鎂合金板材彎曲軋制裝置設計開題報告

1、 開題報告題目名稱鎂合金板材彎曲-軋制裝置設計題目來源a題目類型1導師姓名王忠堂學生姓名閆軻班級學號0905010618專 業(yè)材料成型及控制工程一、課題研究的背景和意義 鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點是：密度小（1.8g/cm3鎂合金左右），比強度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。主要用于航空、航天、運輸、化工、火箭等工業(yè)部門。鎂合金比重在所有結構用合金中屬于最輕者，因此，在不減少零部件的強度下，可減輕鋁或鐵的零部件的重量。鎂合金的比強度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和

2、鋼相當。在彈性范圍內，鎂合金受到沖擊載荷時，吸收的能量比鋁合金件大，所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。在相同載荷下，減振性是鋁的100倍，鈦合金的300500倍。電磁屏蔽性佳，3c產品的外殼（手機及電腦）要能夠提供優(yōu)越的抗電磁保護作用，而鎂合金外殼能夠完全吸收頻率超過100db的電磁干擾。質感佳，鎂合金的外觀及觸摸質感極佳，使產品更具豪華感，而且，在空氣中更不容易腐蝕。鎂合金的散熱相對與合金來說有絕對的優(yōu)勢：根據公式：q=dvct 其中q熱量；d=比重；v=體積；c=比 鎂合金熱容；t =(t1-t2）變化的溫度；當相同體積與形狀的鎂合金與鋁合金，接受相同的熱量q時，二者變化的溫度比為：t/t

3、=2.74x0.23/1.81x1.05=1/3；即鎂合金為鋁合金的1/3；鎂合金導熱系數54w/mk；鋁合金導熱系數100w/mk；相差一倍。意味對于相同體積與形狀的鎂合金與鋁合金材料的散熱器，某熱源生產的熱量（溫度）鋁合金更容易由散熱片根部傳遞到頂部的速度，頂部更容易達到高溫。即鋁合金材料的散熱器根部與頂部的溫度差，比鎂合金材料的散熱器小。這意味著由鎂合金材料制作的散熱片根部的空氣溫度與頂部的空氣溫度溫度差，比鋁合金材料制作的散熱片大，因此加速散熱器內部空氣的擴散對流，使散熱效率提高。因此，相同溫度，鎂合金的散熱時間還不用鋁合金的一半?；阪V合金材料優(yōu)良的性能，慢慢成為許多材料的替代品，鎂

4、合金材料的應用領域越來越廣，發(fā)展空間越來越大。近些年來，航空、航天、汽車、3c產品以及軍工等領域對鎂合金的需求不斷增長，對其力學性能的要求也不斷提高，傳統(tǒng)鑄造鎂合金已經漸漸無法滿足要求。鎂合金的各種缺陷也日漸凸顯，比如：絕對強度仍然偏低，尤其是耐高溫性能差，當溫度升高時，它的強度和抗蠕變性能往往大幅度下降；室溫塑性低、變形加工能力較差；化學活性高、易于氧化燃燒、使其熔煉加工困難；抗腐蝕性差，缺乏有效和積極的防護途徑織構強烈，沖壓時容易出現裂紋。因此，發(fā)展鎂合金塑性成形加工技術是最近20年鎂合金研究的重要課題。通過對鎂合金彎曲-軋制復合成形技術，能夠有效的克服鎂合金的強度低，織構強烈的缺點，明顯

5、改變鎂合金板材的可成形性。目前，鎂合金成形技術仍處于開發(fā)階段中，而鎂合金塑性成形是變形鎂合金研究的一個重要方向。這種情況下，采用擠壓、軋制、鍛造等塑性加工工藝生產的變形鎂合金產品，由于具有更好的力學性能、多樣化的結構而越來越受到重視。其中，軋制作為鎂合金塑性加工的重要手段得到了長足的發(fā)展，關于這個課題的大膽的嘗試，對于即將畢業(yè)走上工作崗位的我們既是一次檢驗，也是一次鍛煉，認認真真完成這個課題，也是給自己的大學畫上一個完美的句號。二、課題國內外發(fā)展現狀1.國內外熱軋板帶鋼發(fā)展現狀熱軋板材軋機的發(fā)展已有70多年歷史，汽車工業(yè)、建筑工業(yè)、交通運輸業(yè)等的發(fā)展，使得熱軋及冷軋板材的需求量不斷增加，從而促

6、使熱軋板材軋機的建設獲得了迅速和穩(wěn)定的發(fā)展。從提高生產率和產品尺寸精度、節(jié)能技術、提高成材率和板形質量、節(jié)約建設投資、減少軋制線長度實現緊湊化軋機布置到熱連軋機和連鑄機的直接連接布置，熱軋板材生產技術經歷了不同的發(fā)展時期。1960年以前建設的熱軋機稱第一代軋機。這一時期軋機技術發(fā)展比較緩慢,其中最重要的技術進步是將厚度自動控制（agc）技術應用于精軋機，從根本上改善了供給冷軋機的原料板材的厚度差。20世紀六、七十年代是軋機發(fā)展的重要時期。同時連鑄技術發(fā)展成熟，促使熱連軋機從最初使用鋼錠到使用連鑄坯，從而大幅度提高產量并能夠為冷軋機提供更大的鋼卷。熱軋板帶鋼軋機的生產工藝過程是鋼鐵工業(yè)生產中自動

7、化控制技術最發(fā)達的工序。60年代后新建的熱帶鋼軋機很快采用了軋制過程計算機控制，將熱軋板帶鋼軋機的發(fā)展推向一個新的發(fā)展階段，這一時期新建的軋機稱為第二代熱帶鋼軋機。1969年至1974年在日本和歐洲新建的軋機稱為第三代熱帶鋼軋機。20世紀80年代，板帶鋼生產更加注重產品質量，同時對于低凸度帶材需求量不斷增長，這使板帶鋼板形控制技術成為熱軋板帶鋼軋制技術重要課題之一。90年代，熱軋板帶鋼在工藝方面有重大突破，1996年日本川崎鋼鐵公司成功開發(fā)無頭連續(xù)軋制板帶鋼技術，解決了在常規(guī)熱連軋機上生產厚度0.81.2 mm超薄帶鋼一系列技術難題。熱連軋生產線的產品規(guī)格最薄達0.8mm,但實際生產中并不追求

8、軋制最薄規(guī)格，因為薄規(guī)格生產的故障率高,輥耗大,噸鋼酸洗成本高等。待技術發(fā)展到故障率等降低后,才能經濟地批量生產。我國熱連軋帶鋼主要經歷了三個發(fā)展階段:第一階段,以大企業(yè)為主,以解決企業(yè)有無為主要目的的初期發(fā)展階段。這個時期熱軋板帶鋼軋機建設只能靠國家投入,由于資金、技術等限制,軋機水平參差不齊。1989投產的寶鋼2050mm軋機代表了當時國際先進水平,采用了一系列最先進的熱連軋生產技術。但是,這個時期投產的二手設備則是國外五六十年代的裝備 ( 1994年投產的太鋼1549mm軋機、梅鋼1422mm軋機) ,整體技術水平相對落后,在安裝過程中進行了局部改造 ,但整體技術水平提高有限。還有兩套國

9、產軋機投產: 1980年投產的本鋼1700mm軋機和1992年投產的攀鋼1450mm軋機，這兩套軋機的整體水平不高，產品與國際水平差距較大。但在當時條件下,這幾套軋機滿足了國民經濟建設的需要，同時培養(yǎng)了一大批技術人才。 第二階段,全面提高技術水平,瞄準世界最高、最新技術，全面引進階段。20世紀90年代以后,各大企業(yè)均以引進國外最先進技術為主。如1999年投產的鞍鋼 1780mm軋機、1996年投產的寶鋼1580mm軋機 ,是世界傳統(tǒng)熱連軋帶鋼軋機最先進水平的代表,除通?，F代化軋機采用的先進技術以外,還采用了軋線與連鑄機直接連接的布置形式,板坯定寬壓力機, pc板形控制系統(tǒng),強力彎輥系統(tǒng)，軋輥在

10、線研磨,中間輥道保溫技術和帶坯邊部感應加熱技術，軋機全部采用交流同步電機和gto電源變換器及4級計算機控制，精軋機采用了全液壓壓下及agc技術。國內還引進了三套薄板坯連鑄連軋生產線,即1999年投產的珠鋼1500mm薄板坯生產線、邯鋼1900mm薄板坯生產線和2001年投產的包鋼1750mm薄板坯生產線，這些生產線是當時世界最先進的薄板坯生產線。這些生產線的引進使我國擁有了新一代熱連軋帶鋼生產技術。第三階段,這個階段是近幾年開始的,是以提高效益、調整品種結構、滿足市場需要和提高企業(yè)競爭能力為目的的發(fā)展階段。由于近年國家經濟快速發(fā)展,對鋼材需求不斷增加,因此除國營大中型企業(yè)外,中小型企業(yè),甚至民

11、營企業(yè)都把生產寬帶鋼作為今后發(fā)展的重點,或引進或采用國產技術,或建設傳統(tǒng)熱連軋寬帶鋼軋機或建設薄板坯連鑄連軋生產線。同時,這個階段對引進的二手軋機和原技術較落后的國產軋機進行了全面技術改造,使其達到了現代化水平。國外剛出現的半無頭軋制技術、鐵素體加工技術、高強度冷卻技術、新型卷取機等,在一些軋機上也已應用。目前我國熱連軋技術裝備已完全擺脫落后狀態(tài),并已處于世界先進水平之列。板材軋制技術已經漸漸趨于成熟，但是關于鎂合金軋制技術的發(fā)展，國際上還沒有什么特別突出的成就，有待于人們進一步研究。 2.國內外發(fā)展趨勢熱軋板帶材短流程、高效率化。這方面的技術發(fā)展主要可分兩個層次：(1)常規(guī)生產工藝的革新。為

12、了大幅度簡化工藝過程，縮短生產流程，充分利用冶金熱能，節(jié)約能源與金屬等各項消耗，提高經濟效益，不僅充分利用連鑄板坯為原料，而且不斷開發(fā)和推廣應用連鑄板坯直接熱裝與直接軋制技術。(2)薄板坯和薄帶坯的連鑄連軋和連續(xù)鑄軋技術是近十年來興起的冶金技術的大革命，隨著這一技術的逐步完善，必將成為今后建設熱軋板帶材生產線的主要方式。生產過程連續(xù)化。近代熱軋生產過程實現了連續(xù)鑄造板坯、連續(xù)軋制和連鑄與軋制直接銜接連續(xù)化生產，使生產的連續(xù)化水平大大提高。采用自動控制不斷提高產品精度和板形質量。在板帶材生產中，產品的厚度精度和平直度是反映產品質量的兩項重要指標。由于液壓壓下厚度自動控制和計算機控制技術的采用，板

13、帶縱向厚度精度已得到了顯著提高。但板帶橫向厚度(截面)和平直度(板形)的控制技術往往尚感不足，還急待開發(fā)研究。為此而出現了各種高效控制板形的軋機、裝備和方法。這是近代板帶軋制技術研究開發(fā)最活躍的一個領域。發(fā)展合金鋼種及控制軋制、控制冷卻與熱處理技術，以提高優(yōu)質鋼及特殊鋼帶的組織性能和質量。利用錳、硅、釩、欽、銀等微合金元素生產低合金鋼種，配合連鑄連軋、控軋控冷或形變熱處理工藝，可以顯著提高鋼材性能。近年來，由于工業(yè)發(fā)展的需要，對不銹鋼板、電工鋼板(硅鋼片)、造船鋼板、深沖鋼板等生產技術的提高特別注意。各種控制鋼板組織性能的技術，包括對組織性能預報控制技術得到了開發(fā)研究和重視。近年我國熱連軋帶鋼

14、生產發(fā)展極其迅速，邯鋼、南鋼、安鋼、武鋼、宣鋼、承鋼等也正在規(guī)劃建設熱帶軋機。如果所有軋機全部建成,產能得到發(fā)揮,則帶鋼產量將很可觀,我國鋼材板帶比低、薄板長期供不應求的狀況將根本改變。軋機的國產化率逐步提高。進入21世紀以后,除熱連軋帶鋼產量大幅度提高、軋機建設快速發(fā)展以外,軋機國產化問題也有了長足進步。目前由國外總承包的項目國產化率普遍達到70 %以上,有的達到90 %。而且一些項目已做到全部國產化,如鞍鋼1700、2150mm軋機、濟鋼1700mm軋機、萊鋼1500mm軋機、新豐1700mm軋機、唐鋼1700mm軋機等,由國內總承包,裝備全部國內設計制造,少量關鍵件在國外自主采購。國內裝

15、備雖然在整體技術水平上與外國先進水平有一定差距,但已達到較高水平,以鞍鋼1700mm軋機為例,其質量水平與其1780mm軋機相差不大。國產裝備的另一優(yōu)勢是價格優(yōu)勢。如引進國外的薄板坯連鑄連軋生產線一般需投資2023億人民幣,但采用國產中等厚度薄板坯僅需1517億人民幣,其產量與國外生產線基本相同。世界最新技術不斷被采用。目前國內已建和在建熱軋生產線中采用了許多最新技術,如半無頭軋制技術,其在國外剛開發(fā)不久,國內已有多條生產線采用或預留 (唐鋼、馬鋼、漣鋼、本鋼、通鋼等)；如高性能控制器,西門子剛推出新一代閉環(huán)工藝與傳動控制器 tdc,國內已有太鋼 1549mm軋機、武鋼2250mm軋機采用,北

16、京科技大學國家軋制中心承擔的萊鋼 1500mm軋機自動化控制系統(tǒng)也采用了該控制器,使我國緊跟國外最先進的技術發(fā)展。事實表明,在采用最新技術方面熱連軋領域已處于國際前沿水平。三、課題主要內容 本課題以鎂合金板材彎曲-軋制為研究對象，通過設計計算，設計一套用于彎曲-軋制復合成形的小型二輥軋機以及軋輥加熱裝置。通過該軋機的軋制，進一步提高鎂合金材料的性能，提高生產鎂合金板材的效率。（1）了解項目意義、項目來源、國內外研究現狀（2）翻譯一篇外文文獻（3）鎂合金彎曲-軋制變形特點的分析 軋輥形狀的的設計 加熱裝置的設計（4）軋機裝置的設計 減速器的設計 傳動裝置的選擇及設計 電動機的選擇 軋機總裝圖的設

17、計（5）鎂合金彎曲-軋制工藝參數的確定 （6）設計論文一份四、課題研究方案 （1）根據所選鎂合金板材的尺寸確定軋輥的輥身、輥徑、輥頭的形狀和尺寸,畫出cad圖，從而為機架的設計提供條件。（2）根據輥徑尺寸查手冊選擇軸承型號，進而設計出合理機架以及加熱方式。（3）根據軋輥、機架的相對位置，設計出連接方式以及減速器，并選擇電動機的型號。（4）通過計算分析出軋制裝置的工藝參數，如軋輥轉速等，達到提高材料性能的效果。五、進度安排2月25日3月17日：查閱資料，文獻翻譯，確定研究方案3月18日6月09日：變形特點，工藝分析，生產線設計6月10日6月16日：撰寫論文6月17日6月23日：準備答辯六、參考文

18、獻 1 趙志業(yè). 金屬塑性變形與軋制原理m.北京：冶金工業(yè)出版.2009，112120.2 劉寶珩. 軋鋼機械設備. 北京：冶金工業(yè)出版社，2009年，113137.3 zhang x m,jiang z y, tieu a k , et al.numerical modeling of the thermal deformation of cvc roll in hot strip rolling.journal of materials processing technology,2008,(130/131):219.4 william l.roberts .hot rolling of stell . new york：marcel dekker，inc .2001年.5 武其儉，劉振璽. 熱軋板帶生產設備的發(fā)展j . 鋼鐵.2011年，35(8) :6769.6 袁康軋鋼車間設計基礎北京：冶金工業(yè)出版社，2009年7月.932.7 陳連生，朱紅一，任吉堂.熱軋薄板生產技術北京：冶金工業(yè)出版社，2006年3月