連鑄拉矯機(jī)的設(shè)計(jì)

連鑄拉矯機(jī)的設(shè)計(jì)

0國(guó)內(nèi)最大連鑄坯生產(chǎn)為了提高產(chǎn)量，滿足大h鋼的生產(chǎn)需求，鋼鋼集團(tuán)開運(yùn)了大面積的連通性。最大連通性為280mm380mm，年產(chǎn)量為80萬噸。拉矯機(jī)是大方坯連鑄生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備,其設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇直接影響其性能。1拉緊機(jī)結(jié)構(gòu)拉矯機(jī)由以下幾個(gè)部分組成,結(jié)構(gòu)如圖1所示。(1)那就明白了機(jī)架為鉗式,構(gòu)件均為箱形結(jié)構(gòu),內(nèi)部通水冷卻,以防機(jī)體在熱狀態(tài)下變形。(2)驅(qū)動(dòng)程序拉矯機(jī)主傳動(dòng)電機(jī)采用矢量控制型變頻電動(dòng)機(jī),有四象限運(yùn)行功能,適應(yīng)連續(xù)工作、高溫、頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)要求,低速時(shí)轉(zhuǎn)矩平滑,無爬行現(xiàn)象。(3)提高使用壽命技術(shù)輥?zhàn)友b置可分為主動(dòng)輥與從動(dòng)輥。拉矯輥采用熱疲勞強(qiáng)度高的25CrMn4鋼制造,提高了使用壽命。采用自動(dòng)調(diào)以雙排滾子軸承支承,輥?zhàn)又行耐ㄋ鋮s,上下輥安裝要求嚴(yán)格,保證平行和對(duì)中。(4)熱壓調(diào)節(jié)為了解決拉矯機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于高溫輻射下,其構(gòu)件將發(fā)生高溫蠕變。該設(shè)備使用了大量的水冷構(gòu)件。上、下橫梁、拉桿及輥?zhàn)佣疾捎脙?nèi)部通水冷卻,傳動(dòng)系統(tǒng)也采取了防熱措施。壓下裝置由一個(gè)可繞固定軸擺動(dòng)的框架和一個(gè)固定在框架頂端的液壓缸組成,壓力分冷壓和熱壓兩種:冷壓用于各流拉矯機(jī)傳動(dòng)輥壓下缸送裝引錠桿和用引錠桿拉坯,為液壓室內(nèi)機(jī)側(cè)手動(dòng)調(diào)節(jié);熱壓用于拉矯機(jī)傳動(dòng)輥壓下缸連續(xù)鑄造拉坯,可機(jī)側(cè)手動(dòng)調(diào)節(jié),也可在主控室內(nèi)遠(yuǎn)程電動(dòng)調(diào)節(jié)并監(jiān)視,具有備用的調(diào)壓回路。為了防止由于管路泄漏造成事故,設(shè)置旁路安全閥裝置,保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。(5)高溫下不易潤(rùn)滑拉矯機(jī)處于高溫、潮濕的惡劣環(huán)境下,干油在高溫下會(huì)很快碳化,根本不能起潤(rùn)滑作用。因此本設(shè)備采用了具有國(guó)際先進(jìn)水平的德國(guó)萊伯斯油氣潤(rùn)滑技術(shù)用于軸承和鏈潤(rùn)滑。2拉坯阻力的計(jì)算拉矯機(jī)的設(shè)計(jì)主要是計(jì)算拉坯力,如圖2所示。從弧形鑄機(jī)的輥列中拉出鑄坯所受到的阻力(包括幫助拉坯的下滑力),統(tǒng)稱為拉坯阻力,拉坯阻力是設(shè)計(jì)鑄機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本依據(jù),包括結(jié)晶器內(nèi)的阻力、二次支撐裝置的阻力、鑄坯矯直阻力、鑄坯自重下滑力和其它阻力。2.1造安裝精度、變形條件及振動(dòng)方式的確定鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的阻力主要包含鑄坯與結(jié)晶器內(nèi)壁的粘結(jié)力和鑄坯運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力兩部分,該阻力的大小與結(jié)晶器的內(nèi)腔尺寸、制造安裝精度、變形情況、潤(rùn)滑條件及振動(dòng)方式有關(guān),按式(1)計(jì)算。F1=9.8μγ(Bmax+D)h2002×10-3=11093N(1)式中,μ為結(jié)晶器銅壁和熱坯之間的摩擦系數(shù),μ=0.5;γ為鋼水的密度,7.0g/cm3;Bmax=38cm;D為結(jié)晶器厚度,D=28cm;h0為結(jié)晶器液面至下口的垂直距離,h0=70cm。2.2鑄坯冷縮阻力阻力F2包括:鑄坯坯殼與二次支撐裝置夾輥間及夾輥軸承中的摩擦阻力,鑄坯“鼓肚”或冷卻不均勻引起鑄坯變形以及鑄坯冷縮時(shí)產(chǎn)生的阻力等。該阻力可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。F2=KS×9.8=125126N(2)式中,K為系數(shù),K=12kg/cm3;S為在二次冷卻支承裝置內(nèi)的鑄坯斷面積,S=28cm×38cm。2.3為避免接近當(dāng)鑄坯通過矯直區(qū)時(shí)受到矯直力的計(jì)算方法如下。(1)矯直輥與鑄坯間的滑動(dòng)溫度3g1在正常拉坯條件下,鑄坯所受的矯直力對(duì)拉坯產(chǎn)生兩方面的阻力,一是矯直力在矯直輥處引起的摩擦阻力,二是矯直力在鑄坯運(yùn)動(dòng)方向所產(chǎn)生的矯直阻力。F31=∑i=1n(μ1+cos?i)ZDKF31=∑i=1n(μ1+cos?i)ΖDΚ(3)式中,n為矯直輥數(shù);μ1為矯直輥與鑄坯間的滾動(dòng)摩擦系數(shù),μ1=0.024～0.03;θi為i號(hào)矯直輥與鑄機(jī)水平中心線的夾角;θ1=72.6264°,θ2=84.0856°,θ3=90°;ZDK為液壓缸加在矯直輥上的壓力,ZDK=490000N。將各值代入式(3)得F31max=211505N(2)確定滾動(dòng)軸承中三種設(shè)置F32=∑i=1nμ1PiF32=∑i=1nμ1Ρi(4)式中,n為矯直輥數(shù),n=3;μ1為矯直輥與鑄坯間的滾動(dòng)摩擦系數(shù),μ1=0.024～0.03;Pi為i號(hào)矯直輥上的矯直反力,Pi=BD24Ls×σS=Ρi=BD24Ls×σS=270335N。將Ls=135cm,σs=500MPa,B=38cm,D=28cm各值代入式(4)得F32max=8110,N。F3=F31max+F32max=219615N2.4諸力對(duì)o點(diǎn)風(fēng)力的平衡在二次冷卻區(qū)內(nèi)的鑄坯因其自重而下滑,這有助于拉坯。根據(jù)諸力對(duì)o點(diǎn)力矩的平衡條件,鑄坯自重產(chǎn)生的下滑力F4為F4=667R3?r3R+rBγ×9.8=94038NF4=667R3-r3R+rBγ×9.8=94038Ν(5)2.5阻力之和其他阻力主要包括切割阻力和有關(guān)的輥道阻力,計(jì)算時(shí)可按各種阻力之和的10%選取。綜上所述,在正常拉坯條件下,從結(jié)晶器拉出至鑄坯被切斷為止,總的拉坯阻力F為F=F1+F2+F3-F4+F5=287944N3拉橋機(jī)機(jī)槍的功率確定3.1拉坯阻力公式N1=Fvp61200η=5.2Ν1=Fvp61200η=5.2kW(6)式中,F為拉坯阻力,N;υp為最大拉速,υp=1m/min;η為總效率,η=90%由于受力不同,速度不同,傳動(dòng)輥在拉坯時(shí)的功率和送引錠桿時(shí)的功率是不同的,應(yīng)分別計(jì)算,最后取計(jì)算的最大值作為選擇電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。3.2電機(jī)功率的計(jì)算N2=Pcvd61200η=7.7Ν2=Ρcvd61200η=7.7kW(7)式中,Pc為送引錠桿的阻力,包括傳動(dòng)輥的摩擦力、引錠桿自重產(chǎn)生的下滑力、引錠桿自重產(chǎn)生的摩擦力;Pc=106036N;υd為送引錠桿的最大速度,υd=4m/min;η為總功率,η=90%。以上計(jì)算均為正常拉坯和正常送引錠桿時(shí)所需的電機(jī)功率。如果考慮到事故狀態(tài),F事故(拉坯阻力)=3F,則N1′=3N1,3輥傳動(dòng),則每輥電機(jī)功率為5.2kW;考慮到送引錠桿需要點(diǎn)動(dòng)控制,則N2′=2N2,3輥傳動(dòng),則每輥電機(jī)功率為5.1kW。由于現(xiàn)場(chǎng)還有許多未知因素,因此該拉矯機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率值取為6.6kW,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)100r/min/1000r/min/2000r/min;拉坯時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在額定基礎(chǔ)上往下調(diào)(恒轉(zhuǎn)矩);送引錠桿時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)在額定基礎(chǔ)上上調(diào)(恒功率)。4拉緊器直段的主要參數(shù)的確定現(xiàn)代大方坯連鑄機(jī)大部分采用帶液相進(jìn)行矯直,為了保證鑄坯質(zhì)量,防止鑄坯內(nèi)裂,采用的主要方法是多點(diǎn)矯直技術(shù)。4.1初定基本半徑的計(jì)算連鑄機(jī)的基本半徑主要與鑄坯厚度有關(guān),根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般合金鋼大方坯取鑄坯厚度的40～50倍作為基本半徑。也可用下式計(jì)算初定基本半徑。R=(12～14)a0.8S0.3υ0.3(10)式中,R為初定基本半徑,計(jì)算結(jié)果可取為50的整倍數(shù),mm;a為鑄坯厚度,a=280mm;S為鋼種系數(shù),普碳鋼S=1,高碳鋼S=2,低合金鋼S=3;υ為拉坯速度,υ=1000mm/min。4.2多點(diǎn)矯直或比實(shí)際矯直為使大方坯連鑄機(jī)在拉矯過程中的矯直變形率降低到<0.1%甚至<0.05%,需采取多點(diǎn)矯直。εmax=D?2S2R?D×100%εmax=D-2S2R-D×100%(9)式中,S為坯殼厚度,0.115m(S取矯直區(qū)內(nèi)的平均值)。計(jì)算結(jié)果εmax=0.211>0.1～0.2%,因此應(yīng)進(jìn)行多點(diǎn)矯直。4.3為0.1%的產(chǎn)品假設(shè)n=εmax/ε′×100%=2.11次(10)式中,ε′=0.1%按產(chǎn)品假設(shè)每次的變形率<0.1%是可以滿足要求的。計(jì)算結(jié)果應(yīng)分3次進(jìn)行矯直,每次的變形率為0.065%左右。4.4矯直點(diǎn)內(nèi)鑄坯厚度2s-R=Rx?1(D?2S)?ε(2Rx?1?D)(D?S)(D?2S)?ε(2Rx?1?D)(11)R=Rx-1(D-2S)-ε(2Rx-1-D)(D-S)(D-2S)-ε(2Rx-1-D)(11)式中,ε為矯直點(diǎn)處坯殼的變形率,取0.065%;S為矯直區(qū)內(nèi)凝固坯殼厚度,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,取S=0.110～0.120m;D為鑄坯厚度,D=0.28m。將上述值代入式(11),得R1=16.256m,取R1=16mR2=31.714m,取R2=31mR3=∞5溫多塵施工(1)采用了國(guó)際先進(jìn)的鉗式結(jié)構(gòu),重量輕,使用、調(diào)整、維修方便;(2)拉矯機(jī)主傳動(dòng)減速機(jī)采用螺旋傘齒輪行星減速機(jī),采用外殼和內(nèi)部同時(shí)冷卻新工藝,以適應(yīng)高溫多塵的工作環(huán)境;(3)三點(diǎn)矯直,鑄坯經(jīng)拉矯機(jī)后,不會(huì)產(chǎn)生表面裂紋和內(nèi)部裂紋;(4)選用了德國(guó)萊伯斯油氣潤(rùn)滑技術(shù),減少設(shè)備的故障率,大幅度提高軸承的使用壽命;(5)主傳動(dòng)系統(tǒng)采用立式安裝電機(jī)和防熱措施,富有新意,得當(dāng)合理,效果顯著;(6)機(jī)架布置安裝方便,檢修容易,對(duì)弧準(zhǔn)確。更換備品時(shí),只須打出定位銷軸和拆開