【正文】 ～ 7 周 第 8～ 10 周 第 11～ 15 周 第 16～ 17 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 ； 方案設(shè)計(jì)； 度安排。 ； 。 書； 。并對(duì)矯直原理做了詳細(xì)具體的闡述，對(duì)其主要零部件做了校核，對(duì)矯直機(jī)的力能參數(shù)做了計(jì)算。 關(guān)鍵詞 中厚板；熱矯直機(jī)；發(fā)展趨勢；結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract This paper introduces the hot plate roll leveler structural characteristics and functions. Straightening of the principle of starting a detailed exposition of concrete, its main ponents have done a check, Straightening machine of the force and energy parameters were calculated. Straightening machine of the development trend and the actual production problems on the done Keywords Plate。 Improvement trend。中厚板矯直機(jī)作為中厚板軋制生產(chǎn)的重要輔助設(shè)備 ,決定著中厚板產(chǎn)品的交貨質(zhì)量和直行率的高低。 目前，軋材品種規(guī)格的多樣化和對(duì)其精度要求的提高，促進(jìn)了矯直理論和矯直機(jī)結(jié)構(gòu)的研究工作的快速發(fā)展及矯直技術(shù)水平的不斷提高。所以矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)形式繁多，矯直方式也不相同 [4]。 中厚板熱矯直機(jī)采用平行輥式設(shè)計(jì)。矯直板材的范圍很廣 [56]。 因此 ,新建熱矯直機(jī)都要求能力強(qiáng) ,剛度大 ,自動(dòng)化程度高的新型設(shè)備 , 經(jīng)矯直后鋼板平直度好 ,殘余應(yīng)力小且分布均勻 ,表面質(zhì)量好且無壓痕。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 首先 ， 新型矯直機(jī)剛度都很大 ， 即框架輥跳和矯直輥撓度小。矯直輥產(chǎn)生撓度以彎輥方式加以克 服 ， 始終保持了平行恒輥縫以達(dá)到最佳平直度的水平。 在國外為適應(yīng) TMCP 工藝技術(shù)的應(yīng)用 ， 世界上著名的冶金機(jī)械設(shè)備制造廠家如德馬克 (MDS)、西馬克 (SMS)、日本的三菱重工 (MHI)等紛紛推出所謂的 “ 第 3 代矯直機(jī) ” ， 代表了當(dāng)今世界矯直技術(shù)的最高水平。 目前，中厚板廠采用的熱矯直機(jī)多為四重 11 輥式 矯直機(jī) ， 此外常見的為9 輥、 15 輥式冷、熱矯直機(jī)。其主要特點(diǎn)是高剛度、全液壓調(diào)節(jié)以及具有較高的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 a) 11 輥熱矯直機(jī) b) 15輥矯直機(jī) 第 1章 緒論 3 c) 9 輥矯直機(jī) d) 9 輥 HPL 矯直機(jī) 圖 11 矯直機(jī)輥系布置 注： 黑色為固定工作輥，白色為可升降工作輥 通過上述分析比較 ， 可以看出在中厚板矯直技術(shù)研究上國內(nèi)與國外還存在較大的差距 ， 在矯直設(shè)備的設(shè)計(jì)與開發(fā)上 ， 國外的整體技術(shù)水平要高于國內(nèi)。 平行輥熱矯直機(jī)的發(fā)展趨勢 針對(duì)高性能板材的要求，對(duì)矯直機(jī)的性能要求越來越高，要求能矯直簡單及復(fù)雜的板材缺陷。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 本文的主要內(nèi)容 第 2 章對(duì)矯直機(jī)的矯直原理和矯直板材的彎曲變形與曲率做了詳細(xì)闡述。對(duì)工作輥支承輥、工作 輥、軸承座以及軸承做了強(qiáng)度校核計(jì)算。 Cr0max之間變化 )， 即屬于具有多值原始曲率軋件的矯直問題。目前 ， 板材尤其是中厚板主要是采用輥式矯直機(jī)進(jìn)行矯直 ， 可分為冷矯和熱矯兩種。通常 ， 中厚板矯直機(jī)輥數(shù) 多為 513 個(gè) ， 其中 57 輥的多用于厚板矯直。 1) 小變形矯直方案 該方案的矯直原則是 :矯直反彎的壓下量用于消除鋼板在前一輥上產(chǎn)生的最大殘余曲率 (即進(jìn)入該輥的最大原始曲率 )。小變形矯 直方案的優(yōu)點(diǎn)在于在軋件原始曲率較大時(shí) ， 能較快的消除原始曲率值的差值。根據(jù)此特點(diǎn) ， 在第二、三輥上采用很大的相對(duì)反彎曲率 ， 使軋件個(gè)部分的總彎曲變形曲率達(dá)到很大數(shù)值 ， 則使彈復(fù)曲率接近于同方向的某一個(gè)數(shù)值 ， 即可迅速地將殘余曲率減小 ，使整個(gè)軋件長度方向上幾乎成 為單值曲率。 3) 整體傾斜矯直方案 該矯直方案主要是通過調(diào)整首尾端的壓下量 ， 使首端壓下量使其相對(duì)反彎曲率 53??WC ， 尾端壓下量的相對(duì)反彎曲率 11 ??nWC。該 矯直方案的優(yōu)點(diǎn)在于符合鋼板矯直過程的變形特點(diǎn) 。除了其他方面以燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 外，用戶要求鋼板必須是平直的，并且沒有可能有害于其預(yù)定用途的內(nèi)應(yīng)力。 2) 軋件沿橫斷面的不均勻冷卻，例如在冷床區(qū)域產(chǎn)生的或在溫控過程或在熱軋制過程之后產(chǎn)生的。 對(duì)于一塊平直的鋼板來說，沿其長度方向和寬度方向上所有的材料纖維都具有相同的長度。 在這個(gè)過程中，最重要的事情就是以確定的鋼板變 形狀態(tài)來代替會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力的不確定的變形狀態(tài)。 通常，彎曲一塊鋼板時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱彎曲應(yīng)力分布的應(yīng)力狀態(tài)。 圖 23鋼板中央內(nèi)部應(yīng)力分布 圖 24 彎曲應(yīng)力與內(nèi)部應(yīng)力疊加 這種形式的應(yīng)力分布造成下述情況： 1) 在存在內(nèi)部拉應(yīng)力時(shí)，鋼板頂面的伸長量大于鋼板底面的壓縮量。 當(dāng)存在內(nèi)部拉應(yīng)力時(shí)，通過多次交變彎曲，鋼板稍微伸長。 沿鋼板縱向的內(nèi)應(yīng)力可導(dǎo)致波形，產(chǎn)生的長度差值就這樣通過交變彎曲而被補(bǔ)償，并使得中央皺凸和邊緣波形減輕。 對(duì)于矯直過程來說，必須使各輥在鋼板進(jìn)入后鋼板彎曲的絕對(duì)值盡可能是均勻地遞減的。 平行輥矯直機(jī)是目前應(yīng)用最廣的矯直機(jī)。中厚板矯直機(jī)，其能力上限可矯厚板，下限可矯中板；中薄板矯直機(jī)其能力上限可矯中板，下限可矯薄板；薄板矯直機(jī)為厚度很薄、寬度較大的薄板矯直所用。首先板厚決定輥徑尺寸；其次是板寬決定輥長尺寸；燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第三是輥數(shù) 決定著矯直質(zhì)量；第四是輥?zhàn)又丿B數(shù)決定矯直質(zhì)量及表面粗糙度；第五是矯直溫度決定矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) [15]。在平行輥矯直和壓力矯直狀態(tài)下，考慮到工件的彎曲及接觸點(diǎn)的彈性壓扁，載荷作用點(diǎn)也形成一個(gè)小面積。現(xiàn)在從微小弧段上取一單位弧長 aO? ，如圖 25 所示，設(shè)工件原始狀態(tài)是彎曲的，具有原始曲率 0? ，此單位弧長即 aO? =1，它所 `對(duì)應(yīng)的弧心角為 0A ，它們之間的關(guān)系為： 0001?? ?? aOA ? 弧長 aO? 的曲率也是用01?表示，只是單位量綱不再是弧度 rad，而是m 1?m 。 0A （單位為 m 1?m ）即是原始曲率，也可以理解為原始曲率角。 現(xiàn)在按圖 25 所對(duì)原始曲率 0A 的 aO? 工件進(jìn)行反彎達(dá)到 1aO? 狀態(tài)。故有：wwA ?1? 工件 aO? 由 0A 彎到 1aO? 狀態(tài)，總的曲率變化量就是總的曲率角變化量為： wAAA ??? 0 這個(gè)總曲率角在圖 25 中相當(dāng)于一個(gè)三角形 bOO 10? 中 b 角的外角，他相當(dāng)于曲率角由 0A 變到 wA ，總的變化當(dāng)然是 wAA?0 。而新曲率半徑只能借助曲率角來計(jì)算，即： wwwwAAA ??????? ?????????0000 11111 在撤消外力后，工件必將釋放其彈性勢能形成彈性返回現(xiàn)象。工件由 1aO? 彈復(fù)到 2aO? ，其曲率角的變化由 wA 變到 cA ，其減小量，以 fA 表示，則： 圖 25 彎曲時(shí)曲率變化 cwf AAA ?? fA 為彈復(fù)曲率 (角 )，在圖 15 中表現(xiàn)為右側(cè)的 w? 與 c? 兩 個(gè)半徑線間的夾角。它所對(duì)應(yīng)的曲率變化稱為塑性彎曲曲率（角），即 0? 與 c? 兩個(gè)半徑線間的夾角： cs AAA ?? 0 當(dāng)彎曲方向與壓彎方向一致時(shí)，即同向壓彎時(shí)，上式中的 0A 改為負(fù)值即可。 當(dāng)工件反彎后變直時(shí)， fw AA? 或 0?? fw AA 。為使工件矯直后變直，必須選用一個(gè)正好與彈復(fù)曲率相等的反彎曲率對(duì)工件燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 進(jìn)行矯直。首先設(shè)定彈性極限曲率 (角 )為 tA ，它相當(dāng)于工件表層纖維達(dá)到彈性極限變形時(shí)的曲率值。總彎曲率比為： tAAC ??? 其它如：原始曲率比 、 反彎曲率比 、 彈復(fù)曲率比 、 殘留曲率比及塑性曲率比等分別表示為： tAAC 00 ? tww AAC? tff AAC? tcc AAC? tss AAC? 前面給出的各種曲率方程式可以用曲率比寫出： cwf CCC ?? 或 0??? cwf CCC cs CCC ?? 0 或 00 ??? cs CCC 0CCC w ??? 或 00 ???? CCC w 從上述分析中看出：殘留變形是殘留彎曲所反映的變形，是外在可見的變形。 本章小結(jié) 本章對(duì)矯直機(jī)的矯直原理和矯直時(shí)板材的彎曲變形和曲率做了說明 。其中最主要的是 D 和 t。 輥數(shù)多少取決于壓下方案及矯直質(zhì)量要求。輥身長度則取決于軋材 的寬度。為此，應(yīng)分別計(jì)算最大允許輥距和最小允許輥距。 由公式：sEht ?m inm ax ? sEht ?m a xm in ? （ 3－ 1） 其中： s? =162Mpa E =206Gpa 選取： t=300mm 輥徑 D 對(duì)于 鋼板 ，輥距 t 與輥徑 D 有以下關(guān)系 : D=（ ~)t （ 3－ 2） 取 D= 所以 D=285mm 輥身長度 L 輥身長度 L 與軋件最大寬度有關(guān)，通常： L=bmax+a （ 3－ 3） 由于矯直輥是光輥，板帶材 矯直時(shí)容易跑偏，為此輥端的余量必須加大，根據(jù)慣用的規(guī)定： 當(dāng) bmax=1000mm 時(shí)， a=50~200mm； 當(dāng) bmax1000mm 時(shí)， a=200~350mm； 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 取 bmax=3980mm， a=270mm 故 L=3980+270=4250mm 輥數(shù) n 增加輥數(shù)即增加軋件的反彎次數(shù)，可以提高矯直質(zhì)量但也會(huì)增加軋件的加工硬化和矯直機(jī)的功率。 對(duì)于板材輥式矯直機(jī)，輥數(shù) n 隨著軋件寬厚比 (b／ h)的增加而增加。輥數(shù)與殘余曲率關(guān)系如圖 3－ 1 所示。但實(shí)際上，各輥壓彎量的調(diào)整由于材質(zhì)不勻及尺寸公差會(huì)造成理論與實(shí)際之間有差距。 第 3章 矯直機(jī)相關(guān)參數(shù)計(jì)算 13 矯直速度 v 矯直速度的大小，首先要滿足生產(chǎn)率的要求，要與軋件生產(chǎn)能力相協(xié)調(diào)，要與所在機(jī)組的速度相一致。本矯直機(jī)速度取為～ 。 。它 們?cè)跀?shù)值上等于軋件對(duì)輥?zhàn)拥膲毫?，即矯直力。因此，矯正輥上的扭矩 KM 可以按照功能相等的原理來確定。 ?為輥?zhàn)虞S承的摩擦系數(shù)， ? =； d 為輥?zhàn)虞S承處直徑； ?為傳動(dòng)效率， ? =； 假設(shè)當(dāng)矯正板厚為 50mm 時(shí)，矯直速度為 ∴ N = 50 89 . 4 ????????? ?????? ???? = 所以 ， 兩臺(tái)電機(jī)總功率為 2= 工作輥強(qiáng)度計(jì)算 工作輥的強(qiáng)度條件是工作輥各處的計(jì)算應(yīng)力應(yīng)小于許用應(yīng)力。通常工作輥的安全系數(shù)選取 5。由于各輥系中的第三個(gè)輥受力最大，當(dāng)?shù)谌仢M足要求時(shí)起于各輥均可以滿足要求，所以只校核第三輥即可。 對(duì)于 11 輥矯直機(jī)， =90h=90 60=5400mm 假定倒數(shù)第二個(gè)輥僅實(shí)現(xiàn)彈性彎曲，則其曲率半徑為 即： 則帶入值得 ： 則工作輥危險(xiǎn)斷面在輥徑處，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? 為 :（工作輥輥徑取 150mm） ? ? 850 1705b M p an?? ? ? ?3 3211M 2 sD M ????? ? ? ?????sMi?2?10 6 0 2 0 6 0 0 0 3 8 1 4 8 . 1 52 2 1 6 2shE mm? ? ?? ? ??1 0 1 01 1 1 0 1 18iii? ? ? ????? ? ?????3 10 2 1041 1 10 3 1 181 7 1 1 8 5400 531 4 10? ? ? ?????? ? ???????? ? ???????3 ? ?3 0 . 2 8 5 1 15 8 0 . 3 2 4 . 0 2 22 5 . 4 9 . 4 9 5 4M k N m??? ? ? ? ?????332 4 .0 2 2 1 0 3 5 .5 90 .2 1 5 .0M M p aW? ?? ? ??