毕业设计（论文）文献综述钢板校平机设计

重庆科技学院学生毕业设计（论文）文 献 综 述题目 钢板校平机设计 学生姓名 齐程军 学号 2004440091 院（系） 机械学院 指导教师签字 学生成绩（百分制） 教 务 处 制文献综述要求1.文献综述是要求学生对所进行的课题搜集大量情报资料后综合分析而写出的一种学术论文。其特点“综”是要求对文献资料进行综合分析、归纳整理，使材料更加精练明确、更有逻辑层次；“述”就是要求对综合整理后的文献进行比较专门的、全面的、深入的、系统的描述和评价。2.文献综述中引用的中外文资料，内容必须与课题或专业方向紧密相关，理工类不得少于10篇，其它不少于12篇。3.文献综述不少于2000字，按规定格式用钢笔工整书写。其所附注释、参考文献格式要求同正文。文献综述的评阅评阅要求：应根据学校“文献综述要求”，对学生的文献综述内容的相关性、阅读数量以及综述的文字表述情况等作具体的评价。指导教师的评语：指导教师签名 年 月 日文献综述摘要：随着我国板材生产规模的不断扩大，各厂家日益认识到板形在生产与市场销售中的重要性。不良板形的外部表现是板材上常见的中心波浪、边浪、瓢曲、扭曲、镰刀弯或局部鼓包等。板材在轧制、热处理、冷却及运输过程中产生的这些缺陷，在冶金加工厂中常用矫直机加以纠正。本文主要介绍了矫直机的种类、平行辊矫直机工作原理、现阶段所应用的有关技术、设计步骤及其主要参数的计算公式。关键字：薄钢板 矫直方法 校平原理 板形控制技术 力能参数 轧钢生产是将钢锭或者钢坯轧制成钢材的生产环节。轧钢生产的成品，根据钢材断面形状，主要分为三大类：钢板、钢管和型钢（包括线材）。工业先进国家的中型钢和线材的产量占钢材的30%35%。钢管用途也很广，一般约占总量的8%15%。下面主要介绍钢板。目前，板带材应用越来越广泛，工业先进国家钢板产量占钢产量的50%66%。板带钢按产品厚度分为如下几类：1)中厚板：厚460mm，长度可达25mm，一般成块供应；2)薄板：厚0.24mm，宽至2800mm，可剪切成定尺长度，也可成卷供应；3)箔材：厚0.20.001mm或更薄，宽度20600mm，一般成卷供货。本设计是薄钢板设计，厚度在25mm之间，宽度为1450mm。其工艺流程如下：钢坯加热炉除鳞粗轧精轧剪切剪切冷床冷床冷矫直热矫直这其中矫直工序占有很重要的地位。这些产品在轧制、锻造、挤压、拉拔、运输、冷却及各种加工过程中常因外力作用，温度变化及内力消长而发生弯曲或扭曲变形。为了获得平直的成品条材必须使其纵向纤维或纵向截面由曲变直，横向纤维或横向截面也由曲变直。实现这一要求的工艺过程就是上面所说的矫直工序。由于钢材种类不同，弯曲形态不同，各自所要求得矫直方法也不尽相同。工业上人们已经研制成功的矫直方法主要有压力矫直法、平行辊矫直法、斜辊矫直法、转毂矫直法、平动矫直法、拉伸矫直法、拉弯矫直法及其他一些特殊的矫直方法。现将其主要特点及用途简述如下：压力矫直法是将条材的弯曲部位放置在两个支点之间用压头对弯曲部位进行反向压弯。压弯量选定合适时可以一次性完成任务，如果该条材具有多处的不同程度和不同方位的弯曲时，则需要进行多部位、多方向和多次的一维反弯矫直任务。斜辊矫直法是专门用于圆断面条材的矫直法，辊子与圆材倾斜相交，辊子转动时圆材既旋转又前进，辊子对圆材的压弯轨迹呈螺旋线形，而且螺旋线的导程越小，矫直效果越好。当圆材细而长，或者成盘条供货时，矫直工作便不能采用斜辊矫直法。此时如能使辊子自转之外还能绕圆材进行公转，则可达到同样旋转矫直的目的，这就是转毂矫直法产生的依据。对于一些各方向断面模数差值较小，断面尺寸也较小的条材，其原始弯曲形态也是全方位的，如异形管、方管及异形断面盘条等不能采用转毂矫直法。只能采用平动矫直法，也叫振动矫直法。对于薄壁异形材，在采用反弯矫直时会因承受侧压力而引起断面形状的改变，造成废品。此时采用拉伸矫直法很容易使各条纵向纤维变直并取得良好的矫直效果。它也可以使三维弯曲的板材得到有效的矫直。在板材改用带卷形式进行连续生产以后 ，首先采用的矫直法是连续拉伸矫直法，这种方法使矫直效率大大提高。但拉伸矫直的缺点也很明显，如裂边、断带及耗能大等。此时出现了拉弯矫直法，不仅克服了上述缺点而且进一步提高了质量，拉弯矫直法已成为带材生产中最好的矫直方法。平行辊矫直法是把间断的压力矫直法变成辊式连续矫直法，从入口到出口交错布置若干个互相平行的矫直辊，按递减压弯规律进行多次反复压弯以达到矫直目的。不仅显著提高工作效率，而且能获得很高的矫直质量。这种矫直法在板材及型材矫直中得到广泛的应用，不仅能矫直型材的主弯曲，在增加轴向调节调节下也能矫直其侧弯曲；不仅能矫直板材的纵向波浪，在增加弯辊措施后，也能矫直其横向波浪，即矫直其瓢曲。利用两组平行辊将其辊系进行直角组合或称平立辊组合，即将一组水平辊与一组垂直辊组合起来形成复合辊系可以对二维弯曲严重的线材及小型材进行有效的矫直。下面介绍平行辊矫直机工作原理、现阶段所应用的有关技术、设计步骤。平行辊矫直机平行辊矫直机属于连续性反复弯曲的矫直设备，这种矫直机克服了压力矫直机断续工作的缺点，使矫直效率成倍提高，使矫直工序得以进入连续生产线。1 工作原理金属材料在较大的弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至会趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲必然会一致趋近于零值而达到矫直目的。因此平行辊矫直机必须具备两个显著的特征：第一，具有相当数量的交错布置的矫直辊以实现多次的反复弯曲；第二，压弯量可以调整，能实现矫直所需要的压弯方案。下面以5辊矫直法用图形表示如下：（便于理解矫直原理） 平行多辊矫直机的压下方案有三种，最小压弯递减方式，即矫直机每个辊的压下量都可单独调整的假想方案。矫直机上各个辊子反弯曲率的选择原则是：只消除轧件在前一辊产生的最大残余曲率，使之变直。最小残差递减方式，即使具有不同原始曲率的轧件经过较少次数剧烈的大变形反弯，以迅速消除其原始曲率的不均匀度，然后按矫直单值曲率的办法加以矫直的方案。线性递减方式。其中最常用的是线性递减方式，薄板矫直多采用这种方案，也是本文讨论的方式。这种方式的特点是：从第二辊(第一个上辊)到最后第二辊(最后一个上辊)的压弯量按线性递减，最后第二棍的压弯曲率一般为弹性极限曲率，前面第二辊的压弯曲率则不受严格限制。由于这种压下方式多用于薄板材矫直，故第二辊压下曲率都较大。工业生产中采用这种方案的多辊矫直机的辊数一般都较多，有11，13，17， 19，21，23辊等，同时辊径要尽量小，这样使板材得到较大的变形，变形愈大愈有利于消除波浪弯。2现阶段主要技术目前，我国正处于从钢铁大国到钢铁强国的过渡中，钢铁工业也处于深层次的结构调整之中。面对国内外激烈竞争的板材市场，钢板的发展重点正在从追求产量转移到追求质量上来，尤其是板形质量。钢板矫直机作为钢板板形质量保证的一个重要环节，决定着产品的交货质量。为适应高质量钢板生产的需求，矫直机制造厂家如西马克(SMS)、奥钢联(VA1)、日本的三菱重工(MHT)及国内的太原重型机械集团有限公司(TZ)等纷纷推出具有先进技术的矫直机，其中SMS设计制造的中厚板冷矫直机HPL(High Performance Leveler)型为目前先进矫直机技术的集中代表。当今世界上先进矫直机技术快速发展，钢板矫直机正向重型化、全液压、自动化过渡。总的趋势是以发展大矫直力的强力四重式矫直机为主，该系列设备总体趋势如下：1）用数字控制系统精确调整上矫直辊位置，并借助自动测厚仪自动控制矫直辊负荷和在线过程计算机进行全自动操作。2）高刚度矫直机机座，可满足大矫直力条件下的使用，变形小，精度高。3）为了提高矫直效果，矫直机出口处的上(或下辊)可以单独调整，且在矫直过程也可以进行调整。4）上矫直辊可以横向倾动，能分别调整各段支承辊，以改变矫直辊的挠曲，消除钢板的单侧或者双侧边浪。5）下矫直辊可以沿矫直方向倾斜以调整矫直辊负荷。6）装备液压安全装置和快速松开装置以便在设备过载、卡钢和停电时快速松开矫直辊。7）上、下矫直辊和支承辊分别装在各自的框架上，框架及其辊子可以侧向移动进行快速换辊，实现辊系的线外整备(即拥有两套以上的辊系装备供给一套矫直机使用)。8）矫直机人口处装有水或压力空气，以清除残留的氧化铁皮。9）在矫直辊人口处安装一弯头压直机，消除头部钢板的上翘。10）为了避免矫直辊辊面的滑伤，辊面应具有一定的硬度。对四重辊式矫直机必须保证工作辊和支承辊的辊面硬度有一个差值。 3平行辊矫直机的设计步骤1）工艺参数 辊式矫直机的工艺参数包括辊子对工件的压弯量、辊子轴向调整量、弯辊凸起量及矫直速度等。这些参数的正确设定与合理调节是发挥矫直性能的重要手段。设定和调节工艺参数的技术水平决定着矫直质量的高低和矫直效率的快慢。2） 力能参数力能参数包括矫直力、工作转矩及驱动功率。在矫直辊按线性递减压弯方案调定之后，各辊对工件的压弯程度，即压弯曲率比便可确定。在已知原始曲率比的条件下可以计算总曲率比变化并进一步计算矫直弯矩、矫直力、传动转矩及驱动功率。同时还要讨论对矫直力及矫直功率有影响的轴承压力、超前接触及负转矩等问题。（1）矫直力:各个辊的弯矩 任意第辊的矫直力为 其中为压弯曲率比，为辊距（2）工作转矩：两种摩擦阻力：（简支结构） 其中为工件与辊面的滚动摩擦系数，板材为=0.00020.0004m；高温板材为=0.0008m。为轴承摩擦系数，尼龙轴承=0.020.03；青铜轴承=0.030.05；滚动轴承=0.0050.01。为轴颈直径。 工件塑性变形阻力： 其中是第i辊处的转矩，是第i辊处的矫直变形能 总矫直转矩为（3）驱动功率： 其中=0.70.9为传动系统效率，当采用电动机减速器万向轴传动时=0.850.9;当有支撑辊或矫直辊中有半数左右的随动辊时=0.70.8。3）结构参数（1）辊系与辊数平行辊矫直机发展历史较长，辊系结构形式很多，且主要与用途和矫直质量有关。这里介绍几种典型辊系，如下图所示：辊系a是上辊组平行升降的辊系，主要用于热矫直厚板、粗矫板材和在展卷机后平整带材等工作；辊系b有所改进，两端辊单独调整，有利于中间各辊加大压下，也有利于两端辊的咬入及提高矫直质量，主要用于热矫直板材。辊系c是一种灵活性较大的多用途辊系，上辊可以调成平行升降、单向倾斜和双向倾斜等形式。第一个用途同图a,第二个同图d，第三个用途为可以进行反复及双向咬入的矫直。辊系d是按线形递减压下的板材矫直辊系。辊系e是型材矫直的常用辊系，各上辊单独调整可以采用各种压下方案。辊系f是矫直板材的辊系，带有支撑背辊，它有两个作用：一，矫直宽板时辊子太长，刚度不够，用支撑辊来保持工作辊的刚度；二，矫直薄板时要消除波浪需要用支撑辊来改变工作辊的凸度。这种辊系也称为四重式矫直辊系。辊系g比前一种增加一排中间辊，由于支撑辊多为盘形，长期工作中使工作辊表面被压出痕迹，这时若矫直工件的表面要求光亮，而辊面压痕很可能在工件表面上留下条状暗影甚至印痕。故用中间辊隔离上述压痕的传递。这种辊系也称为六重式矫直辊系。除这些典型辊系外，近代新研制设计了不少性能更好的辊系。不过它们都是在已有的辊系基础上的改进。如下图的异辊距辊系，特点就是加大了入口侧的辊距，以减少入口侧各辊的压力，尤其可以减少第3辊的断轴事故。同时还追求等强度设计的理想状态。随着矫直力的逐渐减小，向着出口侧逐步也减小了辊距尺寸。它由于空矫区（不产生矫直弯矩的区间）比较短，可以明显的减轻补矫工作。即用缩短两端辊间距的办法使工件头尾经历正负两次短距离的反弯，可以使空矫区成倍缩短。空矫区的缩短将会使矫直质量提高及补矫工作减轻。同时各辊矫直力也有了很大的改善。以上分析可以看出，辊系f比较适合矫直板材，故选择这种辊系。另外可以适当缩短两端的辊距，以减小空矫区。同时设计成异辊距类型，使性能更好。在辊系确定后，应进一步考虑辊数应该如何确定。辊数与压下方案及质量要求高低有关。由于前面已经谈到线性递减压下时为了消除瓢曲既采用较多辊数，又要加上支撑辊及弯辊压下装置，其辊数完全凭经验确定。由于辊径较细又是集体压下，辊数多些对设备重量、占地面积及调整机构又无多大影响，无须限制过严，没有必要精确计算。故可以暂时将辊数确定为11辊。（2） 辊径、辊距与辊长辊径：单位厚度的辊径值范围：辊距： 式中=1.11.2辊长： 其中 （3）夹送辊 在板材矫直辊系的入口侧常需要设置夹送辊，这是为了克服板材头部撬起时顶到直径较细的工作辊上面不能咬入的障碍，故夹送辊前不仅要有上下对称的喇叭形入口而且辊径也要加大。如果加送辊与工件之间是刚性夹紧，则无法适应辊径偏心及工件公差所造成的夹紧力不均匀现象，故辊子夹紧力要由弹性元件来提供。夹送辊的直径可参考矫直辊来确定（应大于矫直辊径）。参考文献：1.轧钢机械（第三版）（第十一章） 邹家祥 主编 冶金工业出版社 2000.22.矫直技术与矫直原理（第二版）（1.绪论和2.平行辊矫直机） 崔甫 主编 冶金工业出版社 2005.43.冶金管理杂志（08年第1期） 石洪卫 主编 冶金管理杂志社 2008.14.特殊钢杂志（29卷第1期） 汪学瑶 主编 特殊钢杂志社 2008.2.15.轧钢 2007年6月第3期 日本中厚板生产技术的发展和现状 王国栋，刘相华 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室 沈阳 1100046.现代制造技术与装备 2006年第3期 辊式矫直机的发展趋势及其结构特点 栗林 山东大学材料科学与工程学院，济南 2500617.浙大硕士学位论文 液压矫直机控制系统的研究 叶恒 2004.28.冶金设备 2002年12月第6期 中厚板变辊距矫直机的结构与国内外使用概况 杨固川 中国第二重型机械集团公司设计研究院 四川德阳 6180139.山西冶金 2006年第2期 新式中厚板矫直机的技术特点 王效岗，黄庆学 太原科技大学 山西太原 03002410.机械工程材料 王章忠 主编 机械工业出版社 2006.111.Heat Straightening Damaged Steel Plate Elements By R.Richard, David J.Mukai, Paul F.Robinson,and Randy J.Boudreaux12.辊式矫直机传动形式及特点简介 刘新伟 荆留纪 张道才 吴辉