五辊拉矫机的设计.docx

摘要采用连续铸造方法，可以使全连续和自动化操作成为可能，提高了铸坯质量，减少 了生产工序，降低生产成本，故在大型的钢铁企业中得到广泛地推广应用拉矫机是连 铸机中的一个重要设备，完成了连铸过程中拉坯和矫直两项任务本文介绍了最新连铸技术的发展趋势以及我国小方坯连铸生产技术的现状和发展 情况其主要内容包括：拉矫机的技术要求、类型、特点、组成、机构主要性能参数以 及主要参数的计算、主要零件的设计校核，同时阐述了拉矫机的制造与维护根据其工 作环境和拉矫设备的力能参数，对R5250mm矫机进行结构设计，并对减速机构加以设计 研究，对主要零部件进行受力分析与强度计算关键词：连续铸造拉矫机结构设计强度计算刖a 1第一章绪 论 21.1 国内外连铸机发展的概况 21.1.1国外连铸技术的发展 21.1.2国内连铸技术的发展 31.2连铸技术的优点 41.3拉矫机的概述 41.3.1连铸机类型与特点： 41.3.2拉矫机组成部分 51.3.3技术要求 91.3.4拉矫机存在的问题与改进 91.4小方坯连铸机拉矫设备结构设计 111.4.1小方坯连铸机拉矫设备及主要参数 111.4.2小方坯连铸拉矫机的主要设计参数 12第二章 拉矫机的设计计算 142.1.1铸坯在结晶器内的阻力 142.1.2铸坯通过二冷区的阻力 152.1.3推动铸坯使之完成矫直功的力 172.1.4拉矫机各运动部件的摩擦阻力 172.1.5拉坯总阻力： 192.2装引锭杆时拉车昆受力分析 202.3总效率的确定： 222.4电动机类型的选择与验算 232.4.1电动机额定转速是根据生产机械的要求而选定的。

232.4.2 计算 232.4.3选择电动机： 242.5 拉矫机传动比的分酉己 262.6压下气缸内径的计算： 272.6.1性能要求 272.6.2 计算 282.7拉矫车昆参考的选择 302.8主要零件的设计校核 312.8.1拉矫车昆的受力分析 312.8.2拉矫车昆的强度校核 322.9轴承的选择及寿命校核 37第三章拉矫机的润滑与冷却系统 38第四章 拉矫机的制造、安装与日常维护 394.1拉矫机的制造 394.2拉矫机的安装 394.3拉矫机的维护 40参考文献 40总结 44致谢 44* t —1—刖B本说明书是在设计计算的基础上编写而成，通过本说 明书可以详细了解设计的全过程小方坯连铸技术是现代 钢铁企业的技术支柱要了解这一点势必要关心一下国内 外连铸技术的发展及连铸技术的优缺点本次设计是在德 马克公司小方坯连铸技术的基础上对设备结构进行了适 当的改进，并在计算过程中有合理的假想，而本次设计的 中心任务是对小方坯连铸机的重要部件拉矫机进行设计 计算由于本人能力有限，在设计当中，不免会有失误之 处，望老师，同学们给予指正第一章绪 论1.1 国内外连铸机发展的概况1.1.1国外连铸技术的发展随着钢铁工业的迅猛发展，连铸坯的产量在不断地增 加，连铸工业不断完善，技术不断成熟。

同时， 随着钢 铁技术中的炼钢和轧钢技术的进展及钢铁结构的变化，从 而对产品规格，质量有新的要求，也促进了连铸技术的发 展1.超大型炼钢厂的相继出现引起了炼钢与铸锭工序 之间的突出矛盾为了解决这一矛盾，必须优先发展高效 率的大型连铸机，许多大型钢铁厂，以板材作为主要产品， 大部分采用生产效率很高的连续热带和冷带轧机轧制这 种轧机采用常规的铸锭开坯工艺是唯一可满足的为此， 发展了连铸新技术和新工艺2 .小型钢厂对连铸技术发展的影响小方坯连铸机的发展，促进了小型钢厂的发展以 电炉小方坯连铸机专用轧机的生产工艺，来满足较窄产品 规格的小型钢厂的竞争，又促进了小方坯连铸机的发展采用了小型钢厂连铸工艺后，具有投资少建设快金属收得 率高，能源消耗低，竞争力强等优点3.连铸技术发展的特征(1 ) 连铸机的数量，连铸坯产品的产量和连铸比 在不断地增大2) 连铸钢种不断扩大1.1.2国内连铸技术的发展我国连铸技术起步较早，至今已有四十多年的历史， 但发展缓慢1958年，我国开始研制连铸机，并先后在唐 山钢厂、重庆三钢和上海几家钢厂投产试用成功了小方坯 连铸机，但由于基础技术工作差，工艺研究不深，加上仓 促投产，设备简陋等原因，使这些连铸机投产后不能正常 生产。

我国现有的小方坯连铸机的种类很多，大致可以分 为由德国引进的德马克机型，由意大利引进的达涅利机型 和由美国引进的斯泰尔特克机型，以及某些国产机型完 全引进国外成套设备成主要部件的方坯连铸机约占我国 连铸机总台数的21.5%1. 2连铸技术的优点钢厂采用连铸技术后，具有投资小，见效快，金属收 得率高，能源消耗低，竞争力强等优点具体情况如下：(1) 提高较小收得率(2) 节约能源(3) 提高铸坯质量(4) 有利于实现钢液成型，工艺的机械化和自动化 连铸技术与传统的模铸有着不可比拟的优点，连续铸钢法的一般收得率为93-99% o与传统的横铸开坯相比较， 有着十分明显的经济效果连续铸钢法由于省去了均热，开坯等工序，大量节省 了能源，降低了成本，提高了竞争能力在连铸过程中， 由于钢水凝固时冷却条件较好，从而加大了铸坯的成材 率1. 3拉矫机的概述小方坯连铸机的结构主要由结晶器，结晶器振动装 置，二冷装置，引锭杆跟踪装置，冷床及拉矫机与机械剪 等装置连铸机中拉矫机是一个重要的部分1. 3. 1连铸机类型与特点拉矫机在发展过程中出现过以下几种类型(1) 牌坊式我国早期连铸机的拉矫机大都脱胎于轧钢机，呈 牌坊式。

拉车昆轴承在牌坊窗口中，借丝杠或液压缸升降， 在采用多组拉矫辗时则牌坊连接在一起形成整体机架，但 不利于离线检修2) 钳式钳式结构简单，重量轻，调整开口度方便我国最早 用于板坯连铸机上，由于压力集中，影响拉速提高，未得 到发展，但在国外小方坯连铸机上得到了广泛的采用，对 小方坯而言一次矫直即可，不会影响铸坯质量3) 组合式在小方坯连铸机上，由于多流连铸机的发展，和线外栓修的必要性，标准机架和组合式拉矫机得到发展由 于每对车昆子装在一台标准机架上，这样辗子具有互换性和 通用性，便于生产厂准备零件，也可以根据用户要求用标 准机架组成拉坯机组成矫直机组，特别是对多辗的板坯拉 矫机，标准机架组合机构日益显出优越性1.3.2拉矫机组成部分1.3.2. 1传动系统传动系统主要包括电动机、减速器、齿轮座及万向联 轴器等由连铸的工艺条件决定，在浇铸过程中，要求经 常变更拉坯速度因此，拉矫机应选用调速性能良好的直 流电动机，在个别小断面连铸机上也可采用交流滑差式电 动机为了控制速度的变化还应配备调速发动机通常减速器只有一根输出轴，而拉矫机至少应有两个 以上的拉辗需要传动故在减速器和拉矫机之间可设置齿 轮座，以实现将单轴转动变成多轴（辗）转动。

上下两个拉 矫辗转动方向相反，相邻两个上拉矫辗或两个下拉矫辗转 动方向相同且转动速度相等根据需要，齿轮座也能实现 一些减速实际上，只有拉矫辗较少时才能采用齿轮座， 而当拉矫辗较多时则不宜用齿轮座尤其对多车昆拉矫机， 由于尺寸限制常采用电动机经行星减速器、万向联轴器单 独传动每个拉矫车昆由于拉矫机在工作中，拉矫辗都有较大的调节距离，所 以常采用万向联轴器将拉矫辗和齿轮座（在多辗拉矫机中 为行星减速器）的出轴相连接，以实现在较大倾角下（最大 可达8〜1 0 °，—般小于7 ° ）能比较平稳地传递较大扭矩 1. 3. 2. 1工作系统它主要包括机架、拉矫辗及轴承、压下装置等机架主 要是用于安放和支承拉矫辗及其调整装置的除个别辗数 较少的拉矫机采用钳式与牌坊式联合机架外，其余几乎都 采用牌坊式机架牌坊式机架不但易于安装而且刚性好， 又能承受较大负荷，安装拉矫辗的数目较多过去多用铸 钢制成，近年来采用焊接结构较多，特别是焊接的箱形结 构更适合于机架内部通水冷却拉矫辗一般用45号钢制造，为提高其使用寿命，最 好选用热疲劳强度较高的钢制造-如辂钳钢拉矫辗一般 都采用滚动轴承支承，在个别小型连铸机上也有用滑动轴 承，通过轴承座安装在机架内。

轴承座一端固定，另一端 做成自由端，允许辗子沿轴线胀缩辗身长一般只比铸坯 每边宽出50 100mm,且上下车昆安装要严格平行和对中拉矫车昆有实心和空心两种，以适应外喷水冷却和车昆内通水 冷却的需要拉矫辗的压下与调节机构通常有电动和液压两种只 有个别小型铸机用手动压下螺丝调节电动蜗杆或螺旋传 动压下结构较为复杂，而液压压下结构既简单又可靠，只 须建个液压站根据拉矫机的工作特点用液压压下及调节 较为理想，它在各国得到广泛应用拉矫机是长期在高温条件下连续工作的机械设备，除 机体本身必须具备的强度和刚度条件外，为保证其工作的 可靠性，良好的冷却和充分的润滑也十分必要设备本身 的冷却有两种方法：一是用外部喷水冷却，即外冷法；另 一种是在机架内部和拉矫车昆车昆身内通水冷却，即内冷法 内冷法的冷却水不会喷到铸坯上，尤其在只需冷却设备本 身时，不致降低铸坯的温度起不良作用如在实行多炉连 浇等待换罐时，采用低拉速操作则更有明显的优越性它 的主要问题是，有的零部件加工制造比较困难外冷法则 与其相反至今各国对拉矫辗内冷或外冷尚有不同的看 法润滑有分散和集中两种方式，现代的连铸机特别是大、 中型连铸机都采用集中润滑系统，它能很好的适应生产要 求。

拉矫机应设有必要的防护措施和安垒措施，这点对多 辗拉矫机尤为必要为防止轴承被热铸坯长时间辐射过 热，可在轴承座和铸坯间装上挡热板有的挡热板是用镀 锌钢板包起来的石棉板制成，由于在矫直铸坯过程中，连 铸机弧线拐点处下拉矫辗的矫直反力最大，故应在下辗的 下边装设支承辗，以增加其承载能力同时还可在下支承 车昆的轴承座下安装测力传感器，当矫直反作用力大到一定 程度时可报警，使拉矫机停止运转或液压缸自动卸压，以 防毁坏设备1.3.3技术要求拉矫机在连铸机中起着举足轻重的作用，因此，对 拉矫机有许多技术要求：(1 )能够克服结晶器和二冷装置对铸坯的阻力， 将铸坯拉出2) 拉速要可调，以满足不同铸坯断面对拉速提 出的不同要求，而上引锭杆时需要有较快的速度3) 拉矫辗上下辗之间的开口度要能调整，以便 生成不同程度的铸坯4) 上辗应有足够的压下力，满足拉坯摩擦力和 矫直铸坯的要求，压力要能调节，以适应不同断面的要求， 要防止对铸坯加压过量造成铸坯缺陷并且在开浇时从引 锭杆过渡到铸坯时，压力应迅速转变，以防止将浇温铸坯 压变形.1.3.4拉矫机存在的问题与改进1•引进的拉矫机，上辗在气缸无气压时会自由落下， 上辗与下辗接触，经安装调整，尤其是测量辗面标高和水 平度带来困难。

此次设计中增加了一个安全销支撑上横梁 及传动装置，以便进行测量和调整，当气缸供气时，可把 安全销卸下，挂在机旁2•引进的轴承润滑系统，采用人工分散加油，因流 间距小，机架间隙很小，加油不便，在设计中改为手动集 中润滑，改善了劳动强度3. 拉矫机冷却构件多，每台设备有九对排水管，在4 台连铸机上共有36对排水管，拉矫机下管道太多不利于 维护检修，特别是在北方寒冷地区，应有防冻措施，至少 每个系统的最低点，应设排水阀，冬季遇有停机停水时应 把水放出4. 拉矫机底座开孔太小，氧化铁皮无法排除，当积 累过多时影响下辗的灵活转动5. 当两机架相向运动时，安装在拉矫机的前后机架 中间的隔热板互相碰撞，只好将后机架的前隔板拆去，前 机架的前隔热板对遮蔽高温铸坯的热辐射起重要的作。