括：電動機的選取，分軸器的設(shè)計，減速器的設(shè)計，軸系部的設(shè)計，箱體的設(shè)計，機架的設(shè)計等，設(shè)計過程按照國家標(biāo)準(zhǔn)，和機械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計的。軸的設(shè)計和齒輪的設(shè)計是本次設(shè)計的重點，設(shè)計中參照了機械設(shè)計手冊進行了精確的設(shè)計，并進行了強度校核。本次設(shè)計的小型軋鋼機結(jié)構(gòu)簡單，使用價格低，并且符合設(shè)計要求，主要針對用來加工鏈條板的卷帶料而設(shè)計的，可保證加工后的產(chǎn)品性能良好，表面光潔度高，板型好，能夠達到所需的要求。待解決的問題：（1）電動機的選擇：電動機的功率選擇是否合適，如果功率過大則會造成浪費，而且也會增加成本，如果選擇不當(dāng)會造成工作不能正常進行，對加工出來的產(chǎn)品有質(zhì)量來的影響，影響企業(yè)的效益，因此需要反復(fù)的思考與計算推演。（2）機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計機架是軋鋼機中最重要的零部件之一，用來安裝軋輥輥系與軋輥調(diào)整裝置，并承受全部軋制力，因此機架應(yīng)具有足夠富裕的強度和剛度，以保持其工作可靠。由于閉式機架具有結(jié)構(gòu)合理，強度和剛度均較高的特點，已被廣泛用于軋制力較大的板胚板帶軋機上。為了保證軋機機架在工作中安全可靠不被破壞，必須對其強度進行計算，同時，為了保證軋制精度，還要對其剛度進行計算。（3）主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計軋鋼機執(zhí)行功能所必要的零部件的設(shè)計。（4）總體設(shè)計軋鋼機的整體根據(jù)實際情況需要完善和改進。參考文獻[1]程志彥.軋鋼機和軋鋼技術(shù)的發(fā)展[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟期刊，2005，15（13）：30-52.[2]西德鋼鐵工程師協(xié)會.冷軋帶鋼生產(chǎn).武漢鋼鐵設(shè)計研究院技術(shù)情報科.北京：機械工業(yè)出版社，1979.[3]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊[J].第5卷.北京：機械工業(yè)出版社，2004.[4]王世剛.機械設(shè)計實踐.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.[5]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊[J].第2卷.北京：機械工業(yè)出版社，2004.[6]濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計.第7版.北京：高等教育出版社，2001.[7]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊[J].第3卷.北京：