镀锌线转向装置转向辊组设计开题报告.docx

一 立题依据冷轧高强度铁板带产品在现今的产业中用途广泛，其产品涵盖汽车、家电、建筑、包装、变压器制造等行业。退火线是冷轧高强度钢板带产品的后道工序，它对提高产品的性能起着至关重要的作用。由于它具有生产效率高，生产成本低，产品质量高，产品多样化等优势，因此从1982年10月新日铁在君津长建了第一条退火线后，在世界上得到了广泛的推广和应用。该退火线用于从事冷轧钢卷的再结晶退火，对带钢的冷却为可控的，通过平整机控制不同的表面粗糙度及延伸率，可以涂油以保护带钢的表面。由两头圆盘剪切成所要求的宽度，最终进行检查并卷取所需要的大小钢卷。带钢传送开始通过转向辊传送，转向辊夹送状态工作时（即穿带时）以25m/min的速度传送带钢，压辊在气缸驱动下压下，作为转向夹送辊使用。在正常生产时作为导向辊使用(起导向作用)，上压辊打开。转向辊组在整个带钢传送过程中起到必不可少的作用。二 文献综述2.1 国内外研究现状2.1.1 1850 连续退火机组，本钢浦项冷轧薄板有限责任公司（1）其中连续退火机组引进的是日本 JFE 连续退火技术，主要生产高质量汽车板和家电板。引进的连续退火机组在原有技术的基础上，又采用了一些先进技术，使设备更加紧凑，维护更方便，能源消耗降低。成为国内继宝钢 1800 连续退火机组后的第二大连续退火机组。（2）连续退火线机组的主要工艺流程为:入口步进梁拆捆机 钢卷运输双开卷 平头机双飞剪窄搭接焊机电解清洗段 入口活套连续退火炉出口活套平整机出口检查活套圆盘剪质量检查台静电涂油机飞剪双卷取机称重打捆入库。（3）该机组入口装备及采用的新技术 入口设备包括入口步进梁、拆捆机、入口钢卷运输车、开卷机、直头机、飞剪和入口废料处理系统。 自动拆捆机减少了人工成本 。为保证带钢精确跟踪 开卷机配备有钢卷测量装置 。与生产薄 规格产品相适应 配备了自动卸套筒装置。废料处理采用全自动废料处理系统。 （4）该机组运行情况 1850连续退火机组于 2006 年12 月底通过FA T考核 各项指标均达到或超过合同要求。完成了 DP780、DP590、BH340 以及 CQ-H SS 和DDQ-H SS等高强钢种的生产 考核期间 汽车外板 O 5 在国内汽车厂就已认证通过。为华晨汽车生产的汽车内、外板均获得认可。 2007 年至今，已相继为华晨汽车、奇瑞汽车 、南京汽车、北京 汽车、长安汽车等十余家汽车生产厂批量生产汽车内板和外板。目前，连续退火机组已达到设计产量。 本钢1850连续退火机组工艺技术和设备具有当代世界先进水平，已能批量生产汽车板。随着生产经验的不断积累、汽车板生产一贯制技术的进一步掌握和完善以及机组设备装备水平的不断提高，本钢汽车板的产量和质量将会有更大的提高。2.1.2 一条先进的连续退火机组国内某钢铁公司最新建成的现代化连续退火机组，它集清洗、退火、精整工艺于一体，是一条多功能、高效率的连续退火机组。 由于其合理的设备配置和先进的工艺技术，使得该机组具有较宽的产品处理范围，从普通商品板到各种深冲板以及全硬带钢等，满足当今汽车制造业和家电行业对退火板在品种、性能、表面质量等诸多方面的要求。（1）连续退火技术的基本原理 连续退火技术的基本原理是带钢以设定的工艺速度稳定地连续通过机组的各个工艺段，对带钢进行焊接、清洗、再结晶退火、平整、切边、检查、卷取。（2）机组主要设备 钢卷运输系统、带2台开卷机的入口段设备、 焊机、带钢清洗段设备、入口活套塔、连续退火炉、出口活套塔、平整机、检查活套、切边剪、带钢表面检查站、静电涂油机、带2台卷取机的出口段设备、钢卷称重和打捆设备等。（3）机组主要工艺流程 入口钢卷的上卷由轧后库吊车将原料钢卷吊运到入口步进梁的固定鞍座上。共有 3个固定鞍座可以接收来料钢卷。 钢卷通过步进梁步进式运送到步进梁的最后一个鞍座上。此处安装有由液压马达驱动的地辊，可将带钢头部转到钢卷下方。由自动拆带机将捆带拆 除。然后由过渡小车将钢卷分别送到开卷机前的入口钢卷小车上。由钢卷小车再将钢卷分别运送到开卷机卷筒上。在运送过程中，小车自动对钢卷进行高度和宽度对中，以实现自动上卷。 入口段设备钢卷上卷至开卷机卷筒后，卷筒涨径，活动支撑摆起支撑住卷筒头部。开卷刀摆动并伸至钢卷的外圈处，磁力皮带端部压辊压住钢卷，钢卷小车下降并退出。开卷机反转，将带钢头部转至开卷刀上方。然后正转开卷机，将带头送到夹送矫直机进行矫直。矫直后的带钢被送至液压双切剪，由双切剪切除带钢头尾的超厚和不合格部分。切下的带头带尾通过导板台导入布置在机组传动侧的废料箱中。为缩短入口段设备的待机时间，机组配置有2套开卷机进行交替开卷。为防止入口段带钢的跑偏，在开卷机设置有自动对中系统。 具有液压伸缩和液压摆动功能的开卷刀和磁力穿带装置用于引导带头穿至夹送矫直机后，开卷刀和穿带装置回到等待位置。夹送矫直机的上夹送辊压下，将带钢送过矫直机并对带钢头部进行矫直。在机组运行时，开卷机的自动对中装置用于保证带钢中心 在机组中心线上。开卷机由液压缸控制移动。矫直机仅用于矫直带钢头尾。上矫直辊和 上 夹送辊在机组运行时自动打开。入口运输皮带用于支撑带钢并使带钢从矫直机上方通过，进入双切剪前夹送辊，再进入双切剪。转向夹送辊用于将入口2个通道的带钢导送至焊机.为缩短入口段设备待机时间，焊机具有预载功能。在焊机出口处设有月牙剪，能对不同宽度的带钢焊接的焊缝边部进 行切除，以便带钢顺利通过机组。由冲孔装置在焊缝旁冲出一个洞，作为对焊缝进行探 测和跟踪标识。(4)出口段带钢首先进入检查活套塔，该活套也为立式布置，储套量可以满足出口停机换卷时，仍能保证平整段以较低速度连续运行，以减少平整机的启动在带钢表面产生辊印。检查活套在正常生产时处于空套位。从活套出来的带钢在双刀头圆盘剪处进行切边处理。切边剪为圆盘剪，其刀头可快速更换。废边收集和处理采用废边压实机及输出系统。圆盘剪前设置了月牙剪，用于改 变带钢规格时刀头的进入调整；圆盘剪出口设置了去毛刺机，以去除带钢边部的毛刺。 切边后带钢进入表面检查站，检查站分立式和水平两部分。然后带钢经过静电涂油 机进入出口分切剪。产品需涂油时静电涂油机工作。出口分切剪用于将带钢分卷、取样和切废。切下的废料和样品分别进入废料箱和取样箱，以便收集整理。最后带钢进入卷 取机卷取。 卷取机采用皮带助卷器助卷，可进行上卷取或下卷取。皮带助卷器于带钢在卷取机 上卷了 2 3 圈后自动退出工作位置。当卷取机上卷取的钢卷重量或长度达到要求值时， 出口分切剪分卷。出口钢卷小车卸卷。 卷取机有 2 台，并可交替工作进行上下卷取。通过使用橡胶套筒，使卷取机卷取 钢卷的内径具有508 mm 和 610 mm 两种规格。同时橡胶套筒可以保护钢卷内圈。 由钢卷小车卸下的钢卷送到出口步进梁，在钢卷称重位称重，在打捆位打捆。然后 由车间吊车将钢卷送入成品库或过跨进入自动包装区包装后待运。2.2工艺特点转向辊使用维护事项1) 转向辊贮存应保持通风、干燥，且不受腐蚀气体侵蚀。2) 转向辊有效防锈期为半年。若贮存超过半年应进行防锈抽检，并在此后每 3 月抽检一次。3) 采用油脂润滑的转向辊装配时已注有足量润滑脂，可直接装机使用。且无油杯的转向辊 在使用期不需注脂维护，有油杯的转向辊在使用期内根据使用情况定期加注同类牌号润滑脂。4) 装机时注意保护辊身表面，使其不被划伤或碰伤，避免强烈敲击。5) 穿带时注意检查，确保板带不会擦伤辊面。工作中应随时注意观察轴承的旋转灵活性，如有卡滞或温升异常请及时排除，必要时进行更换；以免损伤辊面。6) 在不同工况条件下，辊子有不同的使用寿命。为保证正常生产，建议辊子应有一定量的备件。2.3 发展趋势随着现代科学的发展，轧钢工艺技术的进步，要适合现代连轧连续高效生产的要求和工作环境的需要。夹送辊发展呈现了几个比较明显的趋势：1. 速度向更高速发展，随着板带钢生产工艺部断完善，轧机的轧制速度，卷取机的卷曲速度都向更高速发展，因此夹送辊与其他设备的速度匹配是保证高速生产不堆钢的重要保证。2. 夹送辊向高韧性高耐热耐磨发展，例如现在使用CrWNiMnSi堆焊合金其耐磨性、抗高温氧化、冲击韧性、耐冷热疲劳性、回火稳定性和抗裂性的方面的综合性能使夹送辊磨损减少36.3%延长了使用寿命。3. 伴随着冲击振动理论和实践的发展，人们对工作环境要求的提高，减少噪声，提高抗冲击性能是卷取机发展极为重要的一个任务。三 镀锌线转向装置转向辊组设计的设计内容3.1 主要设计参数传送带钢速度：25m/min；带钢厚：h=24mm；带钢宽度：b=8001350mm；斜下方送入角度：与水平线成30度角;带钢弹性模量: E=200GPa;屈服极限: s=240MPa;夹送力: 4kN;3.2 参数分析 本转向装置主要用于冷轧普碳带钢退火线，夹送状态工作时（即穿带时）以25m/min的速度传送带钢，压辊在气缸驱动下压下，作为夹送辊使用。在正常生产时作为传动辊使用(起导向作用)，上压辊打开。带钢厚h=24mm，带钢宽度b=8001350mm。带钢从斜下方送入（与水平线成30度角），经过转向夹送辊后水平送出。带钢弹性模量E=200GPa，屈服极限s=240MPa，夹送带钢的夹送力为4kN。工作机构如图所示。 转向装置工作机构简图3.3 设计目的对斜送平出式转向装置上下夹送辊的结构参数进行分析，利用弹塑性弯曲变形理论建立带钢进入夹送辊后弯曲变形的力学模型，并进行求解，设计传动辊的零部件结构。四 设计方案转向夹送辊可分为平送斜出和斜送平出两种类型。从基本工作原理出发建立了斜送平出式转向夹送辊的力学模型, 利用弹塑性弯曲变形理论对下上夹送辊直径大小确定原则进行了分析与研究。另外，从咬入条件着手对上下夹送辊直径比值大小给出定量计算公式，同时根据该公式的特点还进一步得出了上下夹送比值的具体大小选取。具体步骤如下：1) 根据工作要求，确定驱动形式（是上辊驱动还是下辊驱动）；2) 先根据塑性渗透率k=0.50.7的要求，确定传动辊半径R2的最大值；3) 对正常咬入状态下的受力进行分析，压紧力产生的弯矩应大于带钢发生要求塑性渗透率时所需的弯矩；4) 根据减小压紧力的要求，确定传动辊半径R2；5) 根据压辊的许用挠度c0.2mm，计算压辊的最小直径，留出裕量后初选压辊直径；6) 从减小设备尺寸、使其结构紧凑的角度出发，初选压辊与传动辊半径比k2；7) 如图所示，根据夹送辊咬入带钢的条件，确定咬入角的极限值。 带钢的开始咬入状态8) 根据几何关系，确定压辊与传动辊半径比k2、偏移角和咬入角的关系。找出对应于已知k2的多组偏移角和咬入角，再按照减小压紧力和便于带钢咬入的要求综合确定偏移角、咬入角，偏移距e随之确定。9)按夹送力为4kN的要求计算所需的压辊压紧力，并与按规定塑性渗透率时所需的弯矩计算的压辊压紧力进行比较，取二者中的大者作为压辊压紧力的设计值。五 设计内容1) 驱动形式的选择，压辊和传动辊主要尺寸(包括传动辊半径R2，压辊半径R1，偏移角，偏移距e)的设计计算；2)传动辊的结构设计；3)传动辊的强度、刚度校核；4) 传动辊滚动轴承的计算及校核，轴承的润滑与密封；5)滚筒内焊接工艺的讨论；6) 工程图设计与绘制，图幅总量折合6张A1。计算机绘制的图纸包括：辊子装配图、辊颈、撑板、辊身零件图和机架、压辊总装图。手工绘制的图纸包括：一张手工绘制的A2图及所有对应的零件草图。7) 毕业设计开题报告，不少于3000字；8) 设计计算说明书一份，不少于1.5万字；包括手工计算草稿；9) 完成不少于1.5万字符的外文翻译。六 设计进度设计(论文)主要项目时间完 成 内 容备注开 题3 月23日至 4月19日课题背景、工作内容描述、研究方法与技术路线3周综 述3月30日至 4月12日对他人的工作进行总结，对本转向装置进行受力分析，提出设计计算步骤2周译 文4月 13日至 4月19日翻译1.5万字符以上的英文文献1周设计图纸或调研4月 20日至5月24 日计算分析；系统设计；结构设计；5周设计说明书或论文5月25日至 6月16日撰写论文；整理、修改、打印论文；3周答 辩6月 20 日论文答辩1周七 参考文献周国盈编著.带钢卷取设备(第一章).北京：冶金工业出版社，1982.周国盈编著.带钢精整设备(第五章).北京：机械工业出版社，1982.唐增宝，常建娥.机械设计课程设计（第3版）M.华中科技大学出版社.2006成大先. 机械设计手册M. 北京：化学工业出版社.2004刘鸿文. 材料力学I（第四版）M. 北京：高等教育出版社.2004王国凡主编.钢结构焊接制造M.北京:化学工业出版社,2005.