1、1毕 业 设 计（论 文）小型轧钢机姓 名 廖 涛 学 号 1110113213 所在学院 机械工程学院 专业班级 11 机自职 2 班 指导教师 邬述晖 日 期 2015 年 月 日 2毕业设计（论文）任务书邬述晖 讲师院（系） 机械设计系指 导教 师职 称学生姓名 廖 涛 专业（班级）机械设计制造及其自动化学 号 1110113213设计题目 小型轧钢机设计题目来源 指导老师选定计内容、目标和要求（设计内容目标和要求等）内容：1. 对小型轧钢机总体设计方案的确定；2. 完成图纸的设计与绘制，3. 编制详细的设计说明书（论文） 。4完成 5000 汉字以上的相关英文资料的翻译。要求：1. 查
2、阅资料，要求阅读中文文献不少于 15 篇，外文期刊不少于 4 篇；2. 在阅读文献的基础上写出综述报告，要求对所作毕业设计有清醒的思路和明确的目的；3. 对每一阶段的任务有详细的计划；按规定的时间和任务要求完成毕业设计内容；4. 图纸全部采用计算机打印,总量不少于 3 张 A0 图纸。指导教师签名：年 月 日基层教学单位审核院 （系）审 核此表由指导教师填写院系审核毕业设计（论文）专用纸3毕业设计（论文）学生开题报告课题名称 小型轧钢机课题来源 课题类型 指导教师 邬述晖学生姓名 廖涛 学 号 1110113213 专业班级 11 机自职 2（1）本课题的研究现状、研究目的及意义：小型轧钢机：
3、轧钢就是用轧机对钢坯进行压力加工，获得需要的形状规格和性能的过程。轧机主要由几组轧辊构成，轧辊是一对转动方向相反的辊子，两个辊子之间形成一定形状的缝或孔，钢坯通过轧辊就成为一定形状的钢材。 在再结晶温度以上的轧制称为热轧；在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。我们常见的汽车板、桥梁钢、锅炉钢、管线钢、螺纹钢、钢筋、电工硅钢、镀锌板、镀锡板包括火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的。我国大钢厂从 70 年代已用先进的连轧轧机 ，连轧机采用了一整套先进的自动化控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施，轧件在几架轧机上同时轧制，大大提高了生产效率和质量。 我国粗钢产量位居世界第一。国内十大钢铁企业年产
4、粗钢均在 1000 万吨以上。今年来，钢铁重组进入快车道，比如宝钢控股的广东钢铁集团，山东济钢、莱钢为主组建的山东钢铁集团，还有河北钢铁集团等。但是，我国钢铁量轻质量的瓶颈。轧钢行业必须走高端路线，造船业和汽车制造业、建筑业的兴旺，给轧钢行业带来机遇，但是矿石的涨价给我国轧钢行业带来新的困境。国内轧钢行业要真正做大做强，必须不断对钢坯质量、加热、辊型控制、卷取能力、酸洗等系列环节加强。另外，做重型机械的一重、二重、上重、太重等必须奋起，探索高精轧钢设备。国内宝钢、鞍钢、武钢、首钢设计院，东大、北科大等院校轧钢研究机构亦要多加强与钢铁集团的联合开发。随着我国轧制加工业的迅猛发展，我国轧制加工设备
5、也经历了一个自主开发引进学习借鉴国产化的往复循环过程。经过近 20 年的探索和创新，截至目前，我国自行设计和制造的轧机在低速、窄规格方面已经接近或达到国际先进水平，高速轧制设备、宽幅轧机、单机架双卷取铝带热轧机、热连轧机方面的开发研制也呈现良好的态势。伴随着市场需求的不断增长和变化，近年来，我国轧制加工设备市场出现了多样化的要求，正在逐步向高精化、宽幅化、高速化以及高技术毕业设计（论文）专用纸4和连续轧制的方向 .随着我国轧制工业近年来的加速发展,轧制机的需求已越来越多,轧制领域发展前景广阔改革开放三十年来轧制工业在我国工业建设方面做出了突出的贡献,这同时也加速了轧制机的快速发展.冷连轧技术是
6、国际钢铁行业公认的技术密集、难度极大的生产工艺，是中国钢铁企业在引进全套生产线时花费最多的环节形。1.1 轧钢机的定义：轧钢机也称为轧钢机械，一般把将被加工的材料在旋转的轧辊间受压力产生的塑性变形即轧制加工机器称为轧钢机，这是简单定义。大多数情况下，轧制生产过程要经过几个轧制过成，还要完成一系列的的辅助工序，如将原材料由仓库运出加热，轧件送往轧辊，轧制、翻转、剪切、打印，轧件收集、卷取成卷等。 一个轧件的全过程由多种机械按工艺顺序而成机组来完成，这种机组或机器体系叫轧钢机械或称轧钢机。第一种情况轧钢机由一个或几个工作机座（执行机构）传动机构（齿轮传动、连轴器）和使轧辊转动的电动机组，后一情况轧
7、钢机是由若干台工做机组成，这些机组数目与加工轧材工艺过成生产率相适应，因此，轧钢机按顺序排列并且用辊道或其他运输装置连成一条工艺流水线机器组成机组。 轧钢机是机械中使金属在旋转的轧辊中产生变形的那部分设备。主要使设备排列成一定形式的工作线称为轧钢机的主机列。用以完成其他工序的机械设备称为辅助机械。1.2 轧钢机的标称轧钢机的类别与规格与轧钢机的断面尺寸有关，因此轧钢机的初轧和型钢的类是以轧钢的名义直径。也就是说轧钢机的大小是常用与轧件有关的尺寸参数来标称。 初轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辊名义直径，因为轧辊的名义直径的大小与其能够轧制的最大断面有关，因此，初轧机和型钢轧机是以轧辊的名义直径
8、标称的。 小型轧钢机的名义直径为：180450mm.1.3 轧钢机的用途轧钢机形式有两种：冷轧与热轧，热轧主要用于开坯，兼生产一部形钢，这这种轧机的型号有 630-650 型轧机，500-550 型轧机、650 中型轧机与 2300 中板轧机等，冷轧主要用于终级轧制，轧带钢的产品很多，具有代表性的冷轧板带钢产品金属镀层薄板（包括镀锡板、镀锌板等） 、深冲板（以汽车钢板最多） 、电工硅钢板、不锈钢和涂层钢板。现也促使冷轧机的装备技术和控制技术向更高的方向发展。型号有 1400mmNKW、1250mmHC 单辊可逆式轧机. 1150mm 二十辊冷轧机,。 设计的轧钢机为 3003 轧钢机，轧辊的直
9、径为 300 mm.，轧钢机主要用来为轧制小型线材。2550 毫米的圆钢，2040 毫米的方钢；螺纹钢等。 其结构的特点为： 1 采用三辊式工作机座，主电机不可逆转，中上辊与中下辊交替过钢，实现多道次的轧制。 2 由于轧辊的转向和转速不可逆转，可采用造价较底的高速交流主电机在传动装置中装有减速机和齿轮机座。考虑到第一机座轧件较短，轧制次数较多，负荷很不均匀，为了均衡电机负荷，减少电机的容量，在减速机和电动机之间加有飞轮。 2 3 多数 300 型钢轧机要求既开坯又轧件，具有一机多能的特性，因此，轧机急需要较强的能力，又需要较强的刚度，而且由于经常需要更换品种，在轧机结构上需考虑换辊方便。 4
10、为了便于换辊，三个机座的轧辊都采用梅花接轴连接。毕业设计（论文）专用纸5本课题的现状 1.2.1 国外相应机器的研究状况据说在 14 世纪欧洲就有轧机，但有记载的是 1480 年意大利人 达 芬奇 (Leonardo da Vinci) 设计出轧机的草图。 1553 年法国人布律列尔 (Brulier) 轧制出金和银板材，用以制造钱币。此后在西班牙比利时和英国相继出现轧机。1728 年英国设计出生产圆棒材用的轧机。英国于 1766 年又设计出了串行式小型轧机，19 世纪中叶，第一台可逆式板材轧机在英国投产，并轧出了船用铁板。1848 年德国发明了万能式轧机，1853 年美国开始使用三辊式的型材
11、轧机，并采用蒸汽机传动的升降台从而实现了机械化生产。接着美国出现了劳特式轧机。并于 1859 年建造了第一台连轧机。万能式型材轧机是在 1872 年出现的，20 世纪初制成半连续式带钢轧机，它由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成形 1。轧机发展到 21 世纪的今天，已采用了一整套先进的自动化生产控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制个主要特点:(1)网络化快速通讯；(2)系统响应速度快；(3)传动设备动态、静态精度高；(4)轧件跟踪、定位准确；(5)软件编制可靠性高等。1.2.2 国内相应机器的研究状况目前，我国自主设计和研制的加工设备，从整体上看与国际先进水平相比还有很大的差距，但某
12、些技术正在追赶世界先进水平。洛阳有色金属加工设计研究院正在开发的 2400mm（1+1）式铝带热轧机、2500mm 六辊冷轧机、2000mm 铝箔轧机、高速铝箔轧机以及铜带精轧机等一批具有世界先进水平的轧机正在设计和制造之中。这批轧机的设计特点和当今世界轧机的发展趋势相一致，已经成为我国铜铝加工设备研制的一个亮点现化工业的发展对材料的精度要求日益提高，产品的高精度就需要设备朝高精度方向发展； 出于对产品质量和产量的考虑，以及轧制技术的日渐成熟，轧机的幅面迅速扩大，比如用于包装袋的铝箔的宽度需求已达到 1800mm 以上，对宽幅铝箔的需求量正呈高速增长态势。生产的机器都已达到甚至超过国外一些国家
13、的相应产品 2。轧钢技术发展前景 世界轧钢工业的技术进步主要集中在生产工艺流程的缩短和简化上, 最终形成轧材性能高品质化、 品种规格多样化、控制管理计算机化等。展望未来, 轧钢工艺和技术的发展主要体现在以下几方面: 毕业设计（论文）专用纸61.铸轧一体化 利用轧辊进行钢材生产, 因其过程连续、 高效、 可控且便于计算机等高新技术的应用, 在今后相当一段时间内, 以辊轧为特征的连续轧钢技术仍将是钢铁工业钢材成型的主流技术, 但轧钢前后工序的衔接技术必将有长足的进步。在 2O 世 纪, 由于连铸的发展 , 已经逐步淘汰初轧工序。而连铸技术生产的薄带钢直接进行冷轧, 又使连铸与热轧工序合二为一。铸轧
14、的一体化 , 将使轧制工艺流程更加紧凑。同时, 低能耗、 低成本的铸轧一体化 , 也是棒、 线、 型材生产发展的方向。 2.轧制过程清洁化 在热轧过程中, 钢的氧化不仅消耗钢材与能源, 同时也带来环境的污染, 并给深加工带来困难。因此, 低氧化燃烧技术和低成本氢的应用都成为无氧化加热钢坯的基本技术。酸洗除鳞是冷轧生产中最大的污染源, 新开发的无酸清洁型(AFC) 除鳞技术, 可使带钢表面全无氧化物、 光滑, 并具有金属光泽。无氧化(或低氧化)和无酸除鳞(氧化铁皮) 这两项被称为绿色工艺的新技术, 将使轧钢过程清洁化。 3.轧制过程柔性化 板带热连轧生产中压力调宽技术和板形 控制 技术 的 应用
15、, 实现了板宽的自由规程轧制。棒、 线材生产的粗、 中轧平辊轧辊技术的应用, 实现了部分规格产品的自由轧制。冷弯和焊管机也可实现自由规格生产。这些新技术使轧制过程柔性化。 4.高新技术的应用 20 世纪轧钢技术取得重大进步的主要特征是信息技术的应用。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高新技术的应用使轧钢生产达到全新水平。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。 5.钢材的延伸加工 在轧钢生产过程中, 除应不断挖掘钢材的性能潜力外 , 还要不断扩大多种钢材的延伸
16、加工产业, 如开发自润滑钢板用于各种冲压件生产 , 减少冲压厂润滑油污染; 开发建筑带肋钢筋焊网等, 把钢材材料生产、 服务延伸到各个钢材使用部门。随着工业的发展和轧钢技术的进步, 轧钢工艺的装备水平和自动控制水平不断提高, 老式轧机也不断被各种新型轧机所取代。按照我国走新型工业化道路的要求, 轧钢技术发展的重点也转移到可持续发展上 , 在保证满足环保要求的条件下, 达到钢材生产的高质量和低成本。 在 20 世纪末，世界轧钢技术发展迅速。轧钢生产在自动化、高精度化、连续化方面取得了较大进步。轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的重要生产环节毕业设计（论文）专用纸7和主要方法。因为用轧制方法生产出的
17、钢材，具有生产率高、生产过程连续性强、品种多、易于实现机械化、自动化等优点，而且比锻造、挤压、拉拔等生产产品，性能更高，成本更低。目前，约有 93%的钢都是经过轧制成材的。有色金属生产也大量应用轧制方法。 轧钢生产的主要产品为建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材。目前，我国轧钢生产的钢材品种主要有薄钢板、硅钢片、钢带、无缝钢管、焊接钢管、铁道用钢、普通大型材、普通中型材、普通小型材、优质型材、冷弯型钢、线材、特厚钢板、中厚钢板等。轧钢生产的产品按钢材断面形状分为：钢板、钢管和型钢。型钢是一种应用范围广泛的钢材。我国型钢产量占钢材总产量的 25%30% 。型钢按用途分为：普通型钢和
18、专用型钢。从断面形状又可分为异型断面型钢和简单断面型钢。从生产方式的角度又可分为焊接型钢、弯曲型钢和轧制型钢。 板带材也是一种广泛应用的钢材，我国的板带材产量占钢材总产量的 45%55% 。板带钢按应用领域分为建筑板、桥板、船板、汽车板、电工钢板、机械用板等。按照轧制温度的不同又可以分为热轧板带和冷轧板带。钢板按厚度分为：中厚板、薄板和箔材。 钢管的用途主要有建筑用管和石油管道等。我国钢管产量占钢材总产量的 10%15%，钢管的规格一般用外形尺寸及壁厚标称。其断面一般为圆形管，也有多种异型钢管和变断面钢管。钢管从制造角度划分为无缝钢管、螺旋钢管与直缝钢管、冷轧钢管等。按断面形状划分为圆形管、异
19、型钢管和变断面钢管。这些品种齐全、样式繁多的钢管被应用在管道、石油运输，锅炉侧壁、地质钻探、轴承及注射针管等方面。 随着轧钢工艺及轧钢技术的不断发展，钢材的生产范围将不断扩大，产品品种也将不断增多。近年来我国许多有价值的钢板产量大幅度增长，冷轧硅钢片 2003年已达 89.6 万吨，镀锡板 2002 年已经达到 110 万吨，管线钢、石油管、耐火钢板、冷轧不锈钢板产量达 55 万吨。1.3 课题研究的内容及拟采取的方法轧制机轧制过程中轧辊自转起主要作用是平衡轧件在出口出的旋转，以便于收料节约空间。轧机的传动轴和轧辊轴通过锥齿轮啮合装与轧辊支架内。动系统采用链板式传动，电机选用变频调速电机，便于
20、调整轧制速度，电通过减速器减速驱动电机齿轮，电机齿轮带动大齿轮运转，连接链板，进而通过轧辊支架内的传动机构带动轧辊运转。轧制力与轧制功率可以通过公式计算电机的选择根据轧辊轧辊转速和轧制速度进行选择。1.4 课题研究中的主要难点以及解决的方法本课题研究的是外链板的轧制机，在研究中主要有以下几个难点：传动方案的确定，电动机的选择。 电动机的选择：电动机的功率选择是否合适， 通常，我们均采用三相据我所设计的机器的诸多要求，经过反复的思考与计算推演，我最终选用 Y 系列三相异步交流电动机。毕业设计（论文）专用纸8该系列电动机为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,它是按照国际电工委员会（IEC）标准设计的
21、，具有国际互换性的特点。它防灰尘、铁屑或其它异物进入电机内部的能力较强，效率高，性能好，振动小，体积小，噪音低，重量轻，运行可靠，维修方便。可较好的为 我所设计的外小型轧钢机提供可靠的动力.研究的基本内容，拟解决的主要问题：本次设计的小型轧钢机是借助旋转轧辊与其接触摩擦的作用，将被轧制的金属体（轧件）拽入轧辊的缝隙间，在轧辊压力作用下，使轧件主要在厚度方向上完成塑性成型。本次设计的设计主要包括：电动机的选取，分轴器的设计，减速器的设计，轴系部的设计，箱体的设计，机架的设计等，设计过程按照国家标准，和机械设计标准来设计的。轴的设计和齿轮的设计是本次设计的重点，设计中参照了机械设计手册进行了精确的
22、设计，并进行了强度校核。本次设计的小型轧钢机结构简单，使用价格低，并且符合设计要求，主要针对用来加工链条板的卷带料而设计的，可保证加工后的产品性能良好，表面光洁度高，板型好，能够达到所需的要求。待解决的问题：（1）电动机的选择：电动机的功率选择是否合适，如果功率过大则会造成浪费，而且也会增加成本，如果选择不当会造成工作不能正常进行，对加工出来的产品有质量来的影响，影响企业的效益，因此需要反复的思考与计算推演。（2）机架的结构设计机架是轧钢机中最重要的零部件之一，用来安装轧辊辊系与轧辊调整装置，并承受全部轧制力，因此机架应具有足够富裕的强度和刚度，以保持其工作可靠。由于闭式机架具有结构合理，强度
23、和刚度均较高的特点，已被广泛用于轧制力较大的板胚板带轧机上。为了保证轧机机架在工作中安全可靠不被破坏，必须对其强度进行计算，同时，为了保证轧制精度，还要对其刚度进行计算。（3）主要零部件的结构设计轧钢机执行功能所必要的零部件的设计。（4）总体设计轧钢机的整体根据实际情况需要完善和改进。毕业设计（论文）专用纸9毕业设计（论文）专用纸10参考文献1 程志彦.轧钢机和轧钢技术的发展J.科技情报开发与经济期刊，2005，15（13）：30-52.2 西德钢铁工程师协会.冷轧带钢生产.武汉钢铁设计研究院技术情报科.北京：机械工业出版社，1979.3 机械设计手册编委会.机械设计手册J.第 5 卷.北京：
24、机械工业出版社，2004.4 王世刚.机械设计实践.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.5 机械设计手册编委会.机械设计手册J.第 2 卷.北京：机械工业出版社，2004.6 濮良贵，纪名刚.机械设计.第 7 版.北京：高等教育出版社，2001.7 机械设计手册编委会.机械设计手册J.第 3 卷.北京：机械工业出版社，2004.8 庞玉华.金属塑性加工学10 哈尔滨工业大学理论力学研究室.理论力学.第 6 版.北京：高等教育出版社，2002.11 邓文英.金属工艺学.第 4 版.北京：高等教育出版社，2001：55-10012 机械设计手册编委会.机械设计手册J.第 1 卷.北京：机械工业
25、出版社，2004.13 孙桓，陈作模.机械原理.第 6 版.北京：高等教育出版社，2000：186-44014 林景凡，王世刚，李世恒.互换性与质量控制基础.北京：中国科学技术出版社，2001.15 刘鸿文.材料力学.第 4 版.北京：高等教育出版社，2004：300-35016 崔占全，邱平善.工程材料.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000：60-32017 大连理工大学工程画教研室.机械制图.第 4 版.高等教育出版社.北京.1993：3529018 徐致让，张玉华.轧钢机油膜轴承临界轧速与板厚调控分析J.安徽工业大学学报，2002，19（4）.19 H.R. Le, M.P.F. Sutcliffea. A multi-scale model for friction in cold rolling of aluminium alloyJ. Tribology Letters.2006,22(1).20 Sendzimir . Rolling mill invention and improvementJ.1986，14（8）.21 Mills AP Jr .Gene expression profiling diagnosis through DNA molecular comput毕业设计（论文）专用纸11
