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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：R12m大方坯拉矫机学生姓名：学 号：0604103615专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机06-8班指导教师： R 12大方坯拉矫机摘 要本次设计的是大方坯拉矫机，拉矫机是连铸机中的一个重要设备之一，其主要作肜是拉出和矫直铸坯，本文的设计首先介绍了拉矫机的发展和设计方案的分析 、比较、确定以及深入计算，其次是对主要设计参数进行了选择和确定，采用连续铸造方法，可以使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应用。还对部分的部件进行了强度校核，最后提出了对设备的安装，维护的要求，
2、以及作出了经济分析。利用ANSYS进行有限元分析，较为直观的观察到其各处受应力，产生应变，位移等情况。本设计说明书在编写的时候参考了一些相关的资料和手册，所采用的零件和材料全为国产化，以便降低制造成本和维修费用。同时在符合国标的前提下，有利于和大家共同分析和交流，展示我国连铸发展情况。关键词：拉矫机 矫直 连铸 拉坯速度ABSTRACTThis is Bloom straightening machine，Straightening withdrawal machine is important in continuous casting machine Its main effect is
3、stretching and straightening the casting introduced the development of strengthening withdrawal machine and analysis, comparison and decision of design plans, then selected the main design parameters, verified the strength of main part like rollers etc. Three-dimensional modeling with Solid Edge , A
4、NSYS finite element analysis ,more intuitive to observe its stress and strain are everywhere , displacement, etc. This article refers to some related materials and manuals All of parts and materials are manufactured in our country .this can reduce the cost of manufacture and repaired .Based on the n
5、ational standard, its benefited to analysis and exchange with others.Keywords：Straightening machine straightening casting Casting speed目 录R 12大方坯拉矫机I摘 要IABSTRACTII第一章绪论- 1 -1.1连铸的发展概况- 1 -1.2拉矫机的介绍 - 2 -1.2.1拉矫机的作用和特点- 2 -1.2.2拉矫机工作原理- 3 -1.3连续铸钢- 3 -1.4连续铸钢的优越性- 3 -1.5连铸设备- 4 -1.5.1引锭杆- 5 -1.5.2引锭杆
6、的结构- 6 -1.5.3脱锭及引锭杆存放- 9 -第二章 拉坯矫直设备- 10 -2.1概述- 10 -2.2拉矫机的矫直方法- 11 -2.2.1单点矫直- 11 -2.2.2多点矫直- 12 -2.2.3渐进矫直- 12 -2.2.4连续矫直- 12 -2.3拉矫机结构的比较- 13 -2.3.1挠性引锭杆用拉矫机- 13 -2.3.2下辊传动的拉矫机的优点是:- 16 -2.3.3多点矫直或连续矫直的拉矫机- 17 -2.4矫直力学模型的建立- 18 -2.5拉矫机的工作要求- 21 -2.6拉矫机的结构要求- 21 -第三章 拉矫机设计计算- 24 -3.1拉矫机有关参数：- 24
7、-3.2拉坯阻力的计算- 24 -3.2.1铸坯在结晶器内的阻力- 24 -3.2.2铸坯的矫直力- 25 -3.2.3矫直力在铸坯运动方向上所产生的矫直阻力- 25 -3.2.4铸坯的自重下滑力- 28 -3.2.5辊子的旋转阻力- 28 -3.2.6装引锭杆时拉辊的受力- 30 -3.2.7电动机的选择及其它传动件的选择- 31 -3.3矫直辊的强度计算- 31 -3.3.1传动辊强度计算- 32 -3.4传动链的计算- 35 -第四章 设备的安装、润滑及维护- 38 -4.1设备的安装：- 38 -4.2设备的安装顺序- 38 -4.3扇形段底座检验- 39 -4.3.1扇形段的调试-
8、39 -4.4引锭装置的使用和检查- 40 -4.5设备的润滑- 40 -4.6设备的维护- 41 -结束语- 43 -参考文献- 44 -附录- 45 -第一章绪论1.1连铸的发展概况早在100多年，人们就出了连续铸钢的问题，也曾做出了各种尝试，其中英国的贝赛麦对钢做了反复的实验，终因当时的科学技术水平较低，限制了连续铸钢的成功。直到本世纪五十年代才作为一种新技术开始在钢铁生产中得到应用。由于连铸有着能从钢水一次直接浇铸成功的巨大优越性，很快得到了迅速发展与推广。统计到1955年，全世界共建成连铸机22台，年总生产能力约为38万t。到1975年，国外已拥有各种类型连铸机的总台数已达651台，
9、年总生产量约为1.76亿t。仅仅20年时间，国外连铸机台数增加近29倍，生产能力增加460倍。尽管近几年世界几个产钢国家的粗钢产量增加很慢，多数国家还所下降，但总的连铸坯与粗钢生产量的比例（统称为连铸比）却不断在增加。从1975年到1985年间这短短的十年时间中，全世界连铸坯生产量又增加了3倍，发展速度相当可观。见统计表1-1如下：表1-1全世界连铸比发展概况年份连铸机台数台生产能力万t/a粗钢产量万t/a连铸坯产量万t/a连铸比%1955197519801982198522651102011313800001760000300900064630717707170085001950022541
10、3556313.127.239.249.6连续铸钢是把钢水直接连续的浇铸成钢坯的新工艺。由于省去了用初轧机开坯的工序，因而使生产成本降低，提高了钢水的成材率。1993年容汉斯开发了结晶振动系统，从而奠定了工业大规模采用连铸工艺的基础。至八十年代，连铸技术日臻完善，一个国家的连铸技术的水平已成为衡量其钢铁工业现代化程度的标志。到1987年底，全世界拥有各种型号连铸机1396台，4128流。其中小方坯连铸机696台，2249流，大方坯连铸机353台，1291流；板坯连铸机347台，543流。连铸机机型大致经历了立式立弯式弧形椭圆型四个发展阶段。近年来，多点弯曲和多点矫直的弧形连铸机和超低头连铸机有
11、优先发展的趋势，立式连铸机有相对减少的趋势。近几年来，多点矫直的弧形连铸机与水平连铸机的比例有所增加，薄板坯连铸，连铸连轧技术处于研究发展阶段。1.2拉矫机的介绍在没有拉矫机之前，人们为了获得平直的板带产品，设计了各种各样的矫直机械，对于稍厚一些的板带采用多辊矫直，如19辊、21辊、23辊矫直机使板带反复弯曲变形，最终获得较为平直的板带。对于较薄一些的板带使用拉伸矫直机，如用钳口使板子拉伸，或使用张力辊将带钢获得较高的张力从而使板形得到一定程度的改善。拉矫技术是在拉伸矫直机和辊式矫直基础上发展起来的。综合了两者的优点而又克服了部分局限性，成为带钢矫直最常用的方法。1.2.1拉矫机的作用和特点拉
12、矫机是拉伸弯曲矫直机的简称，其主要由发挥拉伸作用的前后张紧辊、发挥弯曲作用的弯曲辊组、发挥矫直作用的矫直辊系组成的。拉矫工序的主要功能有两大方面：一是改善板形，通过使带钢拉伸并且进行弯曲矫直之后，可以部分消除带钢的边浪、中浪等浪形和C形弯曲、L形弯曲，从而改善了带钢的平直度。二是改善加工性能，通过拉伸弯曲作用与光整一样会使带钢在后续的变形时减轻或不再有屈服平台，从而产生均匀变形，提高加工性能。拉矫机比传统的矫直方法有一系列优越性。与传动的辊式矫直机相比，其结构紧凑，重量轻，维修方便，操作容易。与传动的拉伸式矫直机相比，给带钢施加的张力小，不会断带，也不会影响带材质量，能耗也较小。因而拉矫机广泛
13、应用于镀锌、彩涂、连退、酸洗等连续生产线，矫正厚度范围为0.26.0mm，一般工作速度为30700m/min。1.2.2拉矫机工作原理拉矫机拉矫机之所以能使带钢的板形改善其实质是原来纤维长短不一的带钢在高张力和弯曲辊的作用下产生弹性和塑性变形，变形后原来长纤维和短纤维的长度基本趋于一致而实现的。如果带钢的总变形量足够大，足以使原来处于浪形处的长纤维也开始产生塑性变形，就能起到改善板形的作用。在这种情况下，对于长短不等的纤维而言，其弹性变形量是基本相同的，不同的是塑性变形量。在同时受到拉伸作用时，短纤维的塑性变形量大，因而在变形结束张力除去后长度伸长较多，长纤维的塑性变形量小，外力除去后长度伸长
14、较少，这样就使长短纤维的长度趋于一致，使浪形改善。的工作原理。1.3连续铸钢连续铸钢生产所用的设备实际上是包括在连铸作业上的一整套机械设备。通常可分为主体设备和辅助设备两大部分。主体设备包括有：浇铸设备-盛钢桶运载设备，中间罐及小车或旋转台；结晶器及其振动装置，二次冷却支导装置，如在弧形连铸设备中采用直结晶器时，需设置顶弯装置；拉坯矫直设备-拉矫机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭存放装置；切割设备-火焰切割机与机械剪切机。辅助设备主要包括：出坯及精整设备-辊道、拉（推）钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺性设备-中间罐烘烤装置、吹氩装置，脱气装置、保护渣供给与结晶器润滑装置等；自动控制与测量仪表-结晶
15、器液面测量与显示系统、过程控制计算机测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统.1.4连续铸钢的优越性连续铸钢的迅速发展之所以会替代模锻开坯法，主要是他在技术经济方面具有如下诸多的优越性。（1）简化生产钢坯的工艺流程，节省大量投资。连铸铸钢可直接从钢水浇注成钢坯，省去了脱锭、整模、均热、开坯等一系列工序和设备。（2）节省大量能源。近年来，世界性能源危机有增无减，各国对降低能耗都十分重视，连续铸钢对节省能源及其明显的效果。据日本资料介绍，钢的连铸能耗仅为模铸开坯法的20.8%-13.5%。国际钢铁协会技术委员会对109个钢铁企业调查结果表明，每吨钢坯可节省能源相当于20-50kg标准煤(我国通常在5
16、0-90kg标准煤)。若热送新工艺，还可以节省5kg左右的标准煤。（3）提高了金属收得率和成材率。连铸法的钢水收得率一般为96%-99%，与传统的模铸开坯法比较，生产镇静钢时收得率可提高15%左右，生产半镇静钢，沸腾钢时可提高7-10%，经济效益是十分明显的。（4）连铸将生产钢坯的许多工序，统一到一个整机上进行这样为实现连铸生产和采用计算机自动控制创造了有利条件，从根本上改变了工人的高温、多尘环境中工作的不良状况，极大地改善了劳动条件，可提高劳动生产率近30%。（5）提高了铸坯质量。采用连铸方法可以合理地调节铸坯的冷却条件，实现比较合理的冷却速度，使铸坯结晶过程稳定。内部组织致密，非金属夹杂总
17、是比同种钢锭低20%左右。化学成分偏析及低倍组织缺陷等都减少了。还提高了金属的机械性能，改善了连铸坯的质量。尽管连续铸钢是一项先进的新技术，新设备，且发展很快。但是目前还存在一些问题：连铸工艺对钢水的要求比较高，无论是化学成分，钢水温度，还是对炼钢炉出钢时阐与连铸机配合，都有严格的要求；在实行多炉连浇的生产条件下，连铸机如何才能适应长期在高温条件下作业而不出事故，或一出现问题又怎样才能在短时间内排除，恢复正常生产；连铸的操作工艺有待进一步稳定，浇铸品种尚需扩大，浇注板坯时的某些缺陷有待改进，设备作业率和拉坯速度还必须提高等等。1.5连铸设备连铸机可分为两大类，一类是采用固定式结晶器（包括固定式
18、振动结晶器）连铸法的各种连铸机，这就是我们熟知的目前在工业上广泛应用并仍然在继续发展的各种连铸机。他们是以容汉斯铸法为基础，逐步发展起来的，技术日臻成熟和完善。现代工业化连铸机基本机型。另一类是采用同步运动式结晶器连铸法的各种连铸机。这一类连铸机的共同特点是结晶器(铸模)可随铸坯同步移动，铸模和铸坯之间没有相对运动，因而也没有相对摩擦，可以达到很高的铸造速度，更适合于铸造接近成品钢材尺寸的小段面或薄断面的铸坯。我们把前一类连铸机(传统的固定式结晶器)按其形成（注流轨迹曲线的形式）分为立式、立弯式、弧形、椭圆形、准水平式、水平式、等机型。而后把一类连铸机称之为其它正在发展的连铸机型。按其运动结晶
19、器组成方式可分为又辊式、双带式、单带式、轮带式等各种机型。除此之外，所有连铸机按其生产的铸坯断面形状，又可分为小方坯，大方坯、板坯、圆坯、异形坯、薄板坯、薄带坯等各种连铸机。拉矫机主要是克服从结晶器开始到铸机出口铸坯运动时所产生的各种阻力。对于弧形连、机来说，铸坯在拐点处要被矫直后才能沿水平线出坯，则必须设置矫直机。通常把拉坯辊和矫直辊和在一起，组成专门的拉坯矫直机。所以拉矫机就成了弧形连铸机的重要传动设备而受到重视。现代板坯连铸机的发展，辊列布置开始变为“扇形段化”，拉坯传动辊实行多辊和分散化（为实现无张力拉坯和上装短引锭杆），加上广泛采用多点矫直方法，因此现代的大型板坯连铸机上，发展为标准
20、化的扇形段组织机构。拉坯和矫直的功能分散在各个辊段分别实施。结晶器的振动相当于脱模的作用，目的是为了防止铸坯粘结而发生拉裂或漏洞，同时也可改善铸坯表面质量。结晶器振动的具体过程如下：在整个浇注过程中，结晶器作往复振动运动，再往下运动过程中，与铸坯的速度相等时，坯壳与结晶器之间没有相对运动，因而是钢水有机会凝结成有足够厚度的坯壳。根据试验，只要有0.5-1s同步下降时间，被拉断的坯壳会牢固地连接在一起，结晶器壁的相对位置，利于改善内壁表面的润滑状况，减少粘结阻力、摩擦力。还可改善铸坯表面质量。1.5.1引锭杆引锭杆是连铸机必不可少的组成部分。浇铸前，引锭杆的头部作为结晶器的“活底”将其下口堵住，
21、并用石棉绳塞好缝隙。在引锭头上放些废钢板、碎费钢等，以使铸坯与引锭头既连接牢固又有利于脱锭。而引锭杆的尾部则夹在拉矫机中。开始浇铸时，引锭杆头部与铸坯连接在一起。拉坯时，拉矫机将强制地从结晶器中拉出引锭杆及与其连在一起的铸坯，直至铸坯被矫直、脱掉引锭杆为止，然后使其离开连铸生产线存放、清理好以备再用。故引锭杆在每次浇铸时用一次。1.5.2引锭杆的结构通常引锭杆是由引锭头、引锭杆本体及连接件等组成，且具有单向可挠性。但近年来在小方坯连铸机上又开发出一种钢性引锭杆。引锭杆本体 引锭杆进入二冷支导装置时，应能适应弧形线进行弯曲。引锭杆本体的种类有柔性、刚性、半柔性半刚性三种。柔性引锭杆。它由引锭头、
22、过渡件和杆本身三部分组成，最早是引锭杆。它是一亘活动联接的链条，故又叫引锭杆。这种引锭杆结构简单，存放占地小，弧形连铸机基本上都采用这种结构。刚性引锭杆。它是一根刚必的90圆弧杆，杆身是上4块钢板焊接而成的箱形结构（实体刚性结构引锭杆），两侧弧形板的外弧半径等于铸机半径。引锭杆的头部是一铸钢的引锭头，它是一个消耗件，开浇的引锭头与钢水凝结在一起，在开拉时传递引锭拉力，引锭通过拉矫机后与引锭杆脱离，剪切后随坯头进入切头箱。送引锭杆前，必须在引锭杆的最前段装上一个新的引锭头。近年来弧形小方坯连铸机多应用于这种引锭结构，如图1-1它是一个与铸机相同半径的圆弧性钢板构件。其优点在于大大简化了二冷支导装
23、置和引锭杆跟踪装置，引锭较稳定，但刚性引锭杆存放空间很大。半刚性柔性引锭杆。它是日本神户制钢为了解决刚性引锭杆存放占地大而创造出来的。该杆前半段是刚性的，后半段是柔性的，存放时柔性部分卷起，如图1-2它综合了前两种引锭杆的优点，而又克服了他们的缺点。图1-1连铸设备图1-2刚性引锭杆存放装置引锭头 引锭头的作用主要是在开浇前将结晶器下堵住，使钢液不会漏下，并使浇铸的钢液有足够的时间在结晶器内凝固成坯头。同时，引锭头牢固地将铸坯坯头与引锭杆本体连接起来，以使铸坯能够连续不断地从结晶器里拉出来。根据引锭杆的作用，要求引锭头即要既连接牢固，又要易于和铸脱离。装拆与维修引锭头时操作要方便。要求引锭头既
24、要连接牢固，又易于和铸坯脱离。装拆与维修引锭头时操作要方便。常用的引锭头有钩头式和槽形式两种，也有螺栓式引锭头和燕尾槽式引锭头。由于后者脱锭时不方便，甚至还要用人工才能完脱锭，故设计的连铸机上基本不再采用了。装引锭杆下装法送引锭杆操作 步骤（1）检查引锭头外形尺寸，确保尺寸正确并确保引锭头清洁无残钢渣。（2）将引锭头正确装在引锭杆上（根据不同的引锭存放装置有不同的安装方法一般在拉矫机出口处的辊道上安装）。（3）开动拉矫机液压系统，升起拉矫辊。（4）开动引锭杆存放装置，将引锭杆放置在输送辊道上，用辊道将引锭杆送入拉矫机内（根据设备装置不同，或用存放装置直接送入拉矫机内）。（5）压下拉矫辊，以送引
25、锭方向开动拉矫机，按规定速度送引锭杆。（6）密切注意引锭头、引锭杆的运动，以发现任何微小的受阻现象。（7）当引锭头接近结晶器下口时，按规定拉矫机停车，将拉矫机操作转换到浇铸平台操作箱。（8）在结晶器内放入低压照明灯，操作工观察引锭头位置。（9）操作工准备好拨动引锭头的棒。（10）操作工指挥以送引锭方向开动拉矫机，按规定的低速将引锭头送入结晶器内。（11）将引锭头送到超过工艺规定的待浇位置，拉矫机停车。（12）拉矫机换向到拉坯方向，启动拉矫机，以慢速将引锭头拉到待浇位置(一般在结晶器高度的1/3处)。（13）送引锭杆结束，等待塞引锭头操作。（14）若有自动送锭装置，当引锭杆进入拉矫机内时，所有指
26、示灯和计算机显示设备条件全部正常时，可采用自动引锭程序。自动送引锭一般待引锭头接近结晶器下口时结束。引锭头在结晶器内定位仍采用手动操作。上装法引锭操作步骤（1）检查引锭头外形尺寸，确保尺寸正确并确保引锭头清洁无残钢渣。（2）一般在引锭杆车上将引锭头正确装在引锭杆上。（3）将引锭杆车开到送锭位置，按下引锭杆输送键，将引锭杆尾部送至结晶器上口。（4）将引锭杆缓慢送入结晶器内，当引锭杆到达一定位置时压下拉矫辊。（5）启动拉矫辊液压系统和传动系统以规定速度缓慢将引锭头拉至结晶器内待浇位置。（6）送引锭结束，等待塞引锭头操作。（7）若指示灯和计算机显示设备条件全部正常时，可采用自动方式送引锭杆。用自动方
27、式时，引锭头在结晶器内定位为手动。注意事项 （1）送引锭杆时，输送辊道内应无障碍物。（2）在送引锭杆过程中，应密切注意引杆的位置和进行情况，发现异常应立即停车，排除故障后方可继续送引锭。(3)引锭头进结晶器时，仔细观察引锭头是否与结晶器对中，以防引锭头撞坏结晶。对可以采用自动方式送引锭杆的连铸机，一般都采用自动式。如有故障不能自动时，应排除故障后才能进行送引锭杆操作。1.5.3脱锭及引锭杆存放 引锭杆带着连铸坯通过拉坯辊或拉矫机后便完成了任务，然后将它与铸坯分开。使引锭直与铸坯分开的工艺操作，即为脱锭操作。操作步骤（1）在脱锭处准备好手动割枪，撬杠、钢丝绳等工具，以备机械脱锭紧急使用。（2）密
28、切注意铸机开浇后的引锭杆运动，排除任何运动障碍。（3）启动气缸或油泵，顶动引锭头使引锭头与铸坯分开。（4）启动气缸或油泵，顶动引锭杆的第一节链，使引锭杆与引锭头分开。（5）采用拉矫机末辊运动脱锭的连铸机，掀动按钮，压下拉矫机末辊，使引锭头与铸坯分开，然后自升起拉矫辊，待铸坯头部通过末辊后压下该拉矫辊(也可使引锭杆与引锭头分开)使引锭杆与铸坯分离。（6）启动引锭运送装置，或启动铸机输送辊道，将引锭杆送入引锭存放装置。有些铸机还将运用吊车将引锭存放装置吊离铸机输送辊道区域。（7）当采用自动脱锭装置时，脱锭、引锭杆回收都可自动操作，只要待引锭头到一定脱锭位置时，脱锭程序即会自动完成。某些小方坯连铸机
29、，待引锭头进入脱锭区域，人工敲脱引锭杆与引锭头的连接销，即可引锭杆与引锭头分离。也有些小方坯连铸机必须用手动枪（或用铸坯切割装置），切割引锭头前的铸坯，将铸坯与引锭头分开。（8）凡引锭头与引锭杆分离的脱锭方法，待铸坯切割。冷却后再拆卸引锭头。引锭头经清理、重整后，下一次浇铸送引锭时装在引锭杆上。注意事项选择好脱锭时间、位置，做到准确脱锭，脱锭迅速。要做好脱锭前的准备工作，脱锭设备动作灵活、可靠，顺利完成脱锭工作。引锭杆的存放。引锭杆脱锭后应及时存放清理，准备下次开浇再用。其存放应以不影响其他设备操作和维护为前提，以存放和使用方便为原则。第二章 拉坯矫直设备2.1概述拉坯矫直机是弧形连铸机的重要
30、设备。他的用途是开浇前送引锭杆堵住结晶器下口，做引导铸坯的准备，开浇后拉出铸坯并把弧形铸坯矫直，在浇注技术中拉坯速度是一个重要因素，只有稳定合理的拉速，才能有质量良好的铸坯，所以拉矫机设计的好坏对铸坯影响很大，也是浇铸成败的关键。拉矫机拉坯力的产生，来源于传动装置产生的扭矩和辊子被压紧发出的摩擦力，拉矫机所处的位置铸坯温度一般在1000C-1200C，且有大量剥落的铁皮堆积，工作环境比较恶劣。2.1.1拉矫机在设计和使用中，应满足下列生产工艺要求:1、应具有足够大的拉坯和矫直能力，以适应生产上可能出现的最大阻力，同时具有可靠的过载保护能力。2、驱动系统应有良好的调速性能，并能实现反转，拉坯速度
31、一应于结晶器振动速度实现连锁。3、为适应连续高温的工作条件，设备应有足够的强度和刚度，并采用有效的方法对设备本身进行冷却，以防止变形。4、上辊应有足够的压下力，满足拉坯摩擦力和矫直铸坯的要求。压力能调节，以适应不同断面的要求。在开浇时，从引锭杆到铸坏，压力应迅速转变，以防止高温铸坯压变形，并能允许不能矫直的铸坯通过。5、采用多辊拉矫机时，可考虑为实现液心，拉矫和压缩浇铸新工艺创造条件。2.1.2同时为了适应连铸技术的发展，拉矫机也不断改进和完善：其表现为：1.适当增加拉辊的对数。主要目的是增加拉坯的可靠性，减少辊压，避免铸坯再过大压力下产生变形或者产生内裂。2.适当增加矫直辊数目。为了矫直铸坯
32、时不产生“翘头” 和“翘尾” 最好在弧线切点的后边有两对或两对以上的矫直辊。3.采用全液压牌坊机架。这种结构使用可靠，维修方便，结构并不复杂。通过液压系统来控制压下和矫直。4.加强设备的刚性，拉矫机是在高温环境下持续工作的设备，为增强其刚性，保证工作的可靠性，除了增强机体本身刚性外，机体的冷却也很重要。一般均采用的冷法，不影响铸坯的温度，干净可靠，但结构比较复杂，冷却率较高。5.改进结构设计，提高操作水平，在结构上对于操作中遇到的各种问题，都应妥善解决。2.2拉矫机的矫直方法拉矫机在连铸设备中，具有拉坯和矫直的功能，铸坯可以全凝矫直，也可带液心矫直。全凝矫直用单点拉矫机，带液心矫直用多点矫直拉
33、矫机或连续矫直拉矫机，带液心矫直多用点矫直拉矫机或连续矫直拉矫机。正确的拉矫方案的设计，铸坯经拉矫机后不会产生表面裂纹，能根据所浇断面的规格调整拉矫机上下辊的开口度，能灵活调速，适应拉速的变化，有足够的强度和刚度要求，不仅能满足正常浇铸的拉矫要求，还能满足尾坯温度的较低和事故情况下的铸坯温度较低的拉坯要求。拉矫机的矫直方法很多，由单点矫直，多点矫直，渐近矫直和连续矫直。分别阐述如下：2.2.1单点矫直单点矫直拉矫机有四个辊子及机架组成，前两个辊用来拉坯和送引锭杆，后两个辊和上矫直辊。由拉坯辊和上下矫直辊构成三点，形成力的杠杆作用，矫直铸坯。拉坯辊与下矫直辊设有传动装置，上矫直辊为自由辊，有液压
34、缸或气缸。拉矫辊设在弧线上，下矫直辊布置在弧线切点上，这样即在送引锭杆时顺利把引锭杆送入结晶器，同时防止在矫直过程中把矫直力通过铸坯压在扇形段的最后一个辊上，从而引起夹辊过载，损坏夹辊。此种单点矫直机一般用于连铸和全凝固矫直上。由于一点矫直内弧坯壳两相区属于易裂区，该处坯壳强度较低，为防止矫裂，单点矫直出现铸机半径很大，达不到减小半径又提高了拉坯速度的目的。如果选取小的铸机半径而采用高拉速，进行一次矫直，必然会出现内裂现象。2.2.2多点矫直多点矫直时，连铸机的弧形段只有一个曲率半径，矫直时应变量大，应变速度大。如果用来矫直带液心的铸坯，在剪切应力的作用下，其弯曲中性面与假设的中性面位置不同，
35、增加了铸坯产生内裂的危险性。采用多点小矫直，把集中到一点的应变量分散到几个点逐渐完成，从而减轻和消除铸坯产生内裂的危险性。对于多点矫直，合理设计计算各矫直点的曲率半径和安排各种矫直点的位置，把矫直的总应变量合理分布到矫直点，是涉及多点矫直的关键，这样既能矫直铸坯，又保证铸坯不产生裂纹现象。2.2.3渐进矫直拉矫机以恒定的低应变速率矫直铸坯的技术叫做渐进矫直技术。渐进矫直拉矫机的结构分矫直段铸坯矫直，水平段协同矫直段拉出铸坯，矫直段中，前后安两辊为转动辊，后转动辊设在连铸机的弧线接近水平线切点位置，上下辊均设有传动装置。上传动辊安装在一个特殊的四联杆机构上。四联杆机构由液压缸操纵，液压缸活塞杆末
36、端与四联杆绞接，液压缸下端与机架绞接，活塞杆的升与落，使四联杆机构带动上传动辊压紧铸坯或引锭杆，达到拉坯或上引锭杆的目的，下传动辊用螺栓固定在外弧架上。2.2.4连续矫直连续矫直拉矫机的思想是设计一个连续矫直区段，是铸坯在该区段上被矫直时具有低的及恒定的应变速率，导辊的负荷也降至最少。连续矫直时，铸坯各点变形的弯曲半径成线性变化。变形区内铸坯不承受附加的弯矩是相等的，铸坯变形是渐近的，铸坯在矫直区域内的单位时间变形率是相等的，并且是较低的，不会形成缺陷。采用多点矫直，则必须在矫直点支撑辊，以实现弯曲半径的转变。 2.3拉矫机结构的比较2.3.1挠性引锭杆用拉矫机（1）上辊传动的挠性引锭杆用拉矫
37、机a、上辊传动五辊式上辊传动五辊式拉矫机是我国引进较早的一个机型。见图2-1。他是由两个同样的机架，每个机架包括一对辊，加一个中间下辊组成。拉矫布置在切点上，采用立式直流电动机1，通过联轴器2与减速箱3连接，盘式电磁制动器装在二级高速轴端，从动轴通链传动与上辊传动系统，而压下气缸7通过横杆系统加压再上辊上。该机结构特点是可以单机架快速吊出检修，机架结构都相同，有利于储备，缺点是电动机和气缸均在热坯上方，受热严重，特别是气缸密封圈损坯快，使用厂家均增加了不冷装置，以延长设备使用寿命，原设计只有机架、辊子和减速机有冷水装置。5-上辊；6-下辊；7-压下所缸；8-底座图2-1上辊传动五辊式拉矫机1-
38、 立式直流电动机；2-联轴器；3-齿轮箱；4-传动链；b、整体机架五辊式拉矫机该机也采用上辊传动，拉坯辊布置在铸机弧形切点上，但采用卧式直流电动机，见图2-3，整个传动装置采用隔热装置保护，上辊是通过链条传动。每个上辊设两个压下气缸装在下部并有水冷罩保护，是一种较好的设计，其特点是采用整体机架，检修时只要换辊子及传动装置即可，实践证明机架的寿命是比较长的。c、下辊传动的挠性引锭杆作用拉矫机两下辊传动五辊式：这种拉矫机采用整体机架，拉坯辊布置在铸机弧形切点上，见图2-3，两上辊均不传动，只起压紧和矫直作用，每个上辊均有两个压下气缸，该机特点是采用集中传动，传动装置通过万向接轴，可从出坯方向的两侧
39、远距离传入，通过链传动带动下拉辊，传动轴有两个位置表示在多流时传动装置可以错开布置，而后面下辊通过链条与前辊联结。这种下辊传动的拉矫机的特点是：下辊拖动铸坯是靠上辊压力才能产生驱动铸坯的摩擦力。因而在矫直辊下面的下辊，只有在矫直辊克服铸坯的矫直反力后，才能产生驱动铸坯的摩擦力，所以气缸压在一辊上的力，要比上辊传动的拉矫机更大一些，这是采用这种类型的拉矫机应该注意的问题。图2-2整体机架五辊式拉矫机 图2-3 图2-4下辊传动五辊拉矫机 下辊传动六辊式拉矫机 图2-5 图2-6二辊分别传动自矫直式拉矫机 集中传动的三辊拉矫机图2-7 图2-8集中传动的三辊主动的拉矫机 stel-tek拉矫机2.
40、3.2下辊传动的拉矫机的优点是:a、需要升降移动的上辊简化了，因为压下气缸之传动一个辊子。而固定的下辊安装传动装置也较方便，有利于采用集中传动，传动装置距热源较远寿命噬，维护方便。b、下辊传动的六辊式拉矫机该机采用了三对辊，见图2-4，第一对拉辊，设在铸机基准弧内，第二对布置在切点上，三个上辊均有压下装置，采用液压缸压下。侧面远距离集中传动，万向接轴传至机架后，在通过圆锥齿轮箱和万向接轴，传动三个下辊的蜗轮箱，三个下辊均为主动辊，克服了矫直力抵消压下造成的拉坯力不足现象。集中传动装置的优点是几个辊机械同步，简化了电控系统，并且每个辊构件皆相同，制造维修上并不增加困难，近年来采用集中传动的拉矫机
41、有增长趋势。c、刚性引锭杆用拉矫机刚性引锭杆用拉矫机最大的特点是必须有脱引锭杆头的功能，因为引锭杆不能通过切割机。由于矫直辊要抬起脱头引锭头，则其下辊就没有拉坯功能，所以一般不设后下辊，而拉坯只能靠前面一对辊，必须上下辊都是主动辊。（1）二辊分别传动自矫直式拉矫机这是典型的刚性引锭杆用拉矫机，见图2-5前面一对拉辊，各带一套传动装置，包括直流电动机、制动器，减速机，由于位置所限上辊直立安装，压下装置采用液压缸，中下辊不传动，辊6只起脱引锭头作用，一般工作中均呈现抬头状态。铸坯在脱引锭头后被上辊压下，在切割前因铸坯自重矫直。（2）集中传动的三辊拉矫机这种拉矫机的结构如图2-6，集中传动装置安装在
42、上部平台上，由直流电机1、制动器，双出轴减速机2组成，由此传出两支从动轴，连接通往上下拉辊6、7的万向接轴，再拉辊轴端装有蜗轮减速机，其蜗杆轴与万向接轴相连，上拉辊6与脱引锭头辊8的支架上均装有压下液压缸4、5，其中液压缸5行程大，以便脱去引锭头，拉辊装在弧形切点上。远距离安装的集中传动装置，有着环境条件改善和两辊能机械同步的优点。因为采用刚性引锭杆的原因，安装集中的平台同时也是引锭杆平时，操作引锭杆头部的工作平台。集中传动三辊主动的拉矫机该机结构设计如图2-7，传动装置安装在机架6旁，由带冷却风机的直流电动机3传动的三从动轴减速机2组成，它通过万向轴传动前部上下拉辊4、5并通过联轴器传动脱引
43、锭头辊1下面的下辊。上拉辊4的压下是通过气缸8及横杆系统实现，气缸9是用于脱引锭头的。该机还没有中下辊7（无传动）.拉坯辊装在铸机弧形的切点上，传动辊轴端均装有蜗轮减速机，这种设计的目的是减小了主减速器的尺寸，但是显然脱引锭头辊下面的辊子采用主动的意义不在，因为没有压紧力也没有拉坯摩擦力。可以看出刚性引锭杆用拉矫机是可以用于挠性引锭杆的连铸机中，因为脱引锭头辊也可以用于矫直，但专为挠性引锭杆设计的拉矫机，如前所述的几个机架都不能用于刚性引锭杆连铸机，由于矫直辊的压下形成偏小，不能适应脱引锭头的需要，并且矫直辊抬起则只剩下一个辊为主动，拉坯力显然是不足的，这 我们选用机型时应注意的一个问题。2.
44、3.3多点矫直或连续矫直的拉矫机近年来，在大方坯连铸机的拉矫机设计中，把板坯连铸机上使用成熟的多点矫直或连续矫直技术引进来。采用多点或连续矫直可使设备降低，这意味着厂房高度可以降低，或在低矮的旧厂房中安装朝低头的小方坯连铸机，可以大大的节省投资。方坯连铸机采用多点或连续矫直技术，在设备上采取的措施远比板坯连铸机简单，因为没有铸坯鼓问题，只要矫直辊布置得当即可。铸坯在连续矫直区线上，不形成附加弯矩，变形区内铸坯各点受弯矩是相等的，铸坯变形是不等的，而是渐加的，铸坯经过该区单位时间内变形率是相等的，是较低，不会形成缺陷。如果采用多点矫直，则必须在矫直点加支撑辊，以实现弯曲半径的转度。从上述情况看大
45、方坯铸机多点矫直或连续矫直技术没有过多的增加设备结构的复杂性。有一种渐进矫直方坯连铸机拉矫机，见图2-8，设计采用两对夹辊，装在同一摇架上，1点为摇架的轴，并通过了气缸可以上下摆动。上下夹辊的夹紧靠气缸4，两上辊通过传动装置包括交流电动机，减速机，最后由链条5同时传动两上辊，而上辊又是以轴6为中心可以浮动。图2-8a表示传动刚性引锭杆时的位置，这时气缸3供气，整体拉矫机倾起，两对夹辊处铸机基本弧上。图2-8b为矫直和拉坯装置，同时也是矫直时脱掉刚性引锭杆的引锭头。该设计的关键是在基本弧的转变点设一辊2，辊2之前靠铸坯自重构成一个弯矩，在两对夹辊矫直是时构成第二个弯矩，其间的一段铸坯则成连续状态
46、。该设计的特点是传动辊支架为弹性的，两上辊可以下轴为中心浮动，这样可以保证上下辊总是对中心的。2.4矫直力学模型的建立由前面的分析可知，在液心的情况下，采用一次矫直就完成铸坯的矫直，必然会产生过大的应变，出现内裂。若将一次矫直改为多点矫直，即每次矫直一点，经多次矫直完成总的矫直应变量，就不会产生内裂，即= 1+ 2+ n只要每次矫直应变量 i，不超过【】2就可以防止内裂。每矫直一次，铸机弧形半径大一次，直到矫直为止，因而在矫直过程中采用多个半径：R1、R2Rn=。而R1R2R3R。当矫直总的应变量 i大于【】2时也不会产生内裂因为铸坯变形速度很低，温度又很高，虽然由于矫直，坯壳产生了应力，但由于蠕变的作用很快就会消失，所以每矫一次，铸坯产生的应力就很快消失，又矫一次又消失，这样就不会积累应力，故不会产生内裂。在多点矫直的连铸机中，在矫直区铸坯半径变化如图3-1.铸坯在进入矫直区前铸坯中线半径为R0，中心为0，经过1点是被矫直一次，其半径变成R1，中心为01，接着进入第2点又被矫直一次，
