設計100萬噸1700冷帶連軋車間畢業設計說明書(文件)

　

【正文】 7。等效力矩計算及電動機的校核軋機工作時電動機的負荷是間斷式的不均勻負荷，而電動機的額定力矩是指電動機在此負荷下長期工作，其溫升在允許的范圍內的力矩。具體來說，軋輥的破壞可能由以下三方面的原因造成：1）軋輥的形狀設計不合理或設計強度不夠。由此可見，為防止軋輥破壞，應從設計制造和使用等諸方面去考慮。～。由于四輥軋機一般是工作輥傳動，因此，對支撐輥只需計算輥身中部和輥徑端面的彎曲應力。因五架軋機的工作輥與支撐輥均一樣，故只需校核其中受力最大的一架即可，因第五架軋機受力最大所以我們只校核第五架軋機。由于有支撐輥承受彎曲力矩，故工作輥可只考慮扭轉力矩，即僅計算傳動端的扭轉應力。支撐輥與工作輥的反力Ps的作用線與工作輥和支撐輥連心線間的夾角： γ=arcsin[(ρ2+m)/2] ……………………………..(29)式中：ρ2—支撐輥軸承的摩擦圓半徑其值計算為ρ2=f*d/2，其中f—機械摩擦系數,因是油膜軸承取f=；d—輥徑直徑m—滾動摩擦力臂一般m=～=。（Hertz）理論認為：兩個圓柱體在接觸區內產生局部的彈性壓扁，存在呈半橢圓形分布的壓應力（上圖）。其中v1 v2及E1 E2 為兩軋輥材料的波松比和彈性模數本設計取E1=206GPa；E2=206GPa。可見正應力均小于許用應力，故能滿足生產要求。主切應力在接觸點處其值為零，從O點到A點逐步增大，A點距接觸表面深度Z=，該點τ45。(max)=≤[τ ] …………………………..(37)MPa 可見切應力均小于許用切應力，故能滿足生產要求。軋鋼機技術上可能達到的小時產量可用下式計算：A=3600Q/T………………………………………..(38)式中:A—軋機小時產量；（t/h）；Q—原料重量（t）；T—節奏時間（s）；實際上在生產過程中，由于種種原因（如軋機操作失誤、軋件在孔形中打滑等），軋機的小時產量達不到上述值。軋制圖表見圖： 圖9 軋制圖表 由此軋制圖表可以確定一卷帶鋼的軋制節奏為：T= Tzh+Σ=………………………………..(41) 把前面的數據代入上式計算軋機小時產量得：A=3600QK1b/T=噸在一般情況下，軋鋼車間各個生產工序的能力應大于軋機的生產能力，故通常即以軋機的產量代表整個車間的產量。本設計采用第一種按軋制品種百分數計算。其計算公式如下：……………………………………..(43)式中: A—車間年產量，t/h；Ap—平均小時產量，t/h；Tjw—軋機一年內計劃工作天數，本設計實行連續工作制度得軋機年時數：Tjw=（365T1T2T3)(24T4) ……………………………..(44)式中：T1—年中計劃大修時間，天，取30；T2—年中定期中小修時間，天，取45； T3 —年中計劃換輥時間，天，取12； T4 —每天規定得交接班時間，h，,計算得Tjw＝6533小時；K2—時間利用系數，可根據軋機不同情況進行選取。板形實際上包括了成品帶鋼斷面形狀（凸度、楔形）和成品帶鋼平直度等多項指標。中部有浪是由于軋制力造成的軋輥彎曲變形“不足”使有載輥縫形狀與入口凸度不匹配，是壓下率“過大”所造成。HC軋機是在四輥式軋機的工作輥和支撐輥之間加入一個輥端帶錐度的中間輥并作橫向移動的六輥軋機，以提高軋機對板形的控制能力。設計正負彎輥系統則需在工作輥軸盒與支撐輥軸承座間設油缸，彎輥裝置調節凸度的范圍。由于軋輥熱膨脹所產生的熱凸度，在一般情況下與軋輥彈性彎曲產生的撓度相反，故在設計輥型時，應按熱凸度與撓度合成的結果，定出新輥的凸度（或凹度）曲線。軋輥斷面上的這種溫度不均使輥徑熱膨脹值的精確計算很困難。但是實際上這樣做是不正確的。因此，在進行輥型設計時，若不考慮工作輥這一彈性變形特點，而僅憑支撐輥輥身撓度差的計算來處理問題，其結果必然與實際不符。 ………..(58)式中:——軋輥中部撓度值，各道次值如表29。冷軋帶鋼的出口斷面形狀雖然一般要用四次多項式描述，但由于其主要部分還是二次凸度，而且用于執行板形預設定模型計算結果的彎輥或串輥的調節力主要是二次凸度，因此預設定模型將忽略斷面形狀曲線的調節，以總的凸度（板寬中心點厚度與邊部標志點厚度之差）為目標來建立模型。由于假設帶鋼在變形區內無寬展發生，要避免長度延伸不均勻發生，則輥縫的調控必須自始至終保持比例凸度不變，即遵循等比例凸度的原則進行軋制。其計算公式為：K=W/Q…………………………………………..(61)式中: K——金屬消耗系數； W——投入坯料重量(噸)；Q一合格產品重量(噸)。（2）切損 切損包括切頭、切尾、切邊和由于局部質量不合格而必須切除所造成的金屬損失.本設計切邊量為50mm（兩邊之和），切頭、切尾量各為30mm，則切損為：50/1250+＝％。其消耗量一般用每噸鋼材需要消耗多少熱量來表示。本設計只計算主軋機的電能消耗，然后將結果乘以一個系數即粗略地估計軋鋼間的電能消耗。反之則輥耗量愈大。 軋鋼車間用水按其用途可以分為：1)生產用水；2)生活用水；3)勞動保護用水。參照武鋼冷軋廠和同類車間，本設計取，蒸氣的氣壓為8～13個大氣壓，蒸氣的溫度為250～280oC，用量的最大值為30噸/時。生產一噸合格產品所耗用的壓縮空氣量叫單位產品的壓縮空氣消耗量。參考同類車間，／噸。有的裝有拆除帶卷捆帶的設備。雙錐頭式和雙柱頭式開卷機開卷張力大，多用于熱軋鋼卷的開卷。雙機架平整機組也采用的懸臂式開卷機但其卷筒為可更換式，卷筒直徑分別設有Φ610和Φ450毫米兩種。由于斜楔套簡為一整體的加工件，尺寸緊湊，所以主軸直徑較大，強度高，剛度大。連續臥式酸洗機組：操作較復雜，要求工人的素質比較高；可以實現完全自動化，提高酸洗質量和酸洗效率：所以新建的車間多半采用此機組。 酸洗液的選取連續酸洗機組主要技術數據如下：酸洗線的基本技術參數入口段的最大速度： 600m/min酸洗段的最大速度： 306m/min酸洗段的最小速度： 20m/min出口段的最大速度： 500m/min穿帶速度： 60m/min加速度： 1m/s178。輥式卷取機以三輥彎曲成形自由卷繞的方式進行卷取，這種卷取方式速度低、鋼卷松弛、質量不好。減速緊急停車： 178。酸洗機組形式的選擇要根據具體的條件來確定。半連續酸洗機組：酸洗設備簡單，大大的縮短了機組的長度，減少了占地面積，提高了機組的生產率并簡化了操作，同時生產的帶鋼品種也較多。不同直徑的卷筒，其結構與安裝部分尺寸完全相同，因而可以實現互換，并且結構簡單，更換方便。本設計的精整機組的開卷機選用不設活動支承的懸臂式開卷機，其卷筒的脹縮方式為斜楔式。前者設備重量大、占地多，后者結構簡單、設備緊湊。開卷設備按其用途可分為開卷和預開卷兩種形式。軋鋼車間潤滑油消耗包括各類工藝潤滑油的消耗、軋機油壓平衡用油耗、各類軸承油耗等。由于軋鋼車間具體的工藝設備條件不同，所消耗的氧氣數量也不一樣。參照以上數據和武鋼冷軋廠的經驗，本設計取工業凈化水用量為1000m3/h,軟水用量為110m3/h,循環水用水量為7400m3/h(循環率為87％)。近幾年來，隨著軋機產量的提高、軋輥材質的改善、軋輥制造方法的變更、軋輥熱處理工藝的革新以及軋輥焊補技術的進步，軋棍使用壽命得到延長，軋制鋼材數量增多，軋輥消耗量不斷降低。表示軋輥消耗量的單位是每噸鋼材平均消耗軋出的重量。本設計的燃料消耗主要為退火爐加熱帶鋼時所用的燃料消耗，所用燃料為煤氣，參照《軋鋼車間設計基礎》106大卡/噸鋼，（高爐、焦爐混合煤氣消耗量為29000標米3/時，焦爐煤氣的消耗量為3000標米3/時）。總金屬消耗：2％+％+％+％+％＝％ 其它消耗燃料消耗軋鋼本間的燃料消耗主要用于坯料的加熱。它包括坯料在加熱過程中生成的氧化鐵皮和軋制過程中形成的二次氧化鐵皮，但前者是主要的。9金屬及其它消耗 金屬消耗金屬消耗是軋鋼生產中最重要的消耗，通常它占產品成本的一半以上，因此，降低金屬消耗對節約金屬、降低產品成本有重要意義。Ec,E∑——相應系數。 凸度計算板形設定是指通過對軋機壓下、彎輥及躥輥的設定，使帶鋼軋出厚能獲得要求的成品斷面形狀和平直度。如果支撐輥和工作輥輥型的凸度均為零，則工作輥的撓度為：式中：——工作輥的彎曲撓度；——支拌輥的彎曲撓度；——支撐輥和工作輥間不均勻彈性壓扁所引起的撓度差根據有關資料介紹，工作輥撓度計算公： =Kw1P ……………………………………..(46)Kw1=(A0+φ1B0)/[Lβ(1+φ1)………………………..(47)支撐輥的撓度計算公式為：=Kw2P ………………………..(48)Kw2=( A0φ2+ B0)/[Lβ(Hφ2)] …………………..(49)式中：P——為軋制力；Kw1——工作輥柔度；Kw2——支撐輥柔度；φ1 φ2系數，可按下式計算：φ1=(+3n2ζ+18β)/(+3ζ)……………………..(50)φ2=(+3ζ+18βK)/(+3n2ζ)…………………..(51)A0=n1(a/L7/12)+n2ζ ……………..………..(52) B0=(34u2+u3)/12+ζ(1u) ………………………..(53) (u=b/L=) 式中：a——兩壓下螺絲中心距；a=2800mmL——輥身長度；L=1700mmb——軋件寬度。這主要是因為工作輥與支撐輥之間存在有彈性壓扁變形，結果使位于板寬范圍之外的那一部分工作輥受到支撐輥的懸臂彎曲作用，從而大大地增加了工作根本身的撓度。長期以來，根據對軋輥撓度的分析，認為當支撐輥直徑與工作輥直徑之比值較大時，彎曲力主要由支撐輥承擔，工作輥的撓度也可以近似地認為與支撐輥的撓度相等。在多數場合下，輥身中部的溫度高于邊部(但有時也會出現相反的情況)，并且一般在傳動側的輥溫度稍低于操作例的輥溫。為了補償上述因素造成的輥縫形狀的變化，需要預先將軋輥車磨成一定的原始凸度或凹度，賦予輥面以一定的原始形狀，使軋輥在受力和受熱軋制時，仍能保持平直的輥縫。彎輥裝置由于響應快，并能在軋鋼過程中調節出口帶鋼凸度因此作為一種基本設置與CVC、HC技術聯合應用。本次設計的軋機板形控制手段主要有工作輥正負彎輥的液壓控制系統。冷軋成品帶鋼平直度一般指邊部有浪和中部有浪，并以兩次浪為主要控制指標。將前面得數據帶入上式計算得：=6533=,滿足設計要求。平均小時產量公式為：Ap=……………………………..(42)式中: aaan,為各品種在總產量中的百分數；AAAn為各品種小時產量。 軋機平均小時產量軋機平均小時產量也稱產品綜合小時產量，其含義為：在一定時間內，軋制產品的總數量與生產這些產品所消耗的總時間的比值。K1—稱為軋鋼機利用系數，K1—值的大小很難進行理論上的計算，實際進行軋鋼車間設計時對不同的軋機推薦使用如下數值：開坯機：K1=~成品軋機：K1=~本設計取K1=（以單位原料卷為研究對象來進行對軋制時間的計算）原料卷外徑＝2000mm，內徑＝610mm，寬度＝1300mm，在切頭、經酸洗后切邊（每邊切30mm）,帶鋼寬度＝1250mm，有效的被軋制的帶鋼的體積,由體積相等得：原料的長度m,經切頭切尾后有＝＝，由秒流量相等和忽略板寬變化，得成品長度為m。分別以小時、班、日、月、和年為時間單位進行計算。為保證軋輥不產生疲勞破壞，τ45。因為在接觸區，材料的變形處于三向壓縮狀態，能承受較高的應力。本設計的支撐輥的肖氏硬度為：HS7085；工作輥的肖氏硬度為： HS95102。最大壓應力及接觸區寬度2b可由下公式計算=2q/(πb)==……………………………..(33)式中：q—加在接觸表面單位長度上的負荷；D1 、D2及r1 、r2 —相互接觸的兩個軋輥的直徑及半徑；K1，K2—與軋輥材料有關的系數，K1=(1v12)/ πE1。六、工作輥與支撐輥間的接觸應力四輥軋機支撐輥和工作輥之間承載時有很大的接觸應力，在軋輥設計及使用適用時應進行校核計算。驅動一個工作輥的傳動力矩Mk1有軋制力矩M工作輥帶動支撐輥的力矩Ms和工作輥軸承的摩擦力矩Mf1組成，即Mk1=M1+Ms+Mf1或 M=Pa+PsS+P式中：S—反力對工作輥的力臂；ρ1—工作輥軸承處摩擦圓半徑。油膜軸承時：d=(～)D,l/D’=.～，～。支撐輥輥身中部33斷面處彎矩是最大的。因此，軋制時的彎曲力矩絕大部分有支撐輥承擔。由于對影響軋輥強度的各種因素（如溫度應力、殘余應力、沖擊載荷值等）很難準確計算，為此，設計時對軋輥的彎曲和扭轉一般不進行疲勞校核，而是將這些因素的影響納入軋輥的安全系數中（為了保護軋機其他重要部件，軋輥的安全系數是軋件各部件中最小的）。例如，軋輥的耐熱裂性、耐粘附性及耐磨性差，材料中有夾雜物或殘余應力過大等；3）軋輥在生產過程中使用不合理。將前面的數據代入上式計算結果見表25：表25 等效力矩道次12345Mn(kNm)Mn’(kNm)tn(s)tn’(s)－Σtn(s)Σtn’(s)－Mjum(kNm)校核電動機溫升條件為：Mjum≤MH 可見均能滿足電機的生產要求。這項工作包括兩部分。表24軋制時間道次12345Ln(m)5695vp