四辊不可逆铝板冷轧机毕业论文目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 铝及其合金的轧制工艺及设备21.2.1 铝及其合金板、带、箔材21.2.2 铝及其合金的轧制工艺简述21.2.3 铝及其合金的轧制设备31.2.4 冷轧机型式的选择41.3 本章小结6第2章 轧机轧辊72.1 轧机工作辊的基本参数72.1.1 工作辊辊身的长度和直径72.1.2 工作辊辊径的长度和直径72.1.3 工作辊轧辊头的长度和直径82.2 轧机支撑辊的基本参数92.2.1 支撑辊的辊身长度和直径92.2.2 支承辊辊径直径和长度92.3 轧辊的挠度的公式推导102.3.1 工作辊相应挠度的公式推导102.3.2 支承辊相应挠度的公式推导112.3.3 轧辊辊身中部与边部压力差值的确定132.3.4 轧辊挠度的计算过程142.4 轧辊的校核162.5 本章小结18第3章 轧机的力能参数193.1 轧制工艺规程的设计193.1.1 轧制材料的确定193.1.2 轧制道次的确定193.1.3 轧制速度的选取193.1.4 平均单位压力和总轧制压力193.2 轧制力距和轧制功率的计算213.2.1 轧制力距的计算213.2.2 轧制功率的计算233.3 本章小结24第4章 轧机机架的设计254.1 机架的结构254.2 轧机机架尺寸参数的确定254.2.1 窗口宽度的确定264.2.2 窗口高度的确定274.2.3 机架立柱断面的确定274.3 ANSYS 有限元法274.3.1 有限元法简介274.3.2 ANSYS 功能简介294.3.3 ANSYS 分析的基本过程314.4 轧机机架的校核324.4.1 轧机机架的材料和受力分析324.4.2 轧机机架的网格划分334.4.3 施加载荷及约束334.4.4 轧机机架的结果分析344.5 本章小结38第5章 轧机工作机座的其他部分395.1 轧辊轴承395.1.1 轧辊轴承的特点395.1.2 轴承组件的装配要求395.1.3 四列圆柱滚子轴承的寿命计算395.2 液压压下装置415.2.1 液压压下装置的特点415.2.2 液压压下装置的基本类型425.2.3 液压压下装置的控制方式435.2.4 液压压下油缸的选择435.3 轧制线调整装置445.4 液压平衡装置445.4.1 四辊轧机上轧辊平衡装置的特点455.4.2 平衡装置的型式455.5 液压弯辊装置455.6 主接轴结构475.7 本章小结48第6章 轧机的动力及传动机构496.1 轧机的主电机选择496.2 主减速器的选择496.3 齿轮机座496.3.1 齿轮机座的结构496.3.2 齿轮机座的轴承506.3.3 润滑及密封516.3.4 轮齿形式516.4 连接轴516.5 本章小结51结论53参考文献55致谢57附录1 开题报告59附录2 文献综述69附录3 外文翻译79III第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题背景中国的铝板带轧制工业始于1919年9月，上海益泰信记铝器厂用二辊小轧机轧制小铝片。真正的铝板带轧制是在新中国成立后发展起来的，1956年11月6日中国第一家大型综合铝业生产企业-东北轻合金有限责任公司（当时工厂代号为101厂）在苏联的援助下建成投产，开创了中国现代化铝板带轧制工业的先河，从此中国有了现代化的铝轧制企业。建国以后，中国大地上的铝轧制企业如雨后春笋般茁壮成长起来。1983年一重为西南铝业有限责任公司设计制造了中国首台360/1000mm1400mm四辊不可逆式冷轧机，轧制速度可达600m/min，产品最薄厚度为0.2mm，板厚偏差为0.005mm。具有液压AGC系统、X射线测厚仪、轧制油板式精密过滤、可控硅供电、开卷机自动对中、快速换辊、自动灭火系统等。该技术水平基本与20世纪70年代中期的国际水平相当。该机于1986年10月正式投产1。2004年中色科技股份有限公司设计了的中国首台2050mm六辊不可逆冷轧机，该机的主要参数见下表1，与日本日立公司引进平辊六辊轧机相比，它的最大轧制速度低40%，主电机功率低25%，产品最薄厚度却小一倍，最大轧制力也高25%2。 表1-1 中国自行设计的六辊不可逆式铝带冷轧机参数规格/mm480/13502050最大轧制速度/(m.min-1)900主电机功率/Kw21500最大轧制力/N20000来料最大厚度/mm12产品最薄厚度/mm0.2带卷最大外径/mm2500带卷最小外径/mm665目前世界上，典型的现代化大型冷轧机当属德国SMSDemag公司的三机架冷轧机组，最高轧制速度1524m/min，板宽2030mm,成品厚度公差0.0038mm,设计能力300kt/a，仅用于铝罐毛料薄板的生产。世界上最先进的铝板带冷轧机的轧制速度可达到2400mm/min，意大利可米塔尔铝业公司扩建了一台由奥钢联提供的四辊冷轧机，为工厂的铝箔轧机提供毛料，这台冷轧机中了当前铝带冷轧的各种先进技术，实质上是一台万能冷轧机，生产的产品范围广。 1.2 铝及其合金的轧制工艺及设备1.2.1 铝及其合金板、带、箔材铝及其合金产品是轻有色金属轧材的代表产品。按其厚度的不同，可以分为板、带、箔三种。见表1-2表1-2 铝合金轧材的分类轧材品种尺寸 mm厚度宽度长度热轧厚板5605002500200010000特厚板80以上5002500200010000冷轧薄板0.34.05002500200010000箔材0.0050.2510001.2.2 铝及其合金的轧制工艺简述常见的铝及其合金的生产流程包括铝锭铣面、铝锭蚀洗、包铝、加热、热轧、预先退火、冷轧、中间退火、预剪、成品退火、淬火、人工时效、精整、涂油包装等工序。 与一般的轧钢工艺相比，铝及其合金板、带的生产流程有以下特点：1）铝锭要经过铣面（纯铝板锭除外），以清除表面缺陷，一般每边铣去812mm;2)由于铝锭铣面表面有润滑油脂，因而铣面后，铝锭需要去油，可在苛性钠槽中蚀洗，在硝酸槽中中和，然后进行水洗；3）纯铝具有耐腐蚀的特点，硬铝板强度高，但不耐腐蚀，因而硬铝铸锭在热轧加热前要包覆一层厚度为1020mm的纯铝板，这样可以提高硬铝板的耐蚀性，为防止热轧裂边，铸锭侧面也需要包铝；4）加热后的铝锭，由于晶粒较大，在安排热轧的压下规程时，前几道必须采用小压下量轧制，通常压缩率控制在510%；此外，热轧温度也较低（500以下）；5）铝板表面划伤处对应力集中很敏感，故从热轧开始，各工序必须采取措施，防止铝板表面划伤。6）在有的大型铝加工厂，采用中温轧制工艺，铝带经热轧后不必卷取，直接送到冷轧机去温轧，这样可以简化工艺流程，降低生产成本；7）为提高硬铝合金的机械性能，铝合金板材在冷轧后要进行淬火、自然时效和人工时效等工艺处理；8）某些热轧后的特厚板和冷轧后的特薄板要进行张力矫正；9）轧制铝箔时，需要合卷和分卷。1.2.3 铝及其合金的轧制设备常用的铝及其合金的轧制设备如下：热轧设备、冷轧设备、剪切设备、退火设备、酸洗设备、铝箔的合卷和分卷设备、铝锭铣面设备。其中典型的冷轧设备如下图1-1 图1-1 铝板冷轧机组生产流程图1-卸卷机；2-卷取机； 3-液压剪； 4-轧机工作机座； 5-导辊； 6-引料器； 7-直头机； 8-开卷机； 9-送料车冷轧机组的生产流程是：送料车将带卷运至直头机的双锥式开卷机上，带卷直头后，用引料器将带卷端头引出，经液压剪切头后送轧机轧制。当一卷料快轧到尾部时，轧机停车，用液压剪切尾，并将尾部喂入另一卷取机之钳口，然后进行轧制。1.2.4 冷轧机型式的选择常用的冷轧机的结构形式有二辊、四辊及多辊。按轧机操作方式有可逆式和不可逆式两种。选择冷轧机型式除一般原则，还可根据生产特点、轧制工艺要求、轧机结构特点等进行3。常用的冷轧机的各种型式如图1-2所示。 2辊轧机 4辊轧机 6辊轧机 20辊轧机 6辊轧机 12辊轧机图1-2 常用冷轧机的各种型式1、按生产特点选择机型 冷轧机按生产特点，通常分为：1）块式生产的板材轧机，目前按大多数中小加工厂仍采用这种二辊不可逆轧机，则面临着设备改造与更新的迫切任务。只有少数工厂采用二辊及四辊可逆轧机；2）带式生产的带材轧机，一般采用四辊轧机，产量大品种较单一时采用冷连轧机，窄带材低速轧制也采用二辊轧机；3）箔材轧机，通常采用工作辊小的四辊及多辊轧机；4）平整轧机，也属精轧机，压下量很小，用于带材的平整和抛光，一般采用辊径较大，速度较低及功率较小的二辊轧机。2、按工艺要求选择机型 冷轧机按工艺要求又可分为冷粗轧机、中轧机及精轧机三类，实现轧机专业化。从机型上既可以选择二辊和四辊，但粗轧机一般采用二辊，精轧机采用四辊或多辊轧机。对于产品较单一，产量较大的现代化加工厂，粗、中、精轧也有在一台轧机上完成的，为一机多用的冷轧机。近几年有少部分厂已经引进了这种现代化的冷轧机。国外普遍对冷轧机进行现代化技术改造。如铜及铜合金一般粗轧机，采用单机架四辊可逆或不可逆轧机；两机架四辊不可逆冷轧；三机架二辊连轧机。精轧多种机型，大多采用四辊可逆、12辊及20辊轧机。铝及铝合金，普遍采用36台四辊连轧。铝箔轧制，因塑形好、抗力低，轧制过程易断带不宜连轧，因此普遍采用单机不可逆式四辊轧机生产。轧机的操作方式主要根据品种、产量多少考虑。小批量及多品种常采用不可逆及单机架冷轧机；大批量及品种单一常采用可逆及连续式的高速轧机。一般在满足产品品种及规格、产品质量要求时，宜优先选择辊数少的轧机。3、四辊冷轧机 四辊轧机有工作辊传动和支承辊传动两种方式。工作辊传动的四辊轧机，其辊径较大咬入能力较强，可增大压下量提高生产率，但工作辊受扭转强度限制，使其直径不能继续减少，以至轧出的最小厚度受限，因此，出现了支承辊传动的四辊轧机。采用支承辊传动其优点：可承受较大的扭矩、工作辊小有利于轧制更薄的产品，工作辊无接轴，换辊方便，而且其直径可在一定范围内变化，以适应轧制的要求。但工作辊和支承辊之间易出现打滑，而且工作辊在水平方向有较大的侧向弯曲，影响轧制精度。轧机的工作制度按操作方式分为不可逆式和可逆式4。可逆式间歇时间短，生产效率高。但每改变一次轧制方向都必须调整压下、前后张力、工艺润滑及辊型等条件，才能轧出厚薄均匀及表面平直的带材。而且调整时速度难以提高，轧制条件难以保持稳定，人工操作影响更大。此外，轧机的结构复杂，造价较高。适于轧制时间较短，在同一台轧机上连续轧制多道次时采用。相反，