王 歡 楊智軍

(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶401122)

熱送輥道是用于接受鑄坯并將鑄坯送往軋鋼車間的最簡單、投資最少、效率最高的一種運(yùn)輸方式。以前國內(nèi)鋼廠的熱送輥道都是直線的，這種輥道設(shè)計(jì)比較簡單。我們?yōu)楦＝充搹S設(shè)計(jì)時(shí)，由于地形和廠房之間的位置關(guān)系，必須采用轉(zhuǎn)彎輥道才能達(dá)到要求，基于這個(gè)要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)彎輥道，鑄坯寬900 mm，長9000 mm，厚210 mm，溫度約為700℃，輥道采用干油集中潤滑，單獨(dú)電機(jī)傳動(dòng)，在側(cè)面設(shè)置了側(cè)導(dǎo)板和保溫罩等裝置，以滿足鑄坯運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

1 主要參數(shù)與結(jié)構(gòu)形式

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

輥?zhàn)映叽纾洪L錐輥?316 mm×1950 mm

輥?zhàn)硬馁|(zhì)：35

驅(qū)動(dòng)方式：單獨(dú)傳動(dòng)，變頻

潤滑方式：干油集中潤滑

1.2 結(jié)構(gòu)與組成

該段輥道為圓弧形布置，輥道中心的圓弧半徑為40 000 mm。輥?zhàn)咏Y(jié)構(gòu)為長錐輥型式，單獨(dú)傳動(dòng)。切割前輥道主要由輥?zhàn)友b配、驅(qū)動(dòng)裝置、輥道架、潤滑管路、側(cè)導(dǎo)板及保溫罩系統(tǒng)等組成。

2 主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 熱送轉(zhuǎn)彎段輥?zhàn)訉挾?/h3>

圖1 轉(zhuǎn)彎段輥?zhàn)訉挾扔?jì)算示意圖Figure 1 Calculation diagram of roll width in turning section

如圖1所示，熱送轉(zhuǎn)彎段輥?zhàn)訉挾菳用下式計(jì)算為：

(1)

式中，R為轉(zhuǎn)彎半徑，單位為mm；W為鑄坯寬度，單位為mm；L為鑄坯長度，單位為mm；ΔB為轉(zhuǎn)彎段寬度裕量，一般情況下為50 mm～100 mm。計(jì)算所得結(jié)果應(yīng)圓整。

2.2 確定輥?zhàn)娱g夾角

由于鑄坯的底面平硬，如圖1所示，設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)單個(gè)輥?zhàn)映休d能力進(jìn)行校核，對(duì)于初始段，還需要考慮沖擊載荷的影響，必要時(shí)需縮小輥?zhàn)娱g夾角。

2.3 單個(gè)輥?zhàn)由系妮d荷

作用在單個(gè)輥?zhàn)由系妮d荷F按下式計(jì)算：

F=Gm′

(2)

式中，G為鑄坯總重量；m′為有效承載輥?zhàn)訑?shù)，一般取m′=0.7m；m為鑄坯下面的輥?zhàn)訑?shù)。

根據(jù)計(jì)算的F值，從設(shè)計(jì)手冊(cè)上查出單個(gè)輥?zhàn)釉S用載荷[F]，使得F<[F]。

2.4 圓錐輥?zhàn)拥腻F度計(jì)算

圓錐輥?zhàn)友貓A心O點(diǎn)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，見圖2。

圖2 鑄坯做圓弧旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)示意圖

鑄坯外沿點(diǎn)速度為：V1=ωR1

鑄坯內(nèi)沿點(diǎn)速度為：V2=ωR2

式中，ω為鑄坯沿半徑R運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度；R1為鑄坯外沿和輥?zhàn)咏佑|點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)半徑；R2為鑄坯內(nèi)沿和輥?zhàn)咏佑|點(diǎn)處旋轉(zhuǎn)半徑。得出：

V1V2=ωR1ωR2=R1R2

(3)

就單個(gè)輥?zhàn)佣?，在鑄坯外沿點(diǎn)的速度Vg1=πngd1，在鑄坯內(nèi)沿點(diǎn)的速度Vg2=πngd2，因此在半徑為R的圓中的速度和單個(gè)輥?zhàn)拥乃俣仁窍嗤?。s單個(gè)錐輥?zhàn)拥乃俣仁疽鈭D如圖3所示。

圖3 單個(gè)錐輥?zhàn)拥乃俣扔?jì)算示意圖Figure 3 Diagram of velocity calculation of single tapered roller

故有V1=Vg1，V2=Vg2

V1V2=πngd1πngd2=d1d2

(4)

式中，ng為輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速，單位rmin。

由式(3)和式(4)可得：

V1V2=Vg1Vg2=R1R2=d1d2

如果錐輥的中心直徑為dc，則：

d1=2dcR1(R1+R2)

d2=2dcR2(R1+R2)

2.5 電機(jī)功率計(jì)算

圓錐輥的輥?zhàn)硬捎脝为?dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，為便于控制，電機(jī)采用變頻控制。

2.5.1 輸入?yún)?shù)

dc為錐輥中徑，單位為mm；Pg為單個(gè)輥?zhàn)拥闹亓?，單位為kN；n為輥?zhàn)訑?shù)量；Vc為錐輥中心的線速度，單位為ms；G為鑄坯總重量，單位為kN。

2.5.2 驅(qū)動(dòng)輥道所需電機(jī)功率

驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)幼灾匦枰牧貫椋?/p>

Tc=Pgnμ1dc2

(5)

輸送板坯時(shí)需要的靜力矩為：

Tw=G(μ1db+μ2dc)2

(6)

輸送鑄坯時(shí)輥道所需的靜力矩為：

T=Tc+Tw=Pgnμ1dc2+G(μ1db+μ2dc)2

(7)

式中，Tc為驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)幼灾禺a(chǎn)生的阻力矩，單位為kN·mm；Tw為板坯重量產(chǎn)生的阻力矩，單位為kN·mm；db為軸承的平均直徑，db=0.5(內(nèi)徑+外徑)，單位為mm；T為輸送鑄坯時(shí)輥道要克服的靜阻力矩；μ1為軸承的摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承，取μ1=0.02；μ2為鑄坯和輥?zhàn)颖砻嬷g的摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承，取μ2=0.04。

故輥?zhàn)铀桦姍C(jī)的功率為：

N=KTng9.55×η

(8)

式中，ng為輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速，ng=60v(πD)，單位為rmin；η為效率，η=0.85；K為工況系數(shù)，K取值1.5～2。

根據(jù)公式(8)計(jì)算的功率值，選定電機(jī)的額定功率。根據(jù)選定的電機(jī)功率，必要時(shí)可對(duì)電機(jī)的熱功率進(jìn)行校核。

2.6 減速機(jī)速比

減速機(jī)速比i按下式計(jì)算：

i=nmng

(9)

式中，nm為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，rmin。

1—軸承座自由側(cè) 2—鑄坯 3—軸承座固定側(cè) 4—輥道架

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

板坯熱送轉(zhuǎn)彎輥道的輥?zhàn)由媳砻嫠桨惭b，有利于鑄坯的輸送，由于連鑄板坯的寬度比小方坯要大得多，故不宜采用上表面傾斜的結(jié)構(gòu)，為使輥?zhàn)由媳砻嫠剑佔(zhàn)友b配采用傾斜安裝，而輥道架的連接面設(shè)計(jì)成平面，降低其制造成本，在軸承座和輥道架之間加一個(gè)斜墊塊，來滿足輥?zhàn)友b配斜裝的要求。如圖4所示。

4 結(jié)語

板坯熱送轉(zhuǎn)彎輥道輸送鑄坯速度快，成本低，自動(dòng)化程度高，因此在冶金行業(yè)能夠廣泛推行應(yīng)用，和汽車、火車運(yùn)輸相比，設(shè)備投資小，生產(chǎn)運(yùn)營成本低。