1700mm热轧带钢生产线精轧机组弯辊液压系统改造--《东北大学》2012年硕士论文
1700mm热轧带钢生产线精轧机组弯辊液压系统改造
【摘要】：弯辊是一种常见的有效的板形控制手段,在实际的生产当中已成为轧机板形控制的核心技术。热轧精轧机组通过弯辊液压系统来改变轧辊的有效凸度,从而达到控制板形提高产品质量的目的。鞍钢热轧1700生产线是一条具有自主知识产权的产线,目前年产量已达到290万吨。随着市场经济的发展,钢铁行业的竞争越来越激烈,对于产品质量的要求也越来越高,这对产品的板形提出了更高的要求,因此需要对现有的液压系统进行改造,改善板形控制能力,提高产品在市场当中的竞争力。
通过对现有的弯辊液压技术进行研究,结合生产的实际情况,对现场的液压系统进行改造,并建立相应的数学模型,对系统的各个参数进行详细的推导和求解。利用MATLAB/Simulink仿真软件对系统进行仿真分析,通过仿真来分析系统的响应能力和稳态性。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TG333【目录】：
摘要5-6Abstract6-9第1章 绪论9-17 1.1 引言9 1.2 鞍钢股份有限公司1700MM热连轧生产线概述9-17
1.2.1 鞍钢1700生产线的研制及建设背景9
1.2.2 鞍钢1700生产线概况9-11
1.2.3 鞍钢1700生产线生产线工艺流程11
1.2.4 鞍钢1700生产线生产线主要工艺设备11-13
1.2.5 鞍钢1700生产线计算机控制系统13-14
1.2.6 鞍钢1700生产线的工艺特点及创新技术14-17第2章 弯辊液压系统工作原理及课题的提出17-25 2.1 课题的提出及内容17
2.1.1 课题提出的背景17
2.1.2 课题的内容17 2.2 液压伺服技术概述17-21
2.2.1 液压伺服系统的发展与应用17-18
2.2.2 液压伺服系统的工作原理及组成18-20
2.2.3 液压伺服系统的分类20
2.2.4 液压伺服系统的特点20-21 2.3 液压弯辊系统介绍21-25
2.3.1 弯辊系统的分类21-24
2.3.2 弯辊系统的控制24-25第3章 热轧带钢精轧机组弯辊液压系统设计25-29 3.1 弯辊系统设备介绍25 3.2 弯辊方式的选择25-27 3.3 液压系统主要元件的确定27-29
3.3.1 弯辊缸参数的确定27
3.3.2 伺服阀的选择27-29第4章 弯辊液压系统建模29-39 4.1 液压系统常用建模方法29-31 4.2 系统的简化31-34 4.3 弯辊系统的数学模型34-39第5章 弯辊液压系统计算机仿真39-57 5.1 系统的仿真研究39-40 5.2 液压系统的仿真40-42 5.3 液压仿真技术的发展与现状42-45
5.3.1 国外研究概况42-44
5.3.2 国内研究概况44-45 5.4 弯辊液压控制系统仿真45-57
5.4.1 弯辊液压控制系统计算和说明45-48
5.4.2 MATLAB简介48-50
5.4.3 弯辊液压控制系统仿真分析50-53
5.4.4 弯辊液压控制系统的误差分析及计算53-55
5.4.5 外在干扰的影响55-57第6章 总结与展望57-58参考文献58-61致谢61
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于1500六辊冷连轧机主传动系统设计（全套含CAD图纸）的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：本科生毕业设计(论文)第I页1500六辊冷连轧机主传动系统设计摘要随着工业生产的迅猛发展,我国对板带材的需求日益增加,特别是高精度冷轧薄板的生产更是供不应求,本次设计的是1500六辊冷连轧机组主传动系统,设计的该轧机能轧的最小板坯厚度达到了0.3mm,本次设计的主要思路是根据轧件原始尺寸和成品尺寸,确定轧制压下规程,从而计算轧制力和轧制力拒,选择电机,进而确定工作辊、中间辊、支承辊尺寸,并分别进行扭转、接触应力、弯曲强度校核,并对机架、联轴器进行了结构和强度计算,采用了初选结构、校核强度、校核通过则采用,不通过则再选,再校核,直到校核通过为止的基本机械设计方法。这不仅是对所学的理论知识的综合运用,也是考验思维的严谨缜密。此外,还对设备的安装、试车、经济性分析以及冷轧机的选题背景、发展历史做了简单的介绍,在设计中根据生产实际的要求,选择了不同的设计方案实现主传动,经过比较,确定了最佳方案,对方案中的各重要部件进行结构和性能的校核,力求达到最合理的设计,满足生产的设计要求。由于该题目是一个全新的课题,所以在设计中遇到了很多的问难,即使尽了最大的努力,得到老师、师傅的很大帮助,也难免有很多错误和考虑不全面的地方,希望大家批评指正。关键词:1500六辊冷连轧机组,轧制力,轧制力矩,联轴器,机架本科生毕业设计(论文)第II页1500sixrollercoldmillmaindrivesystemofthedesignunitAbstractWiththerapiddevelopmentofindustrialproduction,China'splatestripincreasingdemand,especiallyintheproductionofhighprecisioncold-rolledsheetisinshortsupply,thisdesignis1,500unitsofsixrollercoldmillmaindrivesystem,designoftherollingmilltoachievetheminimumslabthicknessof0.3mm,themainideaofthedesignisbasedonrollsizeandfinishedpiecesoforiginalsize,herollingdownoforderinordertoestimatetherollingforceandrollingforceresist,selectmotor,heworkroll,intermediateroller,rollerbearingsize,andwerereversed,contactstress,bendingstrengthchecking,andrack,couplingtothestructureandstrengthcalculation,usingtheprimarystructure,checkingthestrength,Checkingthroughtheuseof,doesnotpassthere-election,re-checkuntilthecheckthroughthedateofthebasicmechanicaldesign.Thisisnotonlyatheoryfortheintegrateduseofknowledge,butalsothetestofcoherentthinkingInaddition,theequipmentinstallation,testing,analysisofeconomictopics,aswellasthebackgroundofthecoldrollingmill,abriefhistoryofthedevelopmentoftheintroduction,ordancewiththerequirementsoftheactualproduction,selectadifferentdesignoptionstoachievethemaindrive,ponentsofthecalibrationandperformance,andstrivetoachievethemostreasonabledesign,productiontomeetthedesignrequirements.Sincethetopicisanewsubject,encounteredinthedesignofalotofdifficultquestions,eventhebesteffortstobeateacher,masterofgreathelp,prehensive,Ihopeallcriticism.Keywords:1500sixrRRCRack本科生毕业设计(论文)第III页目录1、绪论.........................................................................................................................................................11.1选题背景及目的......................................................................................................................11.2冷轧机发展.................................................................................................................................11.3板型控制......................................................................................................................................21.4研究内容和研究方法...........................................................................................................32、传动方案评述与选择...................................................................................................................42.1方案选择......................................................................................................................................42.2方案评述......................................................................................................................................42.3电机选择......................................................................................................................................52.4.联接轴选择.................................................................................................................................53、力能参数的计算..............................................................................................................................73.1轧制力的计算...........................................................................................................................73.1.1轧制规程...............................................................................................................................73.1.2初选轧辊材料.....................................................................................................................73.1.3轧辊主要参数的确定........................................................................................................73.1.4轧制力的计算..................................................................................................................93.2轧制力矩的计算....................................................................................................................123.2.1轧制力矩的计算............................................................................................................123.2.2反力矩的计算................................................................................................................133.2.3摩擦力矩的计算...........................................................................................................144、主电机容量的选择.......................................................................................................................154.1初选电机功率.........................................................................................................................154.2轧机主电动机力矩..............................................................................................................154.3各轧制阶段时间计算.........................................................................................................174.3电机的校核...............................................................................................................................195、轧辊强度校核.................................................................................................................................205.1工作辊强度校核....................................................................................................................205.2支承辊强度校核....................................................................................................................215.3工作辊与中间辊间的接触应力校核.........................................................................226、机架的设计校核............................................................................................................................256.1机架结构参数选择..............................................................................................................256.2机架的强度计算....................................................................................................................257、联接轴计算.......................................................................................................................................317.1万向接轴的结构尺寸........................................................................................................317.2接轴叉头应力计算..............................................................................................................317.3接轴扁头应力计算..............................................................................................................31本科生毕业设计(论文)第IV页7.4接轴轴体的应力计算.........................................................................................................328、安装、试车规程制定.................................................................................................................328.1设备的安装...............................................................................................................................328.2设备的试车规程....................................................................................................................338.2.1试运转前的准备...............................................................................................................338.2.2试车步骤.............................................................................................................................348.2.3试运转中常见故障分析.................................................................................................358.2.4试车后的工作...................................................................................................................369、设备经济性分析............................................................................................................................369.1设备的可靠性.........................................................................................................................369.1.1可靠度的计算...................................................................................................................369.1.2可靠性的计算...................................................................................................................379.2设备的经济评价....................................................................................................................379.2.1投资回收期........................................................................................................................379.3设备的环保措施....................................................................................................................38总结...............................................................................................................................................................38致谢...............................................................................................................................................................39参考文献....................................................................................................................................................40辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第1页1绪论1.1选题背景及目的在国民经济的发展中,钢板占有十分重要的地位,所以世界各国对发展钢板生产非常重视。目前,钢板总产量已占世界热轧钢材的三分之一以上。随着汽车制造、食品罐头、精密仪表、房屋建筑、机械制造和船舶工业的迅速发展,以及电风扇、洗衣机、空调器、电冰箱、电视机、收录机等家用电器和各种日常生活用品(诸如:家具、搪瓷器皿、玩具、灶具等)的需求量成倍增长,也由于钢板还可以作为冷弯钢材、电焊管、炉焊管、大型UOE钢管及焊接H型钢等产品的原材料,从而使钢板的需求量迅速增加。专家们一致认为:钢板生产规模,可以标志一个国家轧钢工业的发展水平,有了钢板,其它异型产品通过焊接就可以得到。钢板中尤其是冷轧带钢,可以进一步加工成为镀锌板、镀锡板及其它金属镀层板,都是具有广泛用途的金属材料。金属涂层板的生产在国外发展异常迅速,现在都以高速化、连续化生产方式用冷连轧带钢轧机生产。这对于提高成材率,增加产量,提高质量,节约能源,降低成本,改善劳动条件和减少环境污染都有着重要意义。冷轧带钢产品物美价廉,在国际市场上具有良好的竞争力。当前世界各国正在大力发展冷轧带钢生产,逐步提高冷轧带钢在轧钢产量的比重,提高质量,扩大品种,以满足各工业部门,特别是与人民生活密切相关的轻纺工业和家电工业的需要。针对国内现有的薄钢板轧机的生产能力、技术装备、工艺水平都比较落后,只有借鉴国外的先进技术,允分利用国内现有各厂的生产装备,积极进行技术改造,才能适应我国国民经济发展的需要。1.2冷轧机发展随着工业技术的发展,对冷轧带钢质量的要求越来越高,特别是带材的尺寸精度已成为重要的质量指标之一。四辊冷轧机对于板形的控制和修正能力较差。为了提高板形质量,多年来国内外都在板形问题上做了许多研究工作。比较有成效的有HC轧机、CVC技术及HVC技术等辊形控制轧机。HC轧机是1972年日本日立公司发明的,全称日立中心凸度高度控制轧机。即对四辊轧机作了很大改进,在工作辊与支持辊之间增加可作轴向移动的中间辊,.研制成新型的六辊轧机。由于HC轧机中间辊可随时沿轴向移动,以消除因轧制压力,受热,磨损而引起的工作轧辊挠度、克服了板带平直度因挠度引起的不利因素,达到了高精度板形辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第2页控制的可能性。以后日立金属公司与新日铁公司又共同研究,HC轧机获得了发展和广泛应用,全世界已有近百套HC轧机投入使用。HC轧机不仅用于单机架冷轧,还应用于冷连轧,并发展了热轧单机架和热连轧机组。单机座的HC轧机平整机可代替双机架四辊平整机。CVC技术是1982年西德斯罗曼西-马克公司发明的一种控制板形新技术。CVC全称连续变化凸度。CVC技术是通过使用经过加工的S形凸度的轧辊,使辊缝形状与正在轧制的带钢断面连续地进行匹配。因而能有效地影响带钢的平坦度和断面形状。与通常采用不同凸度CVC技术是通过使用经过加工的S形凸度的轧辊,使辊缝形状与正在轧制的带钢断面连续地进行匹配。因而能有效地影响带钢的平坦度和断面形状。与通常采用不同凸度的常规轧制相比,在采用CVC轧制时仅需要一种特殊的工作辊组。两个工作辊或者连其轴承座一起作轴向移动,或者其辊颈在轴承座内滑动。且两个工作轧辊轴向移动时,方向总是相反的。在其轧辊磨削成S形,然后使上、下辊互相相对地成180度排列,构成的辊缝轮廓形状是对称的。UPC轧机出现是在日本的HC轧机和西德的CVC轧机稍后一些时间,由西德MDS(曼内斯曼—德马克—萨克)公司在1987年提出,全称万能板形控制。都是属于为改善板形质量增加轧辊轴向抽动装置的一类轧机,但在辊面曲线方面各具特色。UPC轧机的工作辊的辊廓曲线貌似雪茄烟,呈中间直径大、两端直径小的双圆锥状,工作辊可以轴向抽动以工作辊抽动量,再配合施加弯辊力,即可获得各种所需的辊缝。如工作辊轴向移动到两个小圆锥段相对时,则可轧凸形断面轧件,当上下工作辊轴向移动至两个大圆锥段相对时,则会使板形产生中凹的形状。这样就可以消除原始板形的缺陷,以及补偿轧辊磨损及热凸度带来的辊缝变化。UPC系统可以用四辊轧机,亦可以用于六辊轧机可用于热轧,亦可用于冷轧。当用于六辊机座时,可以轴向抽动中间辊。1.3板型控制板形与厚度是决定薄板儿何尺寸精度的两大指标。板形包括带钢平坦度、横截面凸度(横向厚差)和边部减薄量等3项内容。目前,厚度控制技术已能将纵向厚差稳定地控制在成品厚度的±l%或±5μm甚至±2μm的范围以内,而横截面凸度和边部减薄量一般尚置于10μm甚至20~30μm的水平。80年代以来,随着汽车、家电等行业的发展,工业用户对板形平坦度的要求正越来越高,原来平坦度20I已能被接受,而今的要求则是10I甚至5I。板形质量的挑战推动着板形技术和轧机机型的发展。上述多种机型的同时并存辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第3页和相互竞争,一方面表明板形技术是当前国际上开发研究的前沿和热点,另一方面也表明现有的板形技术尚未达到成熟稳定的地步。板形控制和厚度控制的实质都是辊缝的控制。但厚度控制只须控制辊缝中点处的开度精度,而板形控制则必须控制沿带钢宽度方向辊缝曲线的全长,辊缝曲线全长的几何尺寸和形状既决定带钢横截面的凸度和边部减薄量,更决定带钢的平坦度。1.4研究内容和研究方法研究内容:1500生产线六辊冷轧机的主传动系统。研究方法:通过现场参观实习,了解并掌握所设计轧机主传动系统的设备组成、结构、工作原理及对应生产线的工艺流程。通过查找资料及所学的机械制图、计算机绘图知识进行看图,绘图训练,运用理论力学、材料力学、机械设计等知识进行计算并参考图纸对轧机主传动系统进行设计及对主要零部件进行强度校核。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第4页2传动方案评述与选择2.1方案选择轧机主传动装置作用是将电机的运动力矩传递给轧辊。在很多轧钢机上,主传动装置由减速机、齿轮座、连接轴和联轴节等部件组成。某些板坯及板带轧机,主传动是由电动机直接传动轧辊。在轧钢机中确定是否采用减速机的一个重要条件就是比较减速机及其摩擦损耗的费用是否小于低速电机与告诉电机之间的差价。一般如果轧辊转速大于200-250r/min,则不用减速机,在可逆式轧钢机上为了易于实现可逆转也往往不用减速机。1500六辊冷轧机轧辊的转速较高,故不采用减速器。当工作机座的轧辊由一个电动机带动时,一般采用齿轮座将电动机或减速器传来的运动和力矩分配给二个或三个轧辊,考虑传动装置的布置型式和拆卸方便等因素,通常是下齿轮主动。图2.1冷轧机主传动方案一1——电机2——电动机联轴节3——齿轮座4——连接轴5——工作辊图2.2冷轧机主传动方案二1500轧机采用双工作辊驱动,有两种方式:第一种方式是电动机1的运动和力矩是通过主联轴节2和联接轴4而直接传给轧辊5,两个轧辊由各自的电动机单独驱动,如图2.2。第二种方式是电动机1的运动和力矩是通过主联结轴2、齿轮座3、联结轴4而传给轧辊5,如图2.1。所设计的轧机所需电机功率不大,又不是可逆轧机,考虑轧机机构限制不能采用轧辊单独驱动。故采用图2.1的方案。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第5页2.2方案评述方案2(图2.1)和方案1(图2.2)比较优点有:少一个电动机,可使轧钢机主传动装置结构简单、运行可靠、损耗较小,机械设备重量减轻总的占地面积减少。2.3电机选择电动机是将电能转换为机械能,分为交流电动机和直流电动。(一)交流电动机:利用通电线圈在磁场里转动,保证线圈受力方向一致而连续旋转的,分为异步电动机和同步电动机两类。三相异步电动机结构简单,运行可靠,成本低廉,可改变转速,具有较好的稳态和动态特性等优点,广泛应用于工农业生产中。同步电动机是双重励磁和异步启动,只需通以较小的直流励磁功率,适用于大功率高电压的场合。具有转速恒定,不随负载而变化,功率因数可调,能量损耗小,运行效率高等特点。除了用于电力传动外,还可用于补偿电网功率因数。(二)直流电动机:利用换向器来自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈受力方向一致而连续旋转的,其特点为:1、启动性能好2、调速性能优越,易平滑调速3、过载能力较强,热动和制动转矩较大,但是直流电动机换向困难,还会产生火花,寿命短,要经常维护,价格也贵一些。综合考虑,参照实习工厂的电动机型式,本设计采用交流同步电动机。2.4联接轴选择在主传动装置中,联接轴是非常重要的部件,它将电机的运动和力矩传递给轧辊。在轧钢机中常用的连接轴有万向接轴、梅花接轴、联合接轴和齿式接轴等。确定联接轴类型主要根据轧辊调整量、联轴允许倾角和传递扭矩等因素有关。万向接轴的允许倾角较大传递扭矩也较大,梅花接轴和联合接轴允许倾角较小一般用于轧辊调整量不大的轧机,齿式接轴倾角较小但在高速下运转平稳可靠一般用于轧辊调整量不大速度较高的轧机。所设计的冷轧板轧机对轧辊的调整量较大连接轴倾角有时达8°~10°故采用万向联接轴。万向接轴有滑块式和带滚动轴承式,由文献[1]轧钢机联接轴的类型和用途,综合生产实际考虑,因十字轴式万向接轴具有传动效率高、传动扭矩大、传动平稳、润滑条件好、噪音低、使用寿命长等优点,所以本设计采用十字轴式万向接轴。辽宁科技大学本科生毕业设计(论文)第6页3力能参数的计算3.1轧制力的计算3.1.1轧制规程原始参数材质:低碳钢,原料规格3.0mm×800mm,成品规格0.3mm×900mm,压下规程见表3.1。表3.1压下规程连轧机号N轧前厚度h0(mm)轧后厚度h1(mm)压下量h?(mm).2初选轧辊材料带钢冷轧机的工作辊对辊面硬度及强度均有很高的要求,常采用高硬度的合金铸钢。其支承辊在工作中主要承受弯曲,且直径较大,要着重考虑强度和轧辊淬透性,因此,多选用含Cr合金锻钢,中间辊主要考虑接触应力,为了轧制高碳钢和其它难变形的合金钢,在冷轧机上也采用带硬质合金辊套的复合式冷轧工作辊。其辊心材质与辊套材质的热膨胀系数应十分接近,以防轧辊发热时,损坏辊套。综上所述,工作辊材料:9Cr2W,中间辊材料:9Cr2Mo,支承辊材料:9CrV。3.1.3轧辊主要参数的确定1.工作辊主要参数的确定(1)辊身长度的确定辊身长度L主要是根据所提供的坯料尺寸和实际生产中的辊道宽度来确定的,辊身长度应大于所带钢的最大宽度maxb,即maxLba??(3.1)式中L——辊身长度,maxb——带钢的最大宽度,播放器加载中，请稍候...
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