1 绪论1．1 毕业设计的意义毕业设计是对大学期间的理论课程与实际相结合的一种综合教学环节。

使我们学到的专业理论和知识应用到工作中，培养独立思考、分析和解决实际工作问题的能力，为以后的工作打下坚实的基础。

1．2 轧钢机械定义轧钢机械亦称轧钢机。

一般把能将被加工材料在旋转的轧辊间受压力产生塑性变形即轧制加工的机器，称为轧钢机。

在大多数情况下，轧材的生产过程要经过几个轧制阶段，还要完成一系列的辅助工序，如将原材料由仓库运出、加热、轧件送往轧辊、轧制、翻转、剪切、矫直、打印、轧件的收集、卷曲成卷等等[1]。

1．3 初轧机的作用及生产要点1.作用：初轧机是以最少的轧制道次，最短的时间，将钢锭轧制成规定的尺寸及优制高精度的坯材的一种轧机。

2.生产要点：在不产生裂纹的范围内，尽可能增大压下量，确定合适的钢坯的尺寸关系，轴承的安装维修和轧辊的调整精度要高。

要使轧辊充分冷却，但要防止钢坯降温，正确的孔型设计，操作要熟练。

1．4 轧钢机及初轧机的发展情况19世纪中叶轧钢机械只是轧制一些熟铁条的小型轧机，设备简陋，产量不高；有的轧机是用原始的水轮来驱动。

十九世纪五十年代以后，钢的产量大增；各先进工业国的铁路建设与远洋航运的发展，蒸汽驱动的中型、大型轧机先后出现了。

二十世纪的电气化使功率更大的初轧机迅速发展起来。

本世纪50~70年代末，由于汽车、石油、天然气的输送，钢材生产是以薄板占优势为特征的。

至1970年止，世界上有初轧机达200多台，拥有初轧机最多的国家为美国，达130台，日本42台，绝大部分为二辊可逆式轧机，开坯能力达3亿吨以上，七十年代的初轧机轧辊直径增大到1500毫米。

国外初轧机的发展可分为三个阶段。

1945年前的初轧机，一般称为第一代初轧机。

1945~1960年是初轧机发展的中期，称为第二代初轧机。

60年代后建的初轧机，称为第三代初轧机。

70年代初的初轧机轧辊直径增大到1500mm，到如今的二十一世纪，初轧机的发展更是迅速。

我国拥有1000毫米以上大型初轧机七套，还有750—850毫米小型初轧机八套，主要用于合金钢厂，为数不多的650毫米轧机是中小钢厂的主要开坯设备。

1959年我国开始自行设计制造开坯机，已制成的开坯机有700、750、825、850/650、1150等毫米初轧机。

1．5 初轧机的发展趋势目前初轧机的发展趋势有如下几点：1.万能式板坯初轧机迅速发展。

近20年来随着热连轧和中厚板轧机的发展，板坯需要量不断增加。

因此初轧机有半数以上是专门轧制板坯的高生产率的万能式板坯初轧机，由于万能式板坯初轧机带有立辊，可以减少翻钢道次、减少轧制时间，轧出的板坯质量好，易于实现自动控制。

2.向重型化发展。

初轧机的重型化是指大钢锭、大辊径、大功率。

轧制钢锭重量达45~70t，最高年产量达500~600万。

3.缩短轧机辅助机械工作时间。

4.采用自动化控制。

20年来，初轧机自动化发展较快，由均热炉到板坯精整已逐步采用自动控制。

初轧机的自动操作，已由电子计算机在线控制。

5．提高钢坯质量，改进精整工序，采用大吨位板坯剪切机(剪切力可达40MN)及在线火焰清理机。

6.九十年代及其以后的发展动向，随着连铸技术的发展，连铸与轧机相结合的连续轧机组将进一步发展。

1．6 φ950可逆式轧机主传动轧钢机主传动装置的作用是将电动机的运动和力矩传递给轧辊。

φ950可逆式轧机的主传动装置由电动机、联轴器、齿轮座及联接轴组成。

(1) 电动机：为轧机提供动力源。

(2) 联轴器：联接电动机与齿轮座。

(3) 齿轮座：当工作机座由一个电动机带动时，通过齿轮座将电动机传递的运动和力矩分配给两个轧辊。

(4) 联接轴：轧钢机电动机、齿轮座的运动和力矩都是通过联接轴传递给轧辊的。

1．7 连轧生产工艺流程图及Φ950可逆式轧机性能1. 图1.1为炼钢厂连轧作业区生产工艺流程图：图1.1 生产工艺流程图2.炼钢厂连轧作业区Φ950可逆式轧机性能：轧机型式：二辊可逆式轧机原料规格：410320/380280/280280⨯⨯⨯mm 轧辊直径：Φ900～Φ1050mm 轧辊长度：5840mm 轧辊重量：22.747t 辊身长度：2500mm 辊颈直径：Φ560mm最大轧制力：9.81M·N额定力矩：63.5t·m轧制速度：0~5.5m/s轧辊最大开口度：550mm工作行程：500mm下辊轴向调整量： 5mm压下速度：50～100～120mm/s轧辊平衡形式：液压轧辊材质：60CrMnMo锻钢接轴扁头重量：1.475t接轴扁头材质：40CrNiMo轧辊转速：0～70-120r/min主电机功率：4560KW轧辊轴承型号：四列滚子轴承FCD1121646301．8 压下螺丝的阻塞事故快速电动压下装置由于压下行程大，压下速度高而且不带钢压下，故在生产中易发生压下螺丝阻塞事故，这通常是由于卡钢，或者由于误操作使两辊过分压靠或上辊超限提升造成的，此时压下螺丝上的载荷超过了压下电机允许的能力，电动机无法启动，上辊不能提升。

所以在轧机设计时，考虑发生阻塞事故时的回松措施是十分必要的，回松力可按每个压下螺丝上最大轧制力的1.6～2.0倍考虑。

1．9 上辊平衡装置的用途由于上轧辊及其轴承座，以及压下螺丝自重的影响，在轧件未进入轧辊之前，上轧辊及其轴承座与压下螺丝之间，以及压下螺丝和压下螺母之间有间隙存在，这些间隙使轧件进入轧辊时产生很大的冲击，恶化了轧件的工作条件。

为了防止这种冲击，几乎所有轧机都设有上辊平衡装置，Φ950可逆式轧机也设有上辊平衡装置。

2 总体设计方案υ950可逆式轧机的主要组成部分有：主传动、机架、轧辊、轧辊轴承、万向接轴、压下装置及平衡装置。

2．1主传动υ950可逆式轧机主传动装置作用是把电动机的转动传递给工作机座中的轧辊，使其旋转，实现对金属的轧制。

2．2机架在轧制过程中，被轧制的金属作用到轧辊上的全部轧制力，通过轧辊轴承、轴承座、压下螺丝及螺母传给机架。

因此，机架必须有足够的刚度和强度。

本设计υ950可逆式轧机机架采用闭式机架。

机架的材料选用ZG35铸钢。

2．3轧辊轧辊是使轧件产生塑性变形的主要部件，在轧制过程中，轧辊承受着轧制压力，并将此负荷传给轴承。

轧辊选用的材料是60CrMnMo锻钢。

2．4轧辊轴承轧辊轴承用来支承转动的轧辊，并保持轧辊在机架中正确的位置。

轧辊轴承应具有较小的磨损系数，足够的强度和刚度，并便于更换轧辊。

轧辊轴承型号选用四列滚子轴承FCD112164630。

轧辊轴承的润滑方式是自动干油润滑。

2．5万向接轴υ950可逆式轧机的联接轴选用滑块式万向接轴，它能传递很大的扭矩和允许有较大的倾角。

万向接轴的扁头选用开口式扁头。

万向接轴的等速条件：1.主动轴与被动轴要平行2.接轴（传动轴）上的叉头或镗口要平行。

2．6压下装置υ950可逆式轧机的压下装置采用快速电动压下装置。

1．压下装置的作用：(1) 调整两个轧辊之间的相互距离，以获得需要的辊缝和给定的压下量；(2) 调整两个轧辊的平行度；(3) 在轧制过程中发生轧卡等事故时，能使轧辊迅速脱离轧件。

2．快速压下装置工艺特点：(1) 工作时要求大行程、快速和频繁地升降轧辊。

(2) 轧辊调整时，不“带钢”压下，即不带轧制负荷压下。

为适应上述特点，要求传动系统惯性小，以便在频繁的启动和制动情况下实现快速调整；由于工作条件繁重，要求有较高的传动效率和工作可靠性。

2．7平衡装置υ950可逆式轧机的平衡装置选用液压式平衡装置。

液压式平衡装置是用液压缸的推力来平衡上辊重量的。

1. 轧辊平衡的目的：为了消除在轧制过程中,因工作机座中有关零件间的配合间隙所造成的冲击现象,以保证轧件的轧制精度,改善咬入条件,以及防止工作辊与支承辊之间产生打滑现象等原因所设置了轧辊平衡装置.2. 液压式平衡装置的特点:优点：(1) 结构紧凑,适于各种高度的上轧辊的平衡；(2) 动作灵敏，能满足现代化的板厚自动控制系统的要求；(3) 在脱开压下螺丝的情况下，上辊可停在任何要求的位置，同时拆卸方便，因此加速了换辊过程；(4) 平衡装置装于地平面以上，基础简单、维修方便、便于操作。

缺点：(1) 调节高度不宜过高，否则制造、维修困难；(2) 需要一套液压系统，增加了设备投资。

现代化的轧钢车间中，液压已成了普遍采用的必不可少的动力。

因此，缺点之二相对来说就不突出了。

3 力能参数的计算3．1轧制力能参数典型钢件：20CrMnTiH化学成份：C=0.20%，Mn=1.0%，Cr=1.2%，Ti=0.07%如下表3.1为Φ950钢坯轧制图表：表3.1 Ф950钢坯轧制图表(mm)铸坯规格：280⨯380道次孔型指针读数断面尺寸压下量宽展量高度宽度0 380 2801 I 180 330 502 I 120 270K 300 60 203 I 100 240 604 I 30 180K 300 60 305 III 110 240 606 III 60 190K 200 50 207 III 30 160 200 40 103．1．1 轧制时接触弧上平均单位压力由于单位压力在接触弧上的分布是不均匀的，为便于计算，一般均以单位压力的平均值——平均单位压力来计算轧制总压力。

由文献[1]可知，利用艾克隆德公式计算轧制时的平均单位压力：pm=(1+m)(k+ηu) (3.1) 式中：m——考虑外摩擦对单位压力的影响系数；k——轧制材料在静压缩时变形阻力，MPa；η——轧件粘性系数，kg·s/mm2；u——变形速度，s1-。

计算第一道次：m=101010)(2.1)(6.1h h h h h h R +---μ (3. 2)式中：μ——摩擦系数。

对钢轧辊μ=1.05-0.0005t ；t ——轧制温度；h 0、h 1——轧制前后轧件的高度，mm ； R ——轧辊半径，mm 。

μ=1.05-0.0005⨯1120=0.49 R=950/2=475mm h 0=380mm ，h 1=330mm 数据代入公式(3.2)中得： m=0.0861. 利用L ．甫培(Pomp)热轧方坯的试验数据，得到k(Mpa)的计算公式：k=(14-0.01t)[]8.9)(3.0)()(4.1⨯+++Cr Mn C ωωω(3.3)式中： t ——轧制温度，℃；ω(C)——碳的质量分数，%； ω(Mn)——锰的质量分数，%； ω(Cr)——铬的质量分数，%；把数据代入公式(3.3)中：k ≈81.222 2. 轧件粘度系数η(kg ·s/mm 2)按下式计算：η=0.01(14-0.01t)c (3.4)式中：c ——考虑轧制速度对η的影响系数，由文献[1]可知，其值如下：轧制速度v/(m ·s 1-) <6 6—10 10—15 15—20 系数c 1.0 0.8 0.65 0.60最大轧制速度nd max =110r/min=110πD/60 m/s=110⨯3.14⨯0.95/60 m/s ≈5.469m/s<6m/s取c=1.0由公式(3.4)计算得η=0.01⨯(14-0.01⨯1120) ⨯1.0=0.028 kg ·s/mm 23. 艾克隆德用(3.5)式计算变形速度：u 102h h R h v+∆≈(3.5)式中： v ——轧制速度，mm/s ；h 0,h 1——轧制前、后轧件的高度，mm ； R ——轧辊半径，mm 。