四辊热轧钢板初轧机的结构设计毕业论文

毕业论文声明

本人郑重声明：

1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。

4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。

学位论文作者（签名）：

年月

关于毕业论文使用授权的声明

本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：

按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。

论文作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

题目： 2300四辊热轧钢板初轧机的结构设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日

导师签名：日期：年月日

指导教师评阅书

评阅教师评阅书

教研室（或答辩小组）及教学系意见

摘要

在热轧带钢的生产工艺和设备领域内，从全面引进武钢2300mm热轧开始，我们走了近30年的引进、消化、移植的道路。这种依靠引进技术武装起来的我国轧钢工业不仅不能够使我国成为钢铁强国，而且还会阻碍我国在轧钢工艺与设备方面的技术进步。就我国在热轧带钢生产这一技术领域内的技术现状、我们的技术积累等进行了分析，并就该领域内面对技术装备国产化战略所应采取的对策和措施提出建议。为了提高对产品质量的控制能力及实现短流程钢厂的效益最大化而进行了技术改造。

关键词轧钢系统技术改造轧制力热轧带钢工艺设备

Abstract

In the field of hot strip production, China has passed a path of import, absorbing and transplantation of foreign technology and equipment for 30 years since import of WISCO 1700 mm hot strip mill. Our steel rolling which is supported by imported technology never makes our country powerful but also restrain our progress in process and equipment development. The strategy and measures, which should be taken for localization of our process and equipment technology are suggested based on the analysis on existing situation.

Keywords steel rolling system ; technology reformation; hot strip, technology, equipment

毕业论文（设计）用纸

目录

摘要1

Abstract III

第1章绪论 (1)

1.1轧制的简介 (1)

1.2轧制工艺的特点和发展趋势 (1)

第2章轧辊的设计 (3)

2.1 轧辊 (3)

2.1.1工作辊及支承辊的计算 (3)

2.1.2钢板轧辊的强度计算 (6)

2.2工作辊和支承辊的组合分析 (8)

2.2.1四辊轧机轧辊的接触强度计算 (10)

第3章轧辊轴承及轴承座 (15)

3.1 轧辊轴承 (15)

3.2压下装置 (17)

第4章轧辊轴承 (25)

4.1 轧辊轴承的负荷的性质 (25)

4.2结构示例 (26)

4.3 滚动轴承装置设计与安装要点 (27)

第5章机架 (31)

5.1 机架的主要型式 (31)

5.2 机架的结构 (31)

5.3 机架设计要点 (32)

第6章换辊装置 (33)

参考文献35

致谢36

附录137

第1章绪论

1.1轧制的简介

轧制方法是金属材料成型的主要方法，轧制成型的钢材是数量最大的金属材料制品。冶炼的钢有90%以上要经过轧制工艺才能成为可用的钢材。轧制钢材与汽车、建筑、能源等国民经济支柱产业密切相关，因此它也是与人民的生活紧密联系的。由于钢材生产数量大、品种多，广泛应用于国民经济的各个部门，因此冶金工业是国民经济发展的基础产业之一。

上一世纪的后半叶，特别是最后的20多年，在相关学科和技术发展的基础上，轧制技术发展迅速，面貌日新月异，逐渐形成了现代轧制工艺。

1.2轧制工艺的特点和发展趋势

当今现代轧制工艺的特点和发展趋势基本可以归纳为如下几个方面：

一、大力开发高精度轧制技术

提高轧制产品的精度，是用户的需要，也是轧制技术发展的永恒的目标。产品的精度主要指产品的外形尺寸精度，它是社会主义市场经济发展的需求，也是作为产品的最基本条件。

二、以过程冶金理论为基础，以低合金钢为重点，提高产品的冶金质量，

扩大品种

轧制过程是赋予金属一定的尺寸和形状的过程，同时也是赋予金属材料一定组织和性能的过程。因此，轧制过程也是一个冶金过程。以物理冶金理论为基础，通过材料化学成分的优化和工艺制度的改进，已经大幅度提高了现有钢种的质量，并开发出大量优良的新品种。

三、提高连铸比，大力推广连铸—连扎工艺及短流程技术

采用连铸技术可以大幅度降低能耗，提高成材率，提高轧制产品的质量。

四、轧制过程连续化的新进展——无头轧制技术

五、采用柔性化的轧制技术

在激烈的市场竞争中，为了适应用户多品小批量、短交货期的需要，迫切需要开发柔性化的轧制技术。

六、轧制过程的自动控制和智能控制

自动化是现代化轧钢厂提高产品质量的最为重要的手段。现代化的轧钢厂采用了多种自动化系统进行产品的质量监督和控制。自动化技术与轧制技术的交叉和融合，将为轧钢厂提高产品质量、降低成本、增加效率提供最为有效的手段。

七、深加工

产品的深加工可以用较小的投入带来较大的效益，把产品的最终效益留在钢厂，同时也加强了冶金厂与用户之间密不可分的关系。产品的深加工包括涂镀、裁剪切分、焊接、冷弯、机械加工、复合等等，方式繁多，效益明显，是极有前景的发展领域。近年来，产品的深加工领域受到人们越来越多的重视。

第2章轧辊的设计

2.1 轧辊

φ700/φ1200×2300四辊热轧钢板轧机，将热状态下的碳钢及低合金钢板坯轧成一定规格的板材．工作机座包括辊系、机架部件．压下下衡装置、轧辊的轴向固定装置等。主传动转置为两十ZD250／83型功率为2050千瓦，转速为60~120转／分的直流电动机，通过万向接轴直接带动工作轧辊。

图1 四辊轧机的工作辊和支承辊

2.1.1工作辊及支承辊的计算

四辊式轧钢机的轧辊分为工作辊与支承辊，工作辊是用来直按完成轧制过程的，其直径较小；大直径的为支承辊(图1)，其作用是改善工作辊的强度及刚度条件。每个轧辊都由辊身，辊颈及轧辊轴头三郎分组成，钢板轧机的轧辊辊身长度L按被轧钢板的最大宽度确定，则：

L= b + a (1—1)

b——钢板的最大宽度，毫米

a——辊身长度的裕量系数，它决定于钢板的最大宽度。

当b=400—1200毫米时，a = 100毫米；

当b > 1200 毫米时， a =200—400毫米。

工作辊直任是按允许咬入角确定，即：

min 1cos W h D α

?≥- （1——2） 式中min W D ——重车后的最小工作辊直径，重车率5—7%；

?h ——绝对压下量；

α ——允许咬入角，对热轧钢板为α=18-22度。

工作辊直径较小时，扎辊的扭转角度会影响钢板的质量。为了保证轧辊的扎转刚度，在选择轧辊直径寸应该同时考虑辊身长度的影响。轧辊辊身长度与轧辊直径之比通常取为：工作辊工作辊/W L D =2.5~4.0；支承辊/B L D =1.3~2.5 。2300 钢板轧机工作辊径W D =700mm ，支承辊直径B D =1200mm ，辊身长度

L=2350mm 。其/W L D =2350/700=3.35；

/B L D =2350/1200=1.95 支承辊辊径主要决定于辊系的刚度。刚度过小，上下工作辊将产生啃边观象而破坏轧

制过程，常用支承辊辊径值为/1/12.5~1/1.60.4~0.62W B D D ==。 2300钢板轧机为/700/12000.58W B D D ==。

轧辊辊颈装滚动轴承，其尺寸一般取为：d=(0.5——0.6)D 式中 d —一辊颈直径；

D ——轧辊直径。

轧辊铀头用万向接轴传动时，轧辊传动端做成扁又(图2)。扁头的尺寸应该与万向接袖的叉头尺寸相配合。

图2 具有扁头的轧辊

1min (5~15)w D D mm =-

式中 重车后的最小工作辊直径，重车率为5%~7%；

min 1cos W h D α

?≥- （1——3）

α=18~22度

s=（0.25~0.28）1D

b=（0.15~0.20）1D

a=（0.50~0.60）1D

c=（0.5~1.00）b

四辊热轧钢板轧机工作辊的材料通常采用冷硬铸铁或合金铸铁，支承辊采用合金铸

钢、都须进行热处理。2300钢板轧机的工作辊与支承辊的材料均为r 60O C M 由于工作辊与扎件是直按接触的，因此，工作辊的硬度及耐磨性与轧件

的表面质量和

轧辊的使用寿命均有很大关系．选择工作辊的材料，主要应从硬度及耐磨性这两个方进行考虑。粗轧机工作辊硬度通常为60——70Hs，而精轧机要较高一些，为65——75Hs 。

支承辊扛工作时承受很大的载荷，它不与扎件直接接触，所以在选择支承辊材料时，

主要以强度及韧性进行考虑，合金铸钢支承辊经调质处理后强度性能很好，硬度可以达到35——55Hs。

2.1.2钢板轧辊的强度计算

二辊轧机的轧辊强度计算，如图3所示。假设轧辊承受的负荷，在扎件宽度为b的范围内是均布的，且左、右对称，即钢板位于轧辊辊身中间。轧辊两端辊颈上的反作用力是在压下螺丝的中心线上。

图 3

辊身中间断面的弯曲力矩为：

max (). 48

a b

M p kg cm

=-（1——4）弯曲应力为：

23().0.148

p a b kg cm D σ=

- （1——5）

危险断面上的辊颈的弯矩及弯曲应力为：

.2n p M c = kg.cm （1——6） 23.0.1n M kg cm D

σ=

（ 1——7） 式中 P ——轧件作用在轧辊上的压力，kg ；

a ——两个压下螺丝之间的距离，cm ；

b ——钢板的宽度，cm ，

c ——压下螺丝中心线到辊身边缘的距离，cm;

轧制时轧辊除受弯曲应力外，也有扭转应力但对辊身中间断面其扭转应力较弯曲应力小的多，故一般辊身强度只按弯曲应力计算。 对辊颈危险截面应按弯扭合成计算，其扭转应力为：

30.2r n M d

τ= 2.kg cm ; （1——8） 式中 作用在轧辊上的扭转力矩 kg.cm

对钢轧辊 用第四强度理论计算

2.c cm σ= （1——9）

对铸铁轧辊 用摩尔理论计算

20.375.c n cm σσ=+ （1——10）

轧辊的安全系数一般取5，故许用应力[σ]为：

[]2/5B

B

kg cm n σσσ== （1——11）

式中 B σ ——轧辊材料的抗拉强度极限。

对于四辊轧机，由于采用了支承辊，给轧辊计算带来了新的特点。首先是工作辊和支承辊之间有互相加强抗弯能力的作用，也就是说，它们之间有

弯曲我荷的分配问题；抖一个特点是．工作辊与支承辊之间存在着相当大的接触应力。

2.2工作辊和支承辊的组合分析

支承辊和工作辊之间的弯曲力矩和弯曲应力的分配情况取决于轧辊辊型设计。在生产中通常把四辊轧机的一个工作辊(上工作辊)做成媵鼓形的，而其余三个做成圆柱形的。

图4 各种情况的工作辊和支承辊的组合

a 工作辊为腰鼓形

b 圆柱形

c 凹形表面

上画列举工作辊和支承辊辊型的三种组合情况(图4 )

1）支承辊是圆柱形，而工作辊则呈腰鼓形(图4 —a)

2 支承辊与工作辊都呈圆柱形(图4—b)

3) 支承辊呈圆柱形，工作辊由于辊身的磨损而具有凹形表面（图4—c）。

忽略切力影响，研究弯曲力矩在工作辊和支承辊间的分配情况，按材料力学公式，这些弯矩等于：

1W W W W M E J ρ= （1——12）

1B B B B M E J ρ= （1——13）

式中 W M 、B M ——工作辊和支承辊的弯曲力矩；

W E 、B E ——工作辊和支承辊材料的弹性模量；

W J 、 B J ——工作辊和支承辊辊身断面的惯性矩；

1

W

ρ、1B ρ——工作辊和支承辊中心线的曲率。

用直径表示惯性矩。以弯曲挠度w B f f 和之比取代轧辊曲率之比 (由于后者很小)，弯矩之比等于： W W w B B B

M E f M E f =4W B D （）D （1——14） 工作辊和支承辊辊身的弯曲应力之比等于：

3()W W W B B M D M D

σσ= （1——15）

将公式1——14带入公式1——15得：

W W W w B B B

E D f E D f σσ= （1——16） 下面研究在上述三种组合悄况下，弯矩之间和弯曲应力之间在数量上的比值。设两种轧辊都用同一材料做成，即W B E E =，而直芒之比取为2B W D D =。 第一种情况是工作辊呈腰鼓形．文承辊呈圆柱形。这里的工作辊呈腰鼓形保证了被轧制的钢板在宽度方向上厚度均匀、显然．支承辊的挠度B f 。大干工作辊的挠度w f (图4)，假设w f 〈B f 〈2w f 如果B f =2w f (假定一对下轧辊的