大方圆坯连铸机拉矫机的结构特点和设计计算.docx

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1、大方圆坯连铸机拉矫机的构造特点和设计计算杨智军;王欢;王铁男【摘 要】介绍了大方圆坯连铸机拉矫机设备的组成及特点,主要技术参数和设计计算.【期刊名称】中国重型装备【年(卷),期】2023(000)003【总页数】3 页(P12-13,36)【关键词】大方圆坯连铸机;拉矫机;构造特点;设计计算【作 者】杨智军;王欢;王铁男【作者单位】中冶赛迪工程技术股份,重庆 400013;中冶赛迪工程技术股份,重庆 400013;中冶赛迪工程技术股份,重庆 400013【正文语种】中 文【中图分类】TF777拉矫机位于扇形段后面，用于驱动引锭杆进入结晶器和引出铸坯，并将铸坯矫直后， 送入辊道上进展切割。拉矫机

2、是铸坯铸造过程中运送铸坯和引锭杆的最主要的驱动 设备。1 拉矫机构造特点方圆坯连铸机拉矫机主要由机架(焊接件)、驱动辊、从动辊、传动装置、液压缸、隔热罩、管路系统等组成。拉矫机机架承受封闭式通水冷却，避开拉矫机架及传动受热。拉矫机承受上辊驱动、下辊从动的传动方式。框架上安装有导向板，导向板承受耐磨的锡青铜，以供上下辊安装时导向用，下辊和框架之间有调整垫片，用于调整下辊和拉矫机底面的尺寸，上下辊都承受通水冷却用于降低辊子的温度。上辊通过液压缸提升来转变上下辊之间的开口尺寸，上辊和减速机之间承受插入式花键连接，辊子材料为 42CrMo，外表堆焊不锈钢以增加辊子的使用寿命。液压缸带位置传感器可以实现

3、动态轻压下功能，液压缸缸体为水冷构造，通过循环冷却水带走缸体的辐射热量，降低缸体的温度。减速机为螺旋伞齿轮和圆柱齿轮相结合的传动方式，油池润滑，齿轮中心线呈 L 型布置，减小齿轮箱的长度尺寸，箱体为焊接水循环冷却构造，输出齿轮为内花键和上辊的外花键相连接，齿轮箱和拉矫机框架之间设有平衡装置。电机承受变频掌握，电机外壳为水循环冷却构造，降低电机机体的温度。电机功率11 kW。1#3#电机带制动器，首尾拉矫机电机带编码器。为了削减钢坯对拉矫机的热辐射，在拉矫机内设有不锈钢制作的水冷隔热罩。2 拉矫机设备特点(1) 拉矫机承受能快速更换的五机架拉矫机。并预留 2 个机架拉矫机以实现动态轻压下功能。(

4、2) 连续矫直能有效降低铸坯的矫直变形率，减小矫直铸坯的变形应力，有利于改善铸坯外表和内部裂纹缺陷，适于铸坯液芯矫直。(3) 驱动承受上辊传动，沟通变频调速电机(4) 上下辊开口度大小动作由液压缸驱动完成。(5) 拉矫机设有一套完整的由水冷隔热罩和防热罩(板)组成的隔宠保护系统，承受全封闭式通水冷却，避开拉矫机架及传动受热。改善了拉矫机传动的工作环境，提高了机架及传动的寿命。(6) 拉矫机承受集中油气润滑。(7) 拉矫机和前面的铸流导向段之间以及相邻的拉矫机之间设有引锭杆导向架，送引锭杆时防止引锭杆滑落。(8) 拉矫机在安装时水管能自动接通，(9) 拉矫机的上下辊上有圆弧的槽，无论是方坯还是圆

5、坯拉矫机都不用更换。3 拉矫机的设计计算3.1 拉矫机的电机功率计算3.1.1 拉矫机拉坯阻力的计算(1)结晶器阻力 F1 F1=h2(a+b)式中 滑动摩擦系数(0.30.5)，取 =0.4; h结晶器内铸坯的长度，h=70 cm; 钢水密度，=0.007 kg/cm3;a、b分别表示结晶器断面的高和宽，a=32 cm，b=46 cm;F1=10 488 N=10.488 kN(2) 二冷区阻力 F2 F2=RAg(1)式中 R铸机半径，R=1 300 cm; A铸坯断面积，A=3241=1 312 cm2; 二冷区摩擦系数，=0.3; 钢水密度，=0.007 kg/cm3;F2=81.9

6、kN(3) 拉矫机阻力 F3式中 B铸坯宽度，B=41 cm;L 边铸坯边长，L 边=146 cm; L矫直辊到切点辊之间辊距，L=150 cm; s铸坯在矫直温度下的屈服极限，s=12 000 N/cm2;F3=760.91 kN拉矫机拉坯阻力 Fq=F1+F2+F3=689.5 kN 拉矫机拉坯时电机功率N1=Frv/=698.50.02/0.6=23.3 kW3.1.2 送引锭杆时拉矫机的功率输送引锭杆时的传动功率 N2=N0K0式中 K0考虑电压不稳定以及工作环境等因素，取 K0=1.8。其计算公式为:式中 W引锭杆质量，W=7 660 kg; K引锭杆质量系数，K=2; Vmax最大

7、输送引锭杆速度，Vmax=3.5 m/min。N0=14.6 kWN2=N0K0=26.3 kW以上比较可以看出，拉坯时力远远小于送引锭杆时拉矫机辊子受力，故按送引锭杆时拉矫机辊子受力计算电机功率，考虑到最终只有 3 个拉矫机送引锭杆，故取每个电机功率为 11 kW。3.2 减速机的设计及计算拉矫机减速机是用于拉矫机上辊驱动的，功率 11 kW，额定输出转矩 55 000 Nm，输入转速 01 000/2 000 r/min，输出转速 01.83/3.66 r/min，速比546.7。拉矫机的三维效果图如图 1。图 1 拉矫机的三维效果图 Figure 1 Three-dimensional

8、effect drawing of withdrawal straightener4 拉矫机框架的有限元分析计算假设辊子开口度为 500 mm，为了简化计算，建立了包括框架、连接螺柱和横梁等部件的有限元模型，将油缸、活动梁对框架的作用承受力来代替。模型分别承受了 8 对接触对和 4 个连接单元模拟。计算结果见表 1。从表 1 可以看出:(1) 最大应力消灭在螺柱上，最大应力为 239 MPa;(2) 拉矫机框架上的最大应力消灭在焊缝上，当水平载荷为 376 kN(电机 1.5 倍过载)时焊缝上的最大应力为 201 MPa，构造是安全的，满足设计要求。表 1 计算结果 Table 1 Calcu

9、lation result5 完毕语依据大方圆坯连铸机拉矫机的构造和特点，计算了拉矫机的受力和电机的功率。对拉矫机框架的强度进展了有限元分析，并计算出了最大应力及应变的大小和位置， 对于拉矫机构造的设计具有指导作用。参考文献【相关文献】1刘明延，李平，兴家，于登龙，等.板坯连铸机(上).机械工业出版社，1990.2金洪廉，王玉.板坯连铸机驱动装置的设计及争论.冶金设备治理与修理，2023.3杨智军，彭晓华，罗利华，阎建武.天铁方圆坯连铸机的工艺设备设计及特点.重型机械，2023(6).4干勇.现代连铸铸钢有用手册.冶金工业出版社，2023.5林健云，曾炎成，罗廷鉴.连铸拉矫机电动机功率的验算.南方钢铁，2023.