畢業(yè)設計（論文）文獻綜述鋼板校平機設計

重慶科技學院學生畢業(yè)設計（論文）文 獻 綜 述題目 鋼板校平機設計 學生姓名 齊程軍 學號 2004440091 院（系） 機械學院 指導教師簽字 學生成績（百分制） 教 務 處 制文獻綜述要求1.文獻綜述是要求學生對所進行的課題搜集大量情報資料后綜合分析而寫出的一種學術(shù)論文。其特點“綜”是要求對文獻資料進行綜合分析、歸納整理，使材料更加精練明確、更有邏輯層次；“述”就是要求對綜合整理后的文獻進行比較專門的、全面的、深入的、系統(tǒng)的描述和評價。2.文獻綜述中引用的中外文資料，內(nèi)容必須與課題或?qū)I(yè)方向緊密相關(guān)，理工類不得少于10篇，其它不少于12篇。3.文獻綜述不少于2000字，按規(guī)定格式用鋼筆工整書寫。其所附注釋、參考文獻格式要求同正文。文獻綜述的評閱評閱要求：應根據(jù)學校“文獻綜述要求”，對學生的文獻綜述內(nèi)容的相關(guān)性、閱讀數(shù)量以及綜述的文字表述情況等作具體的評價。指導教師的評語：指導教師簽名 年 月 日文獻綜述摘要：隨著我國板材生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，各廠家日益認識到板形在生產(chǎn)與市場銷售中的重要性。不良板形的外部表現(xiàn)是板材上常見的中心波浪、邊浪、瓢曲、扭曲、鐮刀彎或局部鼓包等。板材在軋制、熱處理、冷卻及運輸過程中產(chǎn)生的這些缺陷，在冶金加工廠中常用矯直機加以糾正。本文主要介紹了矯直機的種類、平行輥矯直機工作原理、現(xiàn)階段所應用的有關(guān)技術(shù)、設計步驟及其主要參數(shù)的計算公式。關(guān)鍵字：薄鋼板 矯直方法 校平原理 板形控制技術(shù) 力能參數(shù) 軋鋼生產(chǎn)是將鋼錠或者鋼坯軋制成鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。軋鋼生產(chǎn)的成品，根據(jù)鋼材斷面形狀，主要分為三大類：鋼板、鋼管和型鋼（包括線材）。工業(yè)先進國家的中型鋼和線材的產(chǎn)量占鋼材的30%35%。鋼管用途也很廣，一般約占總量的8%15%。下面主要介紹鋼板。目前，板帶材應用越來越廣泛，工業(yè)先進國家鋼板產(chǎn)量占鋼產(chǎn)量的50%66%。板帶鋼按產(chǎn)品厚度分為如下幾類：1)中厚板：厚460mm，長度可達25mm，一般成塊供應；2)薄板：厚0.24mm，寬至2800mm，可剪切成定尺長度，也可成卷供應；3)箔材：厚0.20.001mm或更薄，寬度20600mm，一般成卷供貨。本設計是薄鋼板設計，厚度在25mm之間，寬度為1450mm。其工藝流程如下：鋼坯加熱爐除鱗粗軋精軋剪切剪切冷床冷床冷矯直熱矯直這其中矯直工序占有很重要的地位。這些產(chǎn)品在軋制、鍛造、擠壓、拉拔、運輸、冷卻及各種加工過程中常因外力作用，溫度變化及內(nèi)力消長而發(fā)生彎曲或扭曲變形。為了獲得平直的成品條材必須使其縱向纖維或縱向截面由曲變直，橫向纖維或橫向截面也由曲變直。實現(xiàn)這一要求的工藝過程就是上面所說的矯直工序。由于鋼材種類不同，彎曲形態(tài)不同，各自所要求得矯直方法也不盡相同。工業(yè)上人們已經(jīng)研制成功的矯直方法主要有壓力矯直法、平行輥矯直法、斜輥矯直法、轉(zhuǎn)轂矯直法、平動矯直法、拉伸矯直法、拉彎矯直法及其他一些特殊的矯直方法?，F(xiàn)將其主要特點及用途簡述如下：壓力矯直法是將條材的彎曲部位放置在兩個支點之間用壓頭對彎曲部位進行反向壓彎。壓彎量選定合適時可以一次性完成任務，如果該條材具有多處的不同程度和不同方位的彎曲時，則需要進行多部位、多方向和多次的一維反彎矯直任務。斜輥矯直法是專門用于圓斷面條材的矯直法，輥子與圓材傾斜相交，輥子轉(zhuǎn)動時圓材既旋轉(zhuǎn)又前進，輥子對圓材的壓彎軌跡呈螺旋線形，而且螺旋線的導程越小，矯直效果越好。當圓材細而長，或者成盤條供貨時，矯直工作便不能采用斜輥矯直法。此時如能使輥子自轉(zhuǎn)之外還能繞圓材進行公轉(zhuǎn)，則可達到同樣旋轉(zhuǎn)矯直的目的，這就是轉(zhuǎn)轂矯直法產(chǎn)生的依據(jù)。對于一些各方向斷面模數(shù)差值較小，斷面尺寸也較小的條材，其原始彎曲形態(tài)也是全方位的，如異形管、方管及異形斷面盤條等不能采用轉(zhuǎn)轂矯直法。只能采用平動矯直法，也叫振動矯直法。對于薄壁異形材，在采用反彎矯直時會因承受側(cè)壓力而引起斷面形狀的改變，造成廢品。此時采用拉伸矯直法很容易使各條縱向纖維變直并取得良好的矯直效果。它也可以使三維彎曲的板材得到有效的矯直。在板材改用帶卷形式進行連續(xù)生產(chǎn)以后 ，首先采用的矯直法是連續(xù)拉伸矯直法，這種方法使矯直效率大大提高。但拉伸矯直的缺點也很明顯，如裂邊、斷帶及耗能大等。此時出現(xiàn)了拉彎矯直法，不僅克服了上述缺點而且進一步提高了質(zhì)量，拉彎矯直法已成為帶材生產(chǎn)中最好的矯直方法。平行輥矯直法是把間斷的壓力矯直法變成輥式連續(xù)矯直法，從入口到出口交錯布置若干個互相平行的矯直輥，按遞減壓彎規(guī)律進行多次反復壓彎以達到矯直目的。不僅顯著提高工作效率，而且能獲得很高的矯直質(zhì)量。這種矯直法在板材及型材矯直中得到廣泛的應用，不僅能矯直型材的主彎曲，在增加軸向調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)下也能矯直其側(cè)彎曲；不僅能矯直板材的縱向波浪，在增加彎輥措施后，也能矯直其橫向波浪，即矯直其瓢曲。利用兩組平行輥將其輥系進行直角組合或稱平立輥組合，即將一組水平輥與一組垂直輥組合起來形成復合輥系可以對二維彎曲嚴重的線材及小型材進行有效的矯直。下面介紹平行輥矯直機工作原理、現(xiàn)階段所應用的有關(guān)技術(shù)、設計步驟。平行輥矯直機平行輥矯直機屬于連續(xù)性反復彎曲的矯直設備，這種矯直機克服了壓力矯直機斷續(xù)工作的缺點，使矯直效率成倍提高，使矯直工序得以進入連續(xù)生產(chǎn)線。1 工作原理金屬材料在較大的彈塑性彎曲條件下，不管其原始彎曲程度有多大區(qū)別，在彈復后所殘留的彎曲程度差別會顯著減小，甚至會趨于一致。隨著壓彎程度的減小其彈復后的殘留彎曲必然會一致趨近于零值而達到矯直目的。因此平行輥矯直機必須具備兩個顯著的特征：第一，具有相當數(shù)量的交錯布置的矯直輥以實現(xiàn)多次的反復彎曲；第二，壓彎量可以調(diào)整，能實現(xiàn)矯直所需要的壓彎方案。下面以5輥矯直法用圖形表示如下：（便于理解矯直原理） 平行多輥矯直機的壓下方案有三種，最小壓彎遞減方式，即矯直機每個輥的壓下量都可單獨調(diào)整的假想方案。矯直機上各個輥子反彎曲率的選擇原則是：只消除軋件在前一輥產(chǎn)生的最大殘余曲率，使之變直。最小殘差遞減方式，即使具有不同原始曲率的軋件經(jīng)過較少次數(shù)劇烈的大變形反彎，以迅速消除其原始曲率的不均勻度，然后按矯直單值曲率的辦法加以矯直的方案。線性遞減方式。其中最常用的是線性遞減方式，薄板矯直多采用這種方案，也是本文討論的方式。這種方式的特點是：從第二輥(第一個上輥)到最后第二輥(最后一個上輥)的壓彎量按線性遞減，最后第二棍的壓彎曲率一般為彈性極限曲率，前面第二輥的壓彎曲率則不受嚴格限制。由于這種壓下方式多用于薄板材矯直，故第二輥壓下曲率都較大。工業(yè)生產(chǎn)中采用這種方案的多輥矯直機的輥數(shù)一般都較多，有11，13，17， 19，21，23輥等，同時輥徑要盡量小，這樣使板材得到較大的變形，變形愈大愈有利于消除波浪彎。2現(xiàn)階段主要技術(shù)目前，我國正處于從鋼鐵大國到鋼鐵強國的過渡中，鋼鐵工業(yè)也處于深層次的結(jié)構(gòu)調(diào)整之中。面對國內(nèi)外激烈競爭的板材市場，鋼板的發(fā)展重點正在從追求產(chǎn)量轉(zhuǎn)移到追求質(zhì)量上來，尤其是板形質(zhì)量。鋼板矯直機作為鋼板板形質(zhì)量保證的一個重要環(huán)節(jié)，決定著產(chǎn)品的交貨質(zhì)量。為適應高質(zhì)量鋼板生產(chǎn)的需求，矯直機制造廠家如西馬克(SMS)、奧鋼聯(lián)(VA1)、日本的三菱重工(MHT)及國內(nèi)的太原重型機械集團有限公司(TZ)等紛紛推出具有先進技術(shù)的矯直機，其中SMS設計制造的中厚板冷矯直機HPL(High Performance Leveler)型為目前先進矯直機技術(shù)的集中代表。當今世界上先進矯直機技術(shù)快速發(fā)展，鋼板矯直機正向重型化、全液壓、自動化過渡?？偟内厔菔且园l(fā)展大矯直力的強力四重式矯直機為主，該系列設備總體趨勢如下：1）用數(shù)字控制系統(tǒng)精確調(diào)整上矯直輥位置，并借助自動測厚儀自動控制矯直輥負荷和在線過程計算機進行全自動操作。2）高剛度矯直機機座，可滿足大矯直力條件下的使用，變形小，精度高。3）為了提高矯直效果，矯直機出口處的上(或下輥)可以單獨調(diào)整，且在矯直過程也可以進行調(diào)整。4）上矯直輥可以橫向傾動，能分別調(diào)整各段支承輥，以改變矯直輥的撓曲，消除鋼板的單側(cè)或者雙側(cè)邊浪。5）下矯直輥可以沿矯直方向傾斜以調(diào)整矯直輥負荷。6）裝備液壓安全裝置和快速松開裝置以便在設備過載、卡鋼和停電時快速松開矯直輥。7）上、下矯直輥和支承輥分別裝在各自的框架上，框架及其輥子可以側(cè)向移動進行快速換輥，實現(xiàn)輥系的線外整備(即擁有兩套以上的輥系裝備供給一套矯直機使用)。8）矯直機人口處裝有水或壓力空氣，以清除殘留的氧化鐵皮。9）在矯直輥人口處安裝一彎頭壓直機，消除頭部鋼板的上翹。10）為了避免矯直輥輥面的滑傷，輥面應具有一定的硬度。對四重輥式矯直機必須保證工作輥和支承輥的輥面硬度有一個差值。 3平行輥矯直機的設計步驟1）工藝參數(shù) 輥式矯直機的工藝參數(shù)包括輥子對工件的壓彎量、輥子軸向調(diào)整量、彎輥凸起量及矯直速度等。這些參數(shù)的正確設定與合理調(diào)節(jié)是發(fā)揮矯直性能的重要手段。設定和調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的技術(shù)水平?jīng)Q定著矯直質(zhì)量的高低和矯直效率的快慢。2） 力能參數(shù)力能參數(shù)包括矯直力、工作轉(zhuǎn)矩及驅(qū)動功率。在矯直輥按線性遞減壓彎方案調(diào)定之后，各輥對工件的壓彎程度，即壓彎曲率比便可確定。在已知原始曲率比的條件下可以計算總曲率比變化并進一步計算矯直彎矩、矯直力、傳動轉(zhuǎn)矩及驅(qū)動功率。同時還要討論對矯直力及矯直功率有影響的軸承壓力、超前接觸及負轉(zhuǎn)矩等問題。（1）矯直力:各個輥的彎矩 任意第輥的矯直力為 其中為壓彎曲率比，為輥距（2）工作轉(zhuǎn)矩：兩種摩擦阻力：（簡支結(jié)構(gòu)） 其中為工件與輥面的滾動摩擦系數(shù)，板材為=0.00020.0004m；高溫板材為=0.0008m。為軸承摩擦系數(shù)，尼龍軸承=0.020.03；青銅軸承=0.030.05；滾動軸承=0.0050.01。為軸頸直徑。 工件塑性變形阻力： 其中是第i輥處的轉(zhuǎn)矩，是第i輥處的矯直變形能 總矯直轉(zhuǎn)矩為（3）驅(qū)動功率： 其中=0.70.9為傳動系統(tǒng)效率，當采用電動機減速器萬向軸傳動時=0.850.9;當有支撐輥或矯直輥中有半數(shù)左右的隨動輥時=0.70.8。3）結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）輥系與輥數(shù)平行輥矯直機發(fā)展歷史較長，輥系結(jié)構(gòu)形式很多，且主要與用途和矯直質(zhì)量有關(guān)。這里介紹幾種典型輥系，如下圖所示：輥系a是上輥組平行升降的輥系，主要用于熱矯直厚板、粗矯板材和在展卷機后平整帶材等工作；輥系b有所改進，兩端輥單獨調(diào)整，有利于中間各輥加大壓下，也有利于兩端輥的咬入及提高矯直質(zhì)量，主要用于熱矯直板材。輥系c是一種靈活性較大的多用途輥系，上輥可以調(diào)成平行升降、單向傾斜和雙向傾斜等形式。第一個用途同圖a,第二個同圖d，第三個用途為可以進行反復及雙向咬入的矯直。輥系d是按線形遞減壓下的板材矯直輥系。輥系e是型材矯直的常用輥系，各上輥單獨調(diào)整可以采用各種壓下方案。輥系f是矯直板材的輥系，帶有支撐背輥，它有兩個作用：一，矯直寬板時輥子太長，剛度不夠，用支撐輥來保持工作輥的剛度；二，矯直薄板時要消除波浪需要用支撐輥來改變工作輥的凸度。這種輥系也稱為四重式矯直輥系。輥系g比前一種增加一排中間輥，由于支撐輥多為盤形，長期工作中使工作輥表面被壓出痕跡，這時若矯直工件的表面要求光亮，而輥面壓痕很可能在工件表面上留下條狀暗影甚至印痕。故用中間輥隔離上述壓痕的傳遞。這種輥系也稱為六重式矯直輥系。除這些典型輥系外，近代新研制設計了不少性能更好的輥系。不過它們都是在已有的輥系基礎(chǔ)上的改進。如下圖的異輥距輥系，特點就是加大了入口側(cè)的輥距，以減少入口側(cè)各輥的壓力，尤其可以減少第3輥的斷軸事故。同時還追求等強度設計的理想狀態(tài)。隨著矯直力的逐漸減小，向著出口側(cè)逐步也減小了輥距尺寸。它由于空矯區(qū)（不產(chǎn)生矯直彎矩的區(qū)間）比較短，可以明顯的減輕補矯工作。即用縮短兩端輥間距的辦法使工件頭尾經(jīng)歷正負兩次短距離的反彎，可以使空矯區(qū)成倍縮短?？粘C區(qū)的縮短將會使矯直質(zhì)量提高及補矯工作減輕。同時各輥矯直力也有了很大的改善。以上分析可以看出，輥系f比較適合矯直板材，故選擇這種輥系。另外可以適當縮短兩端的輥距，以減小空矯區(qū)。同時設計成異輥距類型，使性能更好。在輥系確定后，應進一步考慮輥數(shù)應該如何確定。輥數(shù)與壓下方案及質(zhì)量要求高低有關(guān)。由于前面已經(jīng)談到線性遞減壓下時為了消除瓢曲既采用較多輥數(shù)，又要加上支撐輥及彎輥壓下裝置，其輥數(shù)完全憑經(jīng)驗確定。由于輥徑較細又是集體壓下，輥數(shù)多些對設備重量、占地面積及調(diào)整機構(gòu)又無多大影響，無須限制過嚴，沒有必要精確計算。故可以暫時將輥數(shù)確定為11輥。（2） 輥徑、輥距與輥長輥徑：單位厚度的輥徑值范圍：輥距： 式中=1.11.2輥長： 其中 （3）夾送輥 在板材矯直輥系的入口側(cè)常需要設置夾送輥，這是為了克服板材頭部撬起時頂?shù)街睆捷^細的工作輥上面不能咬入的障礙，故夾送輥前不僅要有上下對稱的喇叭形入口而且輥徑也要加大。如果加送輥與工件之間是剛性夾緊，則無法適應輥徑偏心及工件公差所造成的夾緊力不均勻現(xiàn)象，故輥子夾緊力要由彈性元件來提供。夾送輥的直徑可參考矯直輥來確定（應大于矯直輥徑）。參考文獻：1.軋鋼機械（第三版）（第十一章） 鄒家祥 主編 冶金工業(yè)出版社 2000.22.矯直技術(shù)與矯直原理（第二版）（1.緒論和2.平行輥矯直機） 崔甫 主編 冶金工業(yè)出版社 2005.43.冶金管理雜志（08年第1期） 石洪衛(wèi) 主編 冶金管理雜志社 2008.14.特殊鋼雜志（29卷第1期） 汪學瑤 主編 特殊鋼雜志社 2008.2.15.軋鋼 2007年6月第3期 日本中厚板生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀 王國棟，劉相華 東北大學軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室 沈陽 1100046.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 2006年第3期 輥式矯直機的發(fā)展趨勢及其結(jié)構(gòu)特點 栗林 山東大學材料科學與工程學院，濟南 2500617.浙大碩士學位論文 液壓矯直機控制系統(tǒng)的研究 葉恒 2004.28.冶金設備 2002年12月第6期 中厚板變輥距矯直機的結(jié)構(gòu)與國內(nèi)外使用概況 楊固川 中國第二重型機械集團公司設計研究院 四川德陽 6180139.山西冶金 2006年第2期 新式中厚板矯直機的技術(shù)特點 王效崗，黃慶學 太原科技大學 山西太原 03002410.機械工程材料 王章忠 主編 機械工業(yè)出版社 2006.111.Heat Straightening Damaged Steel Plate Elements By R.Richard, David J.Mukai, Paul F.Robinson,and Randy J.Boudreaux12.輥式矯直機傳動形式及特點簡介 劉新偉 荊留紀 張道才 吳輝