畢業設計（論文）學生開題報告課題名稱小型軋鋼機課題來源

課題類型指導教師學生姓名學號專業班級本課題的研究現狀、研究目的及意義：小型軋鋼機：軋鋼就是用軋機對鋼坯進行壓力加工，獲得需要的形狀規格和性能的過程。軋機主要由幾組軋輥構成，軋輥是一對轉動方向相反的輥子，兩個輥子之間形成一定形狀的縫或孔，鋼坯通過軋輥就成為一定形狀的鋼材。在再結晶溫度以上的軋制稱為熱軋；在再結晶溫度以下的軋制稱為冷軋。我們常見的汽車板、橋梁鋼、鍋爐鋼、管線鋼、螺紋鋼、鋼筋、電工硅鋼、鍍鋅板、鍍錫板包括火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的。我國大鋼廠從70年代已用先進的連軋軋機，連軋機采用了一整套先進的自動化控制系統，全線生產過程和操作監控均由計算機控制實施，軋件在幾架軋機上同時軋制，大大提高了生產效率和質量。我國粗鋼產量位居世界第一。國內十大鋼鐵企業年產粗鋼均在1000萬噸以上。今年來，鋼鐵重組進入快車道，比如寶鋼控股的廣東鋼鐵集團，山東濟鋼、萊鋼為主組建的山東鋼鐵集團，還有河北鋼鐵集團等。但是，我國鋼鐵量輕質量的瓶頸。軋鋼行業必須走高端路線，造船業和汽車制造業、建筑業的興旺，給軋鋼行業帶來機遇，但是礦石的漲價給我國軋鋼行業帶來新的困境。國內軋鋼行業要真正做大做強，必須不斷對鋼坯質量、加熱、輥型控制、卷取能力、酸洗等系列環節加強。另外，做重型機械的一重、二重、上重、太重等必須奮起，探索高精軋鋼設備。國內寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼設計院，東大、北科大等院校軋鋼研究機構亦要多加強與鋼鐵集團的聯合開發。隨著我國軋制加工業的迅猛發展，我國軋制加工設備也經歷了一個自主開發－引進－學習借鑒－國產化的往復循環過程。經過近20年的探索和創新，截至目前，我國自行設計和制造的軋機在低速、窄規格方面已經接近或達到國際先進水平，高速軋制設備、寬幅軋機、單機架雙卷取鋁帶熱軋機、熱連軋機方面的開發研制也呈現良好的態勢。伴隨著市場需求的不斷增長和變化，近年來，我國軋制加工設備市場出現了多樣化的要求，正在逐步向高精化、寬幅化、高速化以及高技術和連續軋制的方向.隨著我國軋制工業近年來的加速發展,軋制機的需求已越來越多,軋制領域發展前景廣闊..改革開放三十年來軋制工業在我國工業建設方面做出了突出的貢獻,,這同時也加速了軋制機的快速發展.冷連軋技術是國際鋼鐵行業公認的技術密集、難度極大的生產工藝，是中國鋼鐵企業在引進全套生產線時花費最多的環節形。1.1軋鋼機的定義：軋鋼機也稱為軋鋼機械，一般把將被加工的材料在旋轉的軋輥間受壓力產生的塑性變形即軋制加工機器稱為軋鋼機，這是簡單定義。大多數情況下，軋制生產過程要經過幾個軋制過成，還要完成一系列的的輔助工序，如將原材料由倉庫運出加熱，軋件送往軋輥，軋制、翻轉、剪切、打印，軋件收集、卷取成卷等。一個軋件的全過程由多種機械按工藝順序而成機組來完成，這種機組或機器體系叫軋鋼機械或稱軋鋼機。第一種情況軋鋼機由一個或幾個工作機座（執行機構）傳動機構（齒輪傳動、連軸器）和使軋輥轉動的電動機組，后一情況軋鋼機是由若干臺工做機組成，這些機組數目與加工軋材工藝過成生產率相適應，因此，軋鋼機按順序排列并且用輥道或其他運輸裝置連成一條工藝流水線機器組成機組。軋鋼機是機械中使金屬在旋轉的軋輥中產生變形的那部分設備。主要使設備排列成一定形式的工作線稱為軋鋼機的主機列。用以完成其他工序的機械設備稱為輔助機械。1.2軋鋼機的標稱軋鋼機的類別與規格與軋鋼機的斷面尺寸有關，因此軋鋼機的初軋和型鋼的類是以軋鋼的名義直徑。也就是說軋鋼機的大小是常用與軋件有關的尺寸參數來標稱。初軋機和型鋼軋機的主要性能參數是軋輥名義直徑，因為軋輥的名義直徑的大小與其能夠軋制的最大斷面有關，因此，初軋機和型鋼軋機是以軋輥的名義直徑標稱的。小型軋鋼機的名義直徑為：180——450mm.1.3軋鋼機的用途軋鋼機形式有兩種：冷軋與熱軋，熱軋主要用于開坯，兼生產一部形鋼，這這種軋機的型號有630-650型軋機，500-550型軋機、650中型軋機與2300中板軋機等，冷軋主要用于終級軋制，軋帶鋼的產品很多，具有代表性的冷軋板帶鋼產品金屬鍍層薄板（包括鍍錫板、鍍鋅板等）、深沖板（以汽車鋼板最多）、電工硅鋼板、不銹鋼和涂層鋼板。現也促使冷軋機的裝備技術和控制技術向更高的方向發展。型號有1400mmNKW、1250mmHC單輥可逆式軋機.1150mm二十輥冷軋機,。設計的軋鋼機為300×3軋鋼機，軋輥的直徑為300mm.，軋鋼機主要用來為軋制小型線材。25—50毫米的圓鋼，20—40毫米的方鋼；螺紋鋼等。其結構的特點為：1采用三輥式工作機座，主電機不可逆轉，中上輥與中下輥交替過鋼，實現多道次的軋制。2由于軋輥的轉向和轉速不可逆轉，可采用造價較底的高速交流主電機在傳動裝置中裝有減速機和齒輪機座。考慮到第一機座軋件較短，軋制次數較多，負荷很不均勻，為了均衡電機負荷，減少電機的容量，在減速機和電動機之間加有飛輪。23多數300型鋼軋機要求既開坯又軋件，具有一機多能的特性，因此，軋機急需要較強的能力，又需要較強的剛度，而且由于經常需要更換品種，在軋機結構上需考慮換輥方便。4為了便于換輥，三個機座的軋輥都采用梅花接軸連接。本課題的現狀1.2.1國外相應機器的研究狀況據說在14世紀歐洲就有軋機，但有記載的是1480年意大利人達'芬奇(LeonardodaVinci)設計出軋機的草圖。1553年法國人布律列爾(Brulier)軋制出金和銀板材，用以制造錢幣。此后在西班牙﹑比利時和英國相繼出現軋機。1728年英國設計出生產圓棒材用的軋機。英國于1766年又設計出了串行式小型軋機，19世紀中葉，第一臺可逆式板材軋機在英國投產，并軋出了船用鐵板。1848年德國發明了萬能式軋機，1853年美國開始使用三輥式的型材軋機，并采用蒸汽機傳動的升降臺從而實現了機械化生產。接著美國出現了勞特式軋機。并于1859年建造了第一臺連軋機。萬能式型材軋機是在1872年出現的，20世紀初制成半連續式帶鋼軋機，它由兩架三輥粗軋機和五架四輥精軋機組成形[1]。軋機發展到21世紀的今天，已采用了一整套先進的自動化生產控制系統，全線生產過程和操作監控均由計算機控制個主要特點:(1)網絡化快速通訊；(2)系統響應速度快；(3)傳動設備動態、靜態精度高；(4)軋件跟蹤、定位準確；(5)軟件編制可靠性高等。1.2.2國內相應機器的研究狀況目前，我國自主設計和研制的加工設備，從整體上看與國際先進水平相比還有很大的差距，但某些技術正在追趕世界先進水平。洛陽有色金屬加工設計研究院正在開發的2400mm（1+1）式鋁帶熱軋機、2500mm六輥冷軋機、2000mm鋁箔軋機、高速鋁箔軋機以及銅帶精軋機等一批具有世界先進水平的軋機正在設計和制造之中。這批軋機的設計特點和當今世界軋機的發展趨勢相一致，已經成為我國銅鋁加工設備研制的一個亮點現化工業的發展對材料的精度要求日益提高，產品的高精度就需要設備朝高精度方向發展；出于對產品質量和產量的考慮，以及軋制技術的日漸成熟，軋機的幅面迅速擴大，比如用于包裝袋的鋁箔的寬度需求已達到1800mm以上，對寬幅鋁箔的需求量正呈高速增長態勢。生產的機器都已達到甚至超過國外一些國家的相應產品[2]。軋鋼技術發展前景世界軋鋼工業的技術進步主要集中在生產工藝流程的縮短和簡化上,最終形成軋材性能高品質化、品種規格多樣化、控制管理計算機化等。展望未來,軋鋼工藝和技術的發展主要體現在以下幾方面:1.鑄軋一體化利用軋輥進行鋼材生產,因其過程連續、高效、可控且便于計算機等高新技術的應用,在今后相當一段時間內,以輥軋為特征的連續軋鋼技術仍將是鋼鐵工業鋼材成型的主流技術,但軋鋼前后工序的銜接技術必將有長足的進步。在2O世紀,由于連鑄的發展,已經逐步淘汰初軋工序。而連鑄技術生產的薄帶鋼直接進行冷軋,又使連鑄與熱軋工序合二為一。鑄軋的一體化,將使軋制工藝流程更加緊湊。同時,低能耗、低成本的鑄軋一體化,也是棒、線、型材生產發展的方向。2.軋制過程清潔化在熱軋過程中,鋼的氧化不僅消耗鋼材與能源,同時也帶來環境的污染,并給深加工帶來困難。因此,低氧化燃燒技術和低成本氫的應用都成為無氧化加熱鋼坯的基本技術。酸洗除鱗是冷軋生產中最大的污染源,新開發的無酸清潔型(AFC)除鱗技術,可使帶鋼表面全無氧化物、光滑,并具有金屬光澤。無氧化(或低氧化)和無酸除鱗(氧化鐵皮)這兩項被稱為綠色工藝的新技術,將使軋鋼過程清潔化。3.軋制過程柔性化板帶熱連軋生產中壓力調寬技術和板形控制技術的應用,實現了板寬的自由規程軋制。棒、線材生產的粗、中軋平輥軋輥技術的應用,實現了部分規格產品的自由軋制。冷彎和焊管機也可實現自由規格生產。這些新技術使軋制過程柔性化。4.高新技術的應用20世紀軋鋼技術取得重大進步的主要特征是信息技術的應用。板形自動控制,自由規程軋制,高精度、多參數在線綜合測試等高新技術的應用使軋鋼生產達到全新水平。軋機的控制已開始由計算機模型控制轉向人工智能控制,并隨著信息技術的發展,將實現生產過程的最優化,使庫存率降低,資金周轉加快,最終降低成本。5.鋼材的延伸加工在軋鋼生產過程中,除應不斷挖掘鋼材的性能潛力外,還要不斷擴大多種鋼材的延伸加工產業,如開發自潤滑鋼板用于各種沖壓件生產,減少沖壓廠潤滑油污染;開發建筑帶肋鋼筋焊網等,把鋼材材料生產、服務延伸到各個鋼材使用部門。隨著工業的發展和軋鋼技術的進步,軋鋼工藝的裝備水平和自動控制水平不斷提高,老式軋機也不斷被各種新型軋機所取代。按照我國走新型工業化道路的要求,軋鋼技術發展的重點也轉移到可持續發展上,在保證滿足環保要求的條件下,達到鋼材生產的高質量和低成本。在20世紀末，世界軋鋼技術發展迅速。軋鋼生產在自動化、高精度化、連續化方面取得了較大進步。軋鋼生產是將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的重要生產環節和主要方法。因為用軋制方法生產出的鋼材，具有生產率高、生產過程連續性強、品種多、易于實現機械化、自動化等優點，而且比鍛造、擠壓、拉拔等生產產品，性能更高，成本更低。目前，約有93%的鋼都是經過軋制成材的。有色金屬生產也大量應用軋制方法。軋鋼生產的主要產品為建筑、造船、汽車、石油、化工、國防、礦山等專用鋼材。目前，我國軋鋼生產的鋼材品種主要有薄鋼板、硅鋼片、鋼帶、無縫鋼管、焊接鋼管、鐵道用鋼、普通大型材、普通中型材、普通小型材、優質型材、冷彎型鋼、線材、特厚鋼板、中厚鋼板等。軋鋼生產的產品按鋼材斷面形狀分為：鋼板、鋼管和型鋼。型鋼是一種應用范圍廣泛的鋼材。我國型鋼產量占鋼材總產量的25%～30%。型鋼按用途分為：普通型鋼和專用型鋼。從斷面形狀又可分為異型斷面型鋼和簡單斷面型鋼。從生產方式的角度又可分為焊接型鋼、彎曲型鋼和軋制型鋼。板帶材也是一種廣泛應用的鋼材，我國的板帶材產量占鋼材總產量的45%～55%。板帶鋼按應用領域分為建筑板、橋板、船板、汽車板、電工鋼板、機械用板等。按照軋制溫度的不同又可以分為熱軋板帶和冷軋板帶。鋼板按厚度分為：中厚板、薄板和箔材。鋼管的用途主要有建筑用管和石油管道等。我國鋼管產量占鋼材總產量的10%～15%，鋼管的規格一般用外形尺寸及壁厚標稱。其斷面一般為圓形管，也有多種異型鋼管和變斷面鋼管。鋼管從制造角度劃分為無縫鋼管、螺旋鋼管與直縫鋼管、冷軋鋼管等。按斷面形狀劃分為圓形管、異型鋼管和變斷面鋼管。這些品種齊全、樣式繁多的鋼管被應用在管道、石油運輸，鍋爐側壁、地質鉆探、軸承及注射針管等方面。隨著軋鋼工藝及軋鋼技術的不斷發展，鋼材的生產范圍將不斷擴大，產品品種也將不斷增多。近年來我國許多有價值的鋼板產量大幅度增長，冷軋硅鋼片2003年已達89.6萬噸，鍍錫板2002年已經達到110萬噸，管線鋼、石油管、耐火鋼板、冷軋不銹鋼板產量達55萬噸。1.3課題研究的內容及擬采取的方法軋制機軋制過程中軋輥自轉起主要作用是平衡軋件在出口出的旋轉，以便于收料節約空間。軋機的傳動軸和軋輥軸通過錐齒輪嚙合裝與軋輥支架內。動系統采用鏈板式傳動，電機選用變頻調速電機，便于調整軋制速度，電通過減速器減速驅動電機齒輪，電機齒輪帶動大齒輪運轉，連接鏈板，進而通過軋輥支架內的傳動機構帶動軋輥運轉。軋制力與軋制功率可以通過公式計算電機的選擇根據軋輥軋輥轉速和軋制速度進行選擇。課題研究中的主要難點以及解決的方法本課題研究的是外鏈板的軋制機，在研究中主要有以下幾個難點：傳動方案的確定，電動機的選擇。電動機的選擇：電動機的功率選擇是否合適，通常，我們均采用三相據我所設計的機器的諸多要求，經過反復的思考與計算推演，我最終選用Y系列三相異步交流電動機。該系列電動機為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機,它是按照國際電工委員會（IEC）標準設計的，具有國際互換性的特點。它防灰塵、鐵屑或其它異物進入電機內部的能力較強，效率高，性能好，振動小，體積小，噪音低，重量輕，運行可靠，維修方便。可較好的為我所設計的外小型軋鋼機提供可靠的動力.研究的基本內容，擬解決的主要問題：本次設計的小型軋鋼機是借助旋轉軋輥與其接觸摩擦的作用，將被軋制的金屬體（軋件）拽入軋輥的縫隙間，在軋輥壓力作用下，使軋件主要在厚度方向上完成塑性成型。本次設計的設計主要包括：電動機的選取，分軸器的設計，減速器的設計，軸系部的設計，箱體的設計，機架的設計等，設計過程按照國家標準，和機械設計標準來設計的。軸的設計和齒輪的設計是本次設計的重點，設計中參照了機械設計手冊進行了精確的設計，并進行了強度校核。本次設計的小型軋鋼機結構簡單，使用價格低，并且符合設計要求，主要針對用來加工鏈條板的卷帶料而設計的，可保證加工后的產品性能良好，表面光潔度高，板型好，能夠達到所需的要求。待解決的問題：（1）電動機的選擇：電動機的功率選擇是否合適，如果功率過大則會造成浪費，而且也會增加成本，如果選擇不當會造成工作不能正常進行，對加工出來的產品有質量來的影響，影響企業的效益，因此需要反復的思考與計算推演。（2）機架的結構設計機架是軋鋼機中最重要的零部件之一，用來安裝軋輥輥系與軋輥調整裝置，并承受全部軋制力，因此機架應具有足夠富裕的強度和剛度，以保持其工作可靠。由于閉式機架具有結構合理，強度和剛度均較高的特點，已被廣泛用于軋制力較大的板胚板帶軋機上。為了保證軋機機架在工作中安全可靠不被破壞，必須對其強度進行計算，同時，為了保證軋制精度，還要對其剛度進行計算。（3）主要零部件的結構設計軋鋼機執行功能所必要的零部件的設計。（4）總體設計軋鋼機的整體根據實際情況需要完善和改進。參考文獻[1]程志彥.軋鋼機和軋鋼技術的發展[J].科技情報開發與經濟期刊，2005，15（13）：30-52.[2]西德鋼鐵工程師協會.冷軋帶鋼生產.武漢鋼鐵設計研究院技術情報科.北京：機械工業出版社，1979.[3]機械設計手冊編委會.機械設計手冊[J].第5卷.北京：機械工業出版社，2004.[4]王世剛.機械設計實踐.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2003.[5]機械設計手冊編委會.機械設計手冊[J].第2卷.北京：機械工業出版社，2004.[6]濮良貴，紀名剛.機械設計.第7版.北京：高等教育出版社，2001.[7]機械設計手冊編委會.機械設計手冊[J].第3卷.北京：