新型鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、    新型鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)設(shè)計(jì)    許春園摘 要：本文綜合考慮目前鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種新型的鑄軋機(jī)同步壓下系統(tǒng)。壓下系統(tǒng)采用電液雙壓下裝置，先雙側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)粗調(diào)輥縫，再利用液壓伺服油缸進(jìn)行同步精確調(diào)整，既能利用粗調(diào)實(shí)現(xiàn)快速壓下，又利用精調(diào)滿足控制精度的要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鑄軋機(jī)輥縫的雙精度調(diào)節(jié)。此壓下系統(tǒng)用一個(gè)液壓缸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)雙側(cè)的壓下螺母，實(shí)現(xiàn)同步微調(diào)輥縫。前后調(diào)節(jié)相對(duì)獨(dú)立、動(dòng)作協(xié)調(diào)。壓下螺母采用主副雙螺母結(jié)構(gòu)，在回調(diào)時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)螺紋回程間隙的補(bǔ)償，進(jìn)一步提高輥縫調(diào)節(jié)的精度。通過(guò)分析比較，新型鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)具有雙精度調(diào)節(jié)、同步性好、操作方

2、便、設(shè)備制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)提高雙輥鑄軋機(jī)的工作性能有一定的實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：雙精度壓下;互無(wú)干涉;同步微調(diào);主副螺母1 緒論雙輥薄帶連鑄技術(shù)是一種近終形的新型短流程薄帶鋼生產(chǎn)技術(shù)，具有巨大的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)潛力，被寄期望為薄板坯連鑄連軋技術(shù)后的下一代生產(chǎn)工藝。目前，雙輥薄帶連鑄在工業(yè)化生產(chǎn)中還有很多技術(shù)瓶頸有待突破，如鑄軋速度的穩(wěn)定性、產(chǎn)品的表面質(zhì)量、薄帶厚度的均勻性等。在鑄軋生產(chǎn)過(guò)程中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的參數(shù)很多。鑄軋力和輥縫調(diào)節(jié)是決定鑄軋過(guò)程能否穩(wěn)定進(jìn)行的兩個(gè)關(guān)鍵動(dòng)態(tài)參數(shù)，其中鑄軋力的變化也是直接影響薄帶內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量的重要因素?？刂畦T軋力和輥縫的精確程度，是導(dǎo)致薄帶厚度不均、漏鋼和鑄帶表面質(zhì)

3、量差等問(wèn)題的直接因素。本文針對(duì)上述生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，深入學(xué)習(xí)雙輥鑄軋關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的鑄輥輥縫壓下技術(shù)進(jìn)行廣泛對(duì)比、細(xì)致研究，設(shè)計(jì)出一個(gè)鑄軋機(jī)同步壓下系統(tǒng)。本新型鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)，相比現(xiàn)有的鑄軋機(jī)壓下裝置的調(diào)整精度有很大提高，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)潔，對(duì)雙輥鑄軋技術(shù)的發(fā)展具有一定的理論指導(dǎo)意義和實(shí)用參考價(jià)值。2 傳統(tǒng)軋機(jī)壓下系統(tǒng)傳統(tǒng)的鑄軋機(jī)大多是利用機(jī)械彈簧來(lái)控制鑄軋力。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，機(jī)械彈簧的彈簧系數(shù)是關(guān)系整個(gè)鑄軋過(guò)程能否穩(wěn)定進(jìn)行的重要因素。假如壓下裝置的機(jī)械彈簧系數(shù)小，在液體鋼水處能平衡鑄軋力，由于已經(jīng)凝固的金屬對(duì)鑄軋輥有較大反作用力，會(huì)使鋼帶的截面形狀產(chǎn)生很大的誤差。相反，假如壓下裝置的機(jī)械彈簧系數(shù)較

4、大，彈簧對(duì)鑄軋力的變化反應(yīng)遲鈍、滯后，這樣就會(huì)使鑄軋力控制不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致薄帶質(zhì)量差甚至出現(xiàn)斷帶現(xiàn)象。西方國(guó)家的一些薄帶鑄軋機(jī)控制輥縫和鑄軋力多采用液壓伺服系統(tǒng)。液壓伺服系統(tǒng)操作特性良好，鑄軋生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定、工作可靠，但液壓伺服系統(tǒng)相比于機(jī)械彈簧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且輥縫是通過(guò)左右兩個(gè)液壓缸分別壓下，相比機(jī)械系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的同步性較差。目前普通軋機(jī)壓下系統(tǒng)多采用雙電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)雙側(cè)壓下螺絲分別壓下。工作過(guò)程中，壓下螺母固定不動(dòng)，壓下螺絲在外力矩作用下旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生軸向位移，與壓下螺絲固定在一起的軸承座也相應(yīng)產(chǎn)生軸向位移，從而達(dá)到調(diào)節(jié)軋輥輥縫的目的。這種情況下，軋輥輥縫的調(diào)節(jié)量取決于壓下螺絲的導(dǎo)程，調(diào)整的幅度大小

5、不容易掌握，也不容易得到較高的調(diào)節(jié)精度。另一方面，左右兩個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓下螺絲單獨(dú)調(diào)整很難保證同步性，導(dǎo)致軋輥軸線傾斜給帶鋼的斷面形狀造成一定誤差。3 新型鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綜合考慮目前軋機(jī)壓下系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，本文按照既能實(shí)現(xiàn)鑄軋輥快速壓下的目的，又能提高輥縫調(diào)節(jié)精度的要求，前期利用auto cad軟件設(shè)計(jì)出新型鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)總體布局方案，再用三維軟件畫出各零件實(shí)體模型，并進(jìn)行虛擬裝配，檢驗(yàn)干涉并修改，最終設(shè)計(jì)出了一種全新的鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有左右輥縫調(diào)節(jié)同步性好、操作方便、可實(shí)現(xiàn)雙精度調(diào)節(jié)、設(shè)備易于加工制造等優(yōu)點(diǎn)。3.1 同步壓下系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理新型同步壓下系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單方便、能實(shí)現(xiàn)雙精度

6、調(diào)節(jié)、機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。輥縫調(diào)節(jié)的第一步是粗調(diào)，利用雙側(cè)同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓下完成，保證了同步性，并實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)啟輥縫。輥縫調(diào)節(jié)的第二步是精調(diào)，由一個(gè)液壓缸帶動(dòng)雙側(cè)壓下螺絲實(shí)現(xiàn)左右同步精確調(diào)整，在輥微調(diào)縫和進(jìn)行小輥縫開(kāi)澆時(shí)主要用精調(diào)。粗調(diào)調(diào)節(jié)過(guò)程和原理：根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)格和要求給輥縫設(shè)定一個(gè)初始數(shù)值，開(kāi)啟電動(dòng)機(jī)1，電動(dòng)機(jī)利用蝸輪蝸桿2、3帶動(dòng)壓下螺絲4轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)液壓缸背壓，與活塞桿固定連接的齒條8在背壓作用下作用于扇形齒輪9，固定住壓下螺母6使其保持不動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓下螺絲與壓下螺母的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。壓下螺絲產(chǎn)生軸向位移并推動(dòng)軸承座10，實(shí)現(xiàn)輥縫快速調(diào)整，也就是粗調(diào)。精調(diào)調(diào)節(jié)過(guò)程和原理：當(dāng)輥縫值

7、接近設(shè)定目標(biāo)值時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，依靠蝸輪蝸桿的自鎖性，實(shí)現(xiàn)壓下螺絲的周向固定，啟動(dòng)液壓缸7，液壓缸的活塞桿推動(dòng)齒條，齒條帶動(dòng)與之相嚙合的兩側(cè)扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，扇形齒輪帶動(dòng)兩側(cè)壓下螺母同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微調(diào)輥縫，即精調(diào)。3.2 主要參數(shù)的選取及結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)3.2.1 主要參數(shù)的選取在新型鑄軋機(jī)壓下系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，參數(shù)的選擇首先要滿足工作強(qiáng)度需求，符合機(jī)械加工工藝要求，并考慮裝配空間和總體制造成本因素。新型壓下系統(tǒng)的主要零件及其參數(shù)：壓下螺絲：選用鋸齒形螺紋，螺距p=3，線數(shù)n=1，外徑d=52;蝸輪蝸桿：選用有自鎖性的單頭漸開(kāi)線型蝸桿（zi）;蝸桿線數(shù)：z1=1;蝸輪齒數(shù)：z2=62;標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=m

8、x=mt=2.5mm。3.2.2 結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)粗壓下結(jié)構(gòu)：電動(dòng)機(jī)與蝸桿之間采用聯(lián)軸器聯(lián)接;蝸輪通過(guò)鍵與壓下螺絲聯(lián)接;壓下螺母安裝在機(jī)架上，與機(jī)架之間使用推力球軸承，實(shí)現(xiàn)螺母的軸向定位。精調(diào)結(jié)構(gòu)：液壓缸直接固定在鑄軋機(jī)機(jī)架上，齒條與活塞桿固定連接在一起，齒條帶動(dòng)的兩個(gè)扇形齒輪與兩側(cè)的壓下螺母采用鍵連接。3.3 關(guān)鍵技術(shù)（1）新型輥縫調(diào)節(jié)裝置粗調(diào)、精調(diào)時(shí)，前后動(dòng)作沒(méi)有干涉、銜接協(xié)調(diào)。本文選用有自鎖性的蝸輪蝸桿傳動(dòng)，又從結(jié)構(gòu)上保證壓下螺母周向可轉(zhuǎn)、軸向固定，解決了粗、精調(diào)銜接問(wèn)題，如圖2所示。（2）左右輥縫同步壓下。用一個(gè)液壓缸同時(shí)推動(dòng)左右兩側(cè)齒條，帶動(dòng)雙側(cè)的壓下螺絲同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輥縫的同步微調(diào)。（3

9、）壓下螺母選用主副雙螺母結(jié)構(gòu)，在螺紋的往返運(yùn)動(dòng)中有效消除了螺紋的回程間隙，大大提高了調(diào)整輥縫的精度。主、副雙螺母和壓下螺絲的螺紋選用鋸齒形牙型。雙螺母中的主螺母發(fā)揮原有螺母的作用，副螺母的螺牙背面與壓下螺絲螺牙的背面緊貼，在螺紋的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終確保副螺母與壓下螺絲螺牙接觸面之間無(wú)縫隙。在副螺母的支撐作用下，主螺母螺牙與壓下螺絲螺牙接觸面始終緊貼在一起，從而使壓下螺絲達(dá)到自平衡，有效消除壓下螺絲回松的缺陷，保證了輥縫調(diào)整的精度，從而提高薄板截面形狀精度。4 結(jié)論本文設(shè)計(jì)了一種新型的鑄軋機(jī)同步壓下系統(tǒng)，可有效克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提高板厚精度。采用先雙側(cè)同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)粗壓下，再利用液壓伺服油缸

10、進(jìn)行同步精確調(diào)整輥縫，雙精度調(diào)節(jié)輥縫，可快捷、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)輥縫達(dá)到要求值。既滿足控制精度，又能快速壓下，以實(shí)現(xiàn)鑄軋機(jī)的穩(wěn)定工作。用可以實(shí)現(xiàn)自鎖的蝸桿傳動(dòng)，采用一個(gè)液壓缸推動(dòng)齒條，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)左右兩側(cè)的壓下螺母，實(shí)現(xiàn)同步微調(diào)輥縫，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本。參考文獻(xiàn)：1趙紅陽(yáng)，胡林，李娜.雙輥薄帶鑄軋技術(shù)的進(jìn)展及熱點(diǎn)問(wèn)題評(píng)述j.鞍鋼技術(shù)，2007，（6）：15.2劉允平，薛培忠，吳衛(wèi)平.雙輥薄帶坯連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)j.上海鋼研，1996，（5）：2432.3曹光明，吳迪，張殿華，等.雙輥薄帶鋼鑄軋機(jī)在線監(jiān)測(cè)及過(guò)程模型的建立j.冶金自動(dòng)化，2007，31（3）：1518.4邸洪雙，鮑培瑋，苗雨川，王國(guó)棟，劉相華.雙輥鑄軋薄帶鋼實(shí)驗(yàn)研究及工藝穩(wěn)定性分析j.東北大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，21（3）：274277.5張友明，杜潤(rùn)生.型鋼精軋機(jī)壓下裝置微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)j.機(jī)械工程師，2004（10）：7072.6王燕，楊雙成.鋁帶可逆熱軋機(jī)電動(dòng)壓下裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算j.有色金屬加工，2003，32（5）：4