得到螺距为 : t = tgα ×π ×d = tg1 ×3. 14 ×720 = 39. 2mm;
取螺距为 44 mm;则压下螺丝的规格为 : S720 ×44;
2. 2 压下螺母相关参数的确定
1) 压下螺母高度的确定
根据螺纹副接触面上的应力为 15 ～20M Pa来确定 。
则弯曲应力 :
p
=
zπ[ d2
2)浸入式水口侧孔尺寸 、倾角 、插入深度与铸坯断面 以及拉速不匹配 ,都会造成结晶器内流场不良 ,影响铸坯 质量 ,因此 ,通过计算及水模实验 ,确定不同断面 、拉速及 插入深度 ,保证良好的铸坯质量 。
3)保护渣质量出现波动或现场操作不当 (比如挑渣 圈 ) ,也会造成初生坯壳冷却不均匀 ,出现角部纵向凹陷 或裂纹 。
图 1 机械压下装置 2 机械压下装置主参数的设计计算 2. 1 压下螺丝相关参数的确定
1) 受力分析及相关参数
机械压下装置为不带钢压下的工作状态 。工作时 ,
由支承辊平衡装置将上支承辊系重量平衡 。同时为消除
压下螺丝螺母间的间隙 ,支承辊平衡缸还提供过平衡力 ,
将压下螺丝螺纹的上表面与螺母螺纹的下表面压紧 。该
M d = Jε 计算得 : M d = 617N·m。 所以 ,电机需要的总力矩为 :
M =M j +M d = 4601 + 617 = 5218N ·m
则电机 功 率 为 :
N
Ε
M 9550
×n
= 344kW , 取 电 机 功 率 为
400kW ,可以满足要求 。
此时得到电机额定输出扭矩为 :
纹 。结晶器冷却较强时明显加重铸坯凹陷 。生产现场由 于板坯连铸机改造把结晶器长度由原来的 900mm 增加为 1000mm ,使得铸坯冷却大大加强 ,造成坯壳过早收缩 ,增 加初生坯壳的热应力 ,导致铸坯凹陷的产生 。 4. 2. 3 其它因素
有关研究表明 ,浸入式水口侧孔尺寸 、插入深度 、铸 坯断面以及拉速不匹配 ,造成流场不良 ,两侧钢液上流股 到达结晶器窄面或液面的位置不合适 ,都会导致角部坯 壳冷却不均匀 ,引起角部纵向凹陷 。 4. 3 控制措施 4. 3. 1 横向裂纹
王洪彬 :含 Nb热轧宽带钢边裂原因分析与控制
2009年特刊 (1)
4. 2. 1 钢水成分的影响 研究表明 ,钢中 [ C ]含量在 0. 09% ～0. 17%范围内 ,
见图 6,处在亚量钢铸坯 。
图 6 碳含量与裂纹率的关系
4. 2. 2 冷却制度的影响 采用弱冷却方式 ,减少冷却水量 ,可以缓解凹陷裂
Extra Edition (1) 2009
M E TA L冶LU R金G IC A设L
备 EQU
IPM
EN
T
2009年特刊 (1)
3500mm 轧机机械压下装置的设计
高道明 ① 柴彦玲 丁立洋
(上海重型机器厂有限公司设计研究院 上海 200245)
摘要 对某 3500mm 中厚板轧机粗轧机机械压下装置进行了设计 ,对压下装置的主要参数进行了计算 , 得到适合要求的机械压下装置配置 。
关键词 轧机 压下装置 设计
D esign of 3500mm M ill Crewdown D ev ice
Gao D aom ing Chai Yanling D ing L iyang
( Shanghai Heavy M achinery Co. , L td. , Shanghai 200245)
由于压下电机为启动工作制 ,需要计算电机传动系
统启动到加速完成过程中的动态扭矩 。电机与蜗杆的惯
性矩为 : J1≈ 114 N ·m2 ; 蜗轮 、压下螺丝等的惯性矩为 : J2≈ 9650N·m2 ;传动比为 15。根据需要的压下速度 ,计算 出电机的速度约为 630～1000 r/m in。
总的动力矩为 :
μF1
d33 d23
-
d34 d24
= 27272N·m
总静力矩为 :
M =M 1 +M 2 = 21041 + 27272 = 48313N·m 考虑传动比 ,电机需要的力矩为 :
M j = 48313 / ( i3 η) = 4601N·m 传动比 i = 15,效率 η = 0. 7
2) 计算动态条件下惯性扭矩
冶 金 设 备
2009年特刊 (1)
根据公式 : dΕ
4P π[σ ]
式中 P———轧制力 ,轧机最大轧制力为 70000kN ,单个压
下螺丝承受的轧制力为 35000 kN ;
[σ ]
σ =b
n
= 98MPa;
得到 : dΕ 0. 66m;
取压下螺丝外径为 720mm。螺纹的螺旋升角为 1°,
计和制造 。花键配合可以根据重型机械标准进行设计 ,其
它零部件或为标准件、或有相应厂家进行设计制造 。
3 模型的建立
根据确定的相关设计参数 ,对机械压下装置进行详
细设计 ,建立了机械压下装置的立体模型 。如图 2所示 。
图 2 压下装置三维立体模型 (转 25页 )
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4)铸坯要保证加热均匀 ,轧制时第一次侧压量小于 40mm ,减小铸坯宽面角部的形变 ,也可减轻或避免轧材角 部纵向裂纹的产生 。 5 小结
1)含 Nb热轧钢带边部裂纹是连铸板坯角部存在的 微裂纹造成的 。
2)通过添加 Ti可以减轻铸坯微裂纹的形成 。 3)减轻铸坯角部裂纹最有效的办法是提高铸坯角部 温度 。 4)通过选用合适的保护渣和冷却模式可以防止铸坯 纵裂纹的产生 。
过平衡力是确定压下系统电机参数的决定性参数 。轧机
轧制时 ,轧制力通过球面垫传递到压下螺丝螺母的螺纹
副 ,然后传递到轧机机架上 。
2) 螺丝的过平衡力计算
被平衡系统的总重量 :包括辊系的重量 G1 (上支承辊 装配 210 t, 上 工 作 辊 装 配 60 t) 、平 衡 梁 部 分 的 重 量 G2 ( 24 t) 、压下 螺 丝 球 面 垫 部 分 重 量 G3 ( 21 t) 、AGC 缸 G4 ( 26 t)的重量 。
G = G1 + G2 + G3 + G4 = 345 t 过平衡系数取 1. 3,得到过平衡力 F
F = ( 1. 3 - 1) ×345 ×9. 8 = 1014kN
对单个螺丝的过平衡力为 : 507kN
3) 压下螺丝的最小直径计算 。
采用的安全系数是 6;压下螺丝材料为 42CrMo;压下
螺丝材料的强度极限约为 :
现取 70M Pa来计算螺母外径 : σ = P /S
又: S =π ×(D2 - d2 ) /4 = 3. 14 ×(D2 - 0. 7302 ) /4
有:
D
=
4P σ ×π
+
d2
= 1.
081m = 1081mm
取 D = 1100mm。 2. 3 压下电机相关参数的确定
确定压下电机的参数 ,需要考虑压下系统的静态扭 矩和动态条件下的扭矩 。
为抑制含铌钢连铸坯的表面裂纹的产生 ,主要措施是 : 1)含碳 ( 0. 09～0. 17% )或含铌高 ( > 0. 022% )的钢 种 ,连铸二次冷却采用弱冷模式 ,将铸坯边角温度提高 , 保证铸坯的矫直温度在 950℃以上 ,从高温侧避开钢的脆 性温度区域 。 2)加入适量的 Ti。保证成品 Ti > 0. 015% ,采用喂线 方式加入 Ti,喂 Ti线前保证良好的脱氧 ,避免形成 TiO ,降 低水口堵塞的机率 ,提高 Ti的回收率 ;保证钢水中较低的 [N ]含量 ,防止 TiN 的液析 。 3)采用全程保护浇注 ,以减少二次氧化 ,降低钢中 N , O含量 ;减少 Ti的氧化损失 ,减少 A lN、Nb ( CN )的沉淀析
ABSTRACT The crewdown device of 3500mm p late m ill was designed. The main parameters of m ill crewdown device were calculated, the designe arrangements of crewdown device meet requirement of app lication.
1444×720)
= 1.
11°
ρ———螺丝和螺母的摩擦角 : 取 摩 擦 系 数 为 0. 1,
则 :ρ= arctg ( u) = 5. 71°
计算得 :
M1 =
1 2
×507 ×103
×0.
694 ×tg(5.
71 + 1.
11)
= 21041N·m
压下螺丝和球面垫的摩擦扭矩 M 2
M2
=
1 3
σ b
= 590
-
740 M Pa;
① 作者简介 :高道明 ,男 , 1978年出生 ,博士 ,工程师 ,毕业于上海交通大学机械专业
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1)计算静态平衡条件下扭矩 ,包括压下螺丝螺母摩
擦力矩 M 1 和球面垫的摩擦力矩 M 2 压下螺丝螺母摩擦力矩 M 1 :
M1 =
1 2
×F ×d2 ×tg (ρ+α)
式中 d2 ———螺纹中径 , 693. 6mm; α———螺旋升角 :