【正文】 可逆、雙機(jī)傳動(dòng)等技術(shù)難關(guān) , 在天津、重鋼、武鋼等大型軋機(jī)主傳動(dòng)中應(yīng)用成功。該系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)大功率晶閘管交交變頻裝置 1080 KVA179。迄今為止 , 國(guó)產(chǎn)大型軋機(jī)主傳動(dòng)交流調(diào)速系統(tǒng)已超過(guò) 100 套 ,變頻裝里達(dá)到 20MW,驅(qū)動(dòng)電機(jī) 9MW。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 包鋼軌梁廠 簡(jiǎn)介： 包鋼軌梁廠是包頭鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司所屬的主要鋼材生產(chǎn)廠，是我國(guó)最大的型鋼生產(chǎn)廠，與鞍鋼和攀鋼一起并稱我國(guó)重軌三大生產(chǎn)基地。目前能夠生產(chǎn)的產(chǎn)品有 450 號(hào)以下的 H型鋼、 310乙字鋼、大型工槽鋼、方鋼產(chǎn)品系列、鍛造坯等。 60kg/m、 50kg/m 鋼軌和熱軋 28號(hào) 63號(hào)工字鋼、 24號(hào) 40號(hào)槽鋼、 310 乙字鋼先后被國(guó)家授予冶金產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量“金杯獎(jiǎng)”。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 第 1 章 軌梁軋機(jī)的發(fā)展和進(jìn)步 概述 我國(guó)最早建成的軌梁軋機(jī)可以追溯到 1894年在漢陽(yáng)鋼鐵廠投產(chǎn)的 800mm軌梁軋機(jī)，它用 8000hp 的蒸汽機(jī)傳動(dòng)，曾為京漢鐵路（即京廣線北京至漢口段）提供數(shù)萬(wàn)噸的鋼軌。 第二臺(tái)軌梁軋機(jī)是在上個(gè)世紀(jì) 40 年代初在鞍山市（今鞍山鋼鐵公司）內(nèi)建成，抗日戰(zhàn)爭(zhēng)勝利后由前蘇聯(lián)遷走工廠全部設(shè)備， 1953 年在原軋鋼廠房?jī)?nèi)安裝了 800mm 軌梁軋機(jī)（由前蘇聯(lián)引進(jìn)）設(shè)備，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)成為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)重 軌和大型鋼材的主要軋鋼設(shè)備，隨后由前蘇聯(lián)引進(jìn)設(shè)備建成包頭鋼鐵公司 950mm/800mm 軌梁軋機(jī)和武漢鋼鐵公司800mm/650mm 軌梁軋機(jī)。上世紀(jì) 70年代，我國(guó)自主設(shè)計(jì)、制造的 950mm/800mm 軌梁軋機(jī)在攀枝花鋼鐵公司投產(chǎn)。改革開(kāi)放以后，隨著我國(guó)鐵路的迅速發(fā)展，原有軋機(jī)已不能適應(yīng)形勢(shì)的需要。到目前為止我國(guó)四大鋼軌生產(chǎn)基地（鞍鋼、包鋼、武鋼、攀鋼）對(duì)軌梁軋機(jī)都進(jìn)行了更新改造，出現(xiàn)了嶄新面貌。 2）產(chǎn)品規(guī)格有巨大變化，可生產(chǎn)軌長(zhǎng)至 100m 鋼軌。 4）由于高速重載鐵路要求鋼軌之間不能有間隙，而在工地焊接存在若干困難，這就需要盡可能加長(zhǎng)鋼軌出廠時(shí)長(zhǎng)度。 高速重載鐵路對(duì)鋼軌嚴(yán)格要求和我國(guó)鋼軌生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步 1）高速重載鋼軌均要求高純凈度鋼及高強(qiáng)度、高韌性成品，對(duì)鋼中氣體含量的要求 [H]， [O]；對(duì)鋼中殘留元素含量的要求 [Al]40ppm；對(duì)鋼中夾雜物要求： A 類(lèi)（硫化物）夾雜物 ~ 級(jí)； B類(lèi)（氧化物）夾雜物 ~ 級(jí)； C 類(lèi)（硅酸鹽）夾雜物 ~ 級(jí)； D類(lèi)（球狀氧化物）夾雜物 ~ 級(jí)。為使鋼軌強(qiáng)韌性，必須經(jīng)過(guò)熱處理工序。目前，國(guó)內(nèi)外均可生產(chǎn)長(zhǎng)至 100m 鋼軌。目前，我國(guó)已在多處設(shè)置焊軌廠生產(chǎn) 500m 長(zhǎng)焊接鋼軌。 3）連鑄機(jī)采用空心銅管內(nèi)水冷外置式電磁 攪拌技術(shù)，一冷段采用加長(zhǎng)密排輥技術(shù)、動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)、動(dòng)態(tài)配水等先進(jìn)技術(shù)，改善和提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。 5）軋機(jī)采用萬(wàn)能軋鋼機(jī)系列，緊湊式布置，共設(shè)有 5~7 架，可快速換輥，設(shè)有良好的液壓調(diào)整裝置，使產(chǎn)品具有精密的公差。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 7）長(zhǎng)尺鋼軌在線熱處理技術(shù)。 1）鞍山鋼鐵公司：在原有 800mm 軌梁軋機(jī)一側(cè)，于 2021 年建成當(dāng)時(shí)具有國(guó)際先進(jìn)水平的萬(wàn)能軋制生產(chǎn)線，設(shè)有 2臺(tái)開(kāi)坯機(jī)架和 3臺(tái)萬(wàn)能機(jī)架，大型步進(jìn)梁式加熱爐，從國(guó)外引進(jìn)了平立復(fù)合式矯直機(jī)、平直度檢測(cè)儀、渦流和超聲波探傷儀等多功能的現(xiàn)代化鋼軌在線精整和檢測(cè)設(shè)備，開(kāi)始時(shí)可生產(chǎn)長(zhǎng) 50m 鋼軌。 新生產(chǎn)線除可生產(chǎn)重軌外，還 可生產(chǎn) H 型鋼和其他規(guī)格型鋼。鞍鋼煉鋼廠的鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、爐外精煉、真空處理及連鑄機(jī)等均采取相應(yīng)措施，保證高速重載鋼軌質(zhì)量適應(yīng)時(shí)速 350km/h鐵路行駛的要求。 2021 年包頭鋼鐵公司新建成一條長(zhǎng) 100m 鋼軌生產(chǎn)線，設(shè)有 5 架軋機(jī)，其中開(kāi)坯機(jī) 2架、萬(wàn)能軋機(jī) 3架， 型號(hào)為 UREUF 的 CCS 軋機(jī)。新生產(chǎn)線年產(chǎn)能力為 90 萬(wàn) t。在此以后，新生產(chǎn)線的配套項(xiàng)目 —— 型鋼加工生產(chǎn)線將利用百米長(zhǎng)鋼軌能力配以型鋼矯直打包等加工設(shè)備用以生產(chǎn) 200mm~400mm 規(guī)格 H型鋼和 310mm 工字鋼，設(shè)計(jì)能力為 30萬(wàn) t。 3）攀枝花鋼鐵公司原有一臺(tái)國(guó)產(chǎn) 950mm/800mm 軌梁軋機(jī)生產(chǎn)重軌及大型型鋼。采用萬(wàn)能軋制系統(tǒng)（由 7架 CCS 緊湊型萬(wàn)能軋機(jī)組成），它可以快速更換生產(chǎn)品種，并有良好的液壓調(diào)整裝置，使產(chǎn)品具有精密的公差。新生產(chǎn)線生產(chǎn)高速鋼軌用新矯直機(jī)由 9個(gè)水平輥和 7個(gè)垂直輥組成，小時(shí)生產(chǎn)能力為 340t。該公司擴(kuò)建項(xiàng)目將于 2021 年底投產(chǎn)，項(xiàng)目投產(chǎn)后可年產(chǎn) 120萬(wàn) t鋼軌，其中 100m 長(zhǎng)鋼軌能力達(dá) 80 萬(wàn) t/a。 4）武漢鋼鐵公司：武鋼原有 800mm/750mm 橫列式軋機(jī)只能軋制最大至 43kg/m 鋼軌 。其生產(chǎn)重軌質(zhì)量將全面達(dá)到 EN標(biāo)準(zhǔn)和 VIC860 標(biāo)準(zhǔn)，可適應(yīng)高速重載鐵路建設(shè)的需要。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 高速重載鐵路的發(fā)展需要多方面的條件和各種配套技術(shù)，高速重載鋼軌的生產(chǎn)是必要的條件之一，我國(guó)高速重載鋼軌的發(fā)展有以下特點(diǎn)： 1）發(fā)展速度快。 2）所建成的鞍鋼、包鋼、攀鋼、武鋼四個(gè)生產(chǎn)基地都有多年生產(chǎn)重型鋼軌的歷史，具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和配套齊全的設(shè)施。 4）四個(gè)鋼軌生產(chǎn)基地布局較好，分別處在東北、華北、西南和中南四個(gè)地區(qū)。 5）四個(gè)鋼 軌生產(chǎn)基地的鋼軌生產(chǎn)車(chē)間都具有生產(chǎn)的靈活性，既可生產(chǎn)鋼軌，也可生產(chǎn)大型型鋼。 我國(guó)新建成的四條高速生產(chǎn)線所需軋制生產(chǎn)線及矯直、檢測(cè)等設(shè)備都是從國(guó)外引進(jìn)的，雖然從國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)，不需要再新建更多的生產(chǎn)線，但在國(guó)際上推廣高速鐵路建設(shè)以及國(guó)內(nèi)在建生產(chǎn)線設(shè)備維修需要來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)研制這些設(shè)備還是需要的。 總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)建設(shè)高速鐵路的速度和技術(shù)，已引起世界矚目。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 第 2 章 力能參數(shù)的計(jì)算 基本參數(shù) 軋輥參數(shù) ： 最大輥身直徑 φ 1100mm 最小輥身直徑 φ 950mm 輥身長(zhǎng) 2300mm 壓下量 mm70hhh 10 ??? 軋制前、后件高度 mm1 8 0hmm2 5 0h 10 ?? 、 交流電機(jī) ： 功 率： N=5000KW 轉(zhuǎn) 速： n=60/120r/min 電 流： I=1827A 電 壓： V=1560V 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 平均單位壓力的計(jì)算 一般常采用艾克隆德方法來(lái)計(jì)算型鋼軋機(jī)軋制力 計(jì)算軋制時(shí)的平均單位壓力 ))(1(m ημ??? kmP 式中： m —— 考慮外摩擦對(duì)單位壓力的影響系數(shù)； k—— 軋制材料在靜壓縮時(shí)變形阻力， MPa； η —— 軋件粘性系數(shù)， 2/skg mm? μ —— 變形速度， 1?s 。 外摩擦影響系數(shù) 101010 )()( hh hhhhRm ? ???? μ 式中： μ —— 摩擦系數(shù)。 a:BD1 軋機(jī)軋制溫度為： t=1050176。 1050176。250 10 ?? d:軋輥半徑為； R=1100/2=550mm 所以； 180250..)()(101010??????????????）（）（μhhhhhhRm （ 2）變形阻力 利用 L. 甫培（ Pomp）熱軋方坯的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到 k(MPa)的計(jì)算公式： ? ? ? ? ? ?? ? )( ?????? CrwMnwCwtk 式中： t —— 軋制溫度，℃； t=1050176。 所以 : ? ? ? ? ? ?? ?? ?? ?M P aCrwMnwCwtk89.%%%)(??????????????? （ 3）粘性系數(shù) ct）（η ?? 式中： c —— 考慮軋制速度對(duì)η的影響系數(shù)， 其值如下： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 軋制速度 ? ?1/ ??smv ＜ 6 6～ 10 10～ 15 15～ 20 系數(shù) c 假設(shè)傳遞效率為 95%，電機(jī) min/601 rn ? ，軋輥轉(zhuǎn)速為 min/572 rn ? 則 smRnv / 2 ?? ? 所以 ? ?2/mmskgct????????? ）（η （ 4）變形速度 艾克隆德用下式計(jì)算變形速度 102hhRhvu ??? 式中： v —— 軋制速度， mm/s； smv /? 10 hh、 —— 軋制前、后軋件的高度， mm； mmhmmh 180250 10 ?? R —— 軋輥半徑， mm。 （ 1） BD1 軋機(jī)軋件在軋制前、后軋件的寬度為： 202150 10 ?? bb 、 （ 2）對(duì)于軋制中厚板、板坯 、方坯及異型斷面軋件一般不考慮軋制時(shí)軋輥產(chǎn)生彈性壓扁現(xiàn)象，由于 BD1軋機(jī)的兩個(gè)軋輥直徑相同，所以接觸弧長(zhǎng)度的水平投影為 hRRl ???? sin 式中： R —— 軋輥半徑； R=550mm h? —— 壓下量；Δ h=70mm .2 m m1 9 6705 5 0s i n ??????? hRRl 接觸面積為： 210 2021502 mmlbbF ?????? 所以軋制力為：N mmMP aFpP m 62 ?? ??? 軋制力矩的計(jì)算 本軋機(jī)采用兩軋輥均驅(qū)動(dòng)，除 了軋輥給軋件的力外，沒(méi)有其他外力，屬于簡(jiǎn)單軋制情況。 （ 1）軋制力矩 有上述計(jì)算可知 mNM Z ?? 481670 （ 2）附加摩擦力矩 21 fff MiMM ?? 式中： 1fM —— 軋制總壓力在軋輥軸承上產(chǎn)生的附加摩擦力矩 2fM —— 各轉(zhuǎn)動(dòng)零件推算到主電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 由上可知 mNmmNPM f ??????? 2 9 4 52 611 ? iMMM fZf 112 11????????? ?? ? 式中： 1? —— 主電機(jī)到軋輥之間的傳動(dòng)效率， ?1? 所以 mNiMMM fZf??????????????????? ??20192129404816701111 112 ? 則總附加摩擦力矩為 mNmNMiMM fff ??????? 2313220192294021 （ 3）空轉(zhuǎn)力矩 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 k onn nnnk on Mi dGM /2 ??? ? 式中： nG —— 某一轉(zhuǎn) 動(dòng)件的重量； n? —— 某一轉(zhuǎn)動(dòng)件的摩擦系數(shù)； nd —— 某一轉(zhuǎn)動(dòng)件的軸頸直徑； ni —— 某一轉(zhuǎn)動(dòng)件到電動(dòng)機(jī)之間的傳動(dòng)比。 假設(shè)電動(dòng)機(jī)在 5秒內(nèi)啟動(dòng)正常 602 ????????dtd mNmNdtdGDdtdJM??????? 2don ?? 故主電動(dòng)機(jī)的力矩 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 mNmNMMMiMMMMiMMMdonk o nfZdonk o nffZD????????????????? 0 4 8 5 8 3 1 3 214 8 1 6 7 021 （ 5）電動(dòng)機(jī)靜負(fù)荷圖 由上述各式求得 電動(dòng)機(jī)靜力矩 MMiMM konfzj????? 可根據(jù)軋機(jī)軋制周期，以時(shí)間 t作橫坐標(biāo) 以靜力矩為縱坐標(biāo)做出 tMj? 圖形 如下圖所示： 圖 軋機(jī)電動(dòng)機(jī)靜負(fù)荷圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 按靜負(fù)荷選擇電動(dòng)機(jī)的容量 首先根據(jù)過(guò)載條件選擇電動(dòng)機(jī)功率 DN 30maxerererDernMMNKMM????? 式中： erM —— 額定靜力矩， kN178。其參數(shù)如下： 型號(hào)： TYBE TDZBS500012 出品號(hào) SERIAL 5103512021 功率： KW 5000 5000