钢坯火焰清理机氧化皮、裂纹清理装置设计.docx

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1、摘要钢坯清理厂目前所用的设备为老式的清理机，它是上世纪九十年月产品，设备老化，修理 困难，加工零件精度低，加工范围小，功能已很难适应的工艺及船用工件，所以改造时主要从以上几方面考虑。经过与工厂协商，在改造中主要解决这些问题，改装割炬升降装置，进而适应钢坯厂大型钢坯的加工。改造后应到达通用性好，可进展直线及任意曲线的清理，可配置任何形式的割炬。精度高，改造后的数控火焰清理机运行精度、定位精度及转角处精度均要得到保证。清理质量好，清理机运行平稳，定位精度高。自动化程度高，切割全过程自动把握。数控系统功能齐全。本论文的工作重点是数控火焰清理机机械本体的改造，通过对机械本体的不合理地方重设计和计算机数

2、字把握技术应用，完成了数控火焰清理机的改造，并且在实际中进展了运行和调 试本论文的工作及奉献主要有下面几个方面； 1进展了机械方案设计、计算与分析，其主要内容包括机械本体，传动系统及加装的自动调高，和割炬升降装置改装等。 2对改造后的数控火焰切割机进展了调试和运行，参数设置，诊断分析以及精度检测。关键词：数控火焰清理机、改造、机械本体、电气把握 加工1ABSTRACTBillet cleaning plant equipment currently used to clean up the old machine, it is the nineties of last century prod

3、ucts, equipment aging, maintenance difficulties, low precision machining parts, machining range of small, function has been difficult to adapt to the new technology and marine artifacts, so transformation of the above areas is a major consideration. After consultation with the factory, in the transf

4、ormationMainly to solve these problems, the modified torch lifter, and then adapt to large-scale billet steel billet plant processing. After transformation, should reach common good, can be straight and clean up any curves that can be configured to any form of cutting torch. High precision CNC flame

5、 transformed cleaning machine running accuracy, positioning accuracy and precision of the corner have to be guaranteed. Clean-up of good quality, clean machine running smoothly, high positioning accuracy. High degree of automation, automatic control of the whole process of cutting. Numerical control

6、 system fully functional.Focus of this paper is the numerical control flame cleaning machine mechanical body transformation, by mechanical body to re-design and unreasonable where technology computer numerical control, CNC flame cleaning machine to complete the transformation, and carried out in pra

7、ctice running and debugging . Work and contribution of this paperThere are the following aspects;1. For the mechanical design, calculation and analysis, which mainly include mechanical body, transmissionSystem and the installation of the automatic increase, and other torch lifter conversion. .2. Aft

8、er the transformation of CNC flame cutting machine debugging and running, parameter settings, diagnostic analysisAnd the accuracy. ”Key words: CNC flame cleaning machine, transformation, mechanical body, the electrical control processing2引言1.1 概述所谓钢坯火焰清理就是利用高温火焰的气割和熔除作用将钢坯外表缺陷烧除的工序。该工序能有效提高钢材的轧制质量。为

9、了生产高质量的优质钢材供给了必要的保证。钢坯火焰清理按工作温度分为热钢坯火焰清理和冷钢坯火焰清理；钢坯火焰清理按操作方式分为手工作业和机械作业方式。其中实现机械作业的装置称火焰清理 机，他是通过特地烧嘴将氧气和炼焦煤气进展混合，燃烧火焰预热连铸钢坯，然后利用高压纯氧流与钢坯外表产生氧化反响，对钢坯火焰清理机需要实行机械作业方式， 冷钢坯火焰清理机即可承受手工作业方式，又可承受机械作业方式。冷钢坯火焰清理即可承受手工作业方式，又可承受计息作业方式，但由于我国目前格外缺乏特地的火焰清理机的设计、制造研发力气，国内钢坯火焰清理主要承受手工作业冷钢坯清理方式。1.2 火焰清理机的进展概况钢坯火焰清理技

10、术起源于美国，成熟于韩国，是全球冶金行业领先进展批量化检验板坯皮下缺陷的先进手段，目前正风行于世界冶金业。而随着我国钢铁工业对钢种质量的需求进一步提高，钢坯的火焰外表清理技术显得越来越重要，实践证明利用火焰清理钢坯缺陷，能有效地提高钢材的轧制质量。近几年来国内高度重视钢坯火焰清理技术在国内冶金业的应用，如 2023 年宝钢分公司炼钢厂 4 号连铸机工程配套改造工程：二炼刚火焰清理机技改工程热负荷试车一次成功，顺当投入运行。改造后， 二炼钢火焰清理机清理铸坯的最大宽度可从 1450 毫米增至 1750 毫米，年清理力气也将由 60 万吨扩大到 120 万吨。又如 2023 年迁钢公司板坯火焰清理

11、机热试成功，设计年处理板坯 190 万吨，为该公司低本钱生产高端高效产品，尤其是高品质汽车板、加点板供给了技术保证，迁钢成为国内继宝钢之后其次家投入火焰清理机的企业。但该板坯火焰清理机主体设备均由日本 KBK 公司和美国 L-TEC 公司联合设计制作。可见， 国外钢坯火焰清理技术现处于极度保密的状态，国内需要花费巨大的外汇来进口国外的钢坯火焰清理机的整机和关键核心部件，而且修理效劳费用昂贵。基于我国目前火焰清理机研发格外落后的局面，注定我国民族冶金企业必需走自主创、产学研相结合的道路，通过对钢坯火焰清理机研发中的整体方案设计、构造分析、制造与装配等关键技术进展校企联合公关，我国才能够较快较全面

12、把握钢坯火焰清理技术，为我国冶金企业长期进展注入强劲的活力。因此，钢坯火焰清理机的设计工程具有格外深远的现实意义和工程应用价值1.3 火焰清理机的特点3.1、能清理厚度大的钢块，最大可达 1000mm。炼钢厂产生的钢坯钢块大小不等， 清理钢坯的方法也有很多种，例如人工清理劳动强度大、效率低，国产的人工清理工具直简式手动清理机在质量及效率上对大厚度的钢坯块还不能胜任，钢坯液压清理效率虽高，但设备浩大，投资亦大，且对大件的钢坯国内外均无法承受手工清理， 所以本文所论及的自动火焰清理机是目前国内解决大厚度钢坯清理的唯一途径。2、功能多。火焰清理机能在铁轨上沿清理坑横向走形及横向清理，清理割喷嘴在伸臂

13、的头部，能和伸臂同时纵向移动进展纵向清理，清理割炬还能依据钢坯工件大小上下移动。而国内现有的连铸火焰清理机只能横向清理和纵向运行。清理方式也可依据需要进展电动或手动的切换。清理速度可依据工件大小进展调速。承受沟通电动机，通过变频把握方法到达清理速度能调整的目的3、国产化。本火焰清理机以引进设备作为根底，在满足其构造功能的前提下， 全部配件全部国产化。例如清理割炬，点火枪、电动机、各类减速机等标准件、力矩限制联轴器、能源把握系统中的各种仪表及阀门等。1.4 火焰清理机清理装置的主要构造和功能1 横向驱动装置。电机通过摆线针轮减速机和涡轮减速机驱动车轮，使整台小车带动清理炬横向走形或横向清理，电动

14、机通过变频把握可调整横向走形速度，即横向清理速度。做做离合器手柄，可选择电动或手动横向走形方式。手动时用手柄通过锥齿轮、减速机、链条驱动替代电机驱动车轮。依据钢坯厚度的需要，清理机速度最慢可到达 30mm/min。传动装置减速比很大，i3450.2 向驱动装置是驱动伸臂的装置，伸臂是由驱动轴，从动轴及导向轮支撑的。电动机经过减速机、齿轮和离合器此轮驱动传动轴，使伸臂移动。也可操作离合器手柄用手动方式驱动链轮传动驱动轴使伸臂作纵向移动3 臂及割炬上下移动装置。伸臂的头部有驱动局部有驱动局部能夹持清理炬， 并通过涡轮蜗杆及齿轮齿条传动装置使清理炬上线移动。伸臂的候补装有清理炬上线移动用的电机，经过

15、减速机和力矩限制连轴器及长轴传给伸臂头部的清理炬上线驱动装置。上下移动距离视钢坯厚度而定，一般清理炬喷嘴到被清理的钢坯的距离为50mm80mm4 理机距离和点火枪。清理喷嘴通过预热焦炉煤气，预热氧气在喷处混合，形成混合气体火焰，清理用的氧气通过喷嘴中心喷出进展清理，管体及喷嘴均通水冷却。为了能使清理炬点火，还装置了点火枪，点火枪装在割炬的管体上，通入的焦炉煤气4在混合部吸入空气，混合气体从点火枪烧嘴喷出明火，可以点燃清理机的火焰。其次章 门式车架改造门式车架要在原有的根底上改单边驱动为双边驱动，要在导轨上加装齿轮齿条， 车架右端加装驱动箱，主副基座中各装有驱动大车架运行的齿轮箱和电机，电机中装

16、有编码器以保证两齿轮箱的同步运行。两个纵向及横向驱动齿轮均承受行星减速齿轮以保证运行精度。主副基座中各装有两个大滚轮，在前后、左右位置，用以支撑大车架并实现切割机的纵向运动。导向滚轮各装在装有操纵台的主基座中，这样可以保证大车架沿纵向导轨运行时精度。调整调整螺母，可以转变外滚轮与导轨的接触点。并且内滚轮安装在偏心轴上，故可进展调整。这样，一旦导轨或导向滚轮发生摩损，可自动补偿，故保证了良好的导向精度大车架构成数控切割机的整体，它由前后横梁、中间支撑及主副基座组成，为门式构造，各局部均承受焊接构造。大车架的前后横梁承受矩形钢材通过焊接而成形， 中间支撑把前后横梁连接在一起，使整体构造具有很好的刚

17、性，这样可以保证切割机在装有重力冲打部件时不会产生大的弹性变形。而且也可以使单割炬及三割炬溜板在沿横向导轨运行时，不会由于重心的转变而影响精度，从而保证数控切割机的精度。前后横梁用螺栓与左副基座连接固定在一起，使整个大车架具有高的稳定性。2.1 误差校验齿条具有加工简洁、寿命长、传动精度高等特点，所以本机纵横向运动采用的齿条传动系统未动，只在纵向导轨处又加装了一对，啮合齿轮参数为模数m=l。齿数z=22。原减速器拆掉，选德国行星减速器，减速比为32。电机最大静转矩为38Nm。割炬纵横向电机的负荷是不同的，纵向电机负荷大，其最大静转矩T近似计算为： 。T=Wd2i其中W为切割机总重量， 为纵向导

18、轨滑动静摩擦系数，d为啮合齿轮直径(mm)，i为减速比。将W=5000kg， =0.15，d=22mm，i=32代入后。T=258kgmm，远小于320kgmm(查表得到)，这说明电机选择是合理的。机械局部均选用标准件可降低设备本钱，但该运动执行机构的实际脉冲当量s 为：s = mZ360i5其中代入各数据计算可得 =59910-3mm，它与机床数控系统中所提供的脉冲当量为 0.01 近似，但有误差+401。please contactQ 3053703061give you more perfectdrawings第四章 课题总结与展望本文设计的自动火焰清理机是用氧气和符合要求的可燃气体火焰

19、废喷射钢 坯外表去除氧化皮的设备。经过几个月的集体努力，获得了一些成果和结论。我们求得了曲柄连杆翻版机构中各个杆件载荷和直径的大小、曲柄翻转过程角度的变化。辊道传送得出了齿轮机构传动具有传递功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作牢靠等优点。清理机中得出刮板可以自由地绕销轴做顺时针旋转而使下端抬起，从而将切屑留在原地，使得切屑只可以向排屑机前面排出。整体时间和空间上，各局部装配到一起去的时候应当留意相互之间怎样协作。随着我国制造业的进展，钢坯的作用越来越大。需要加工钢坯两面的地方越来越多。钢坯火焰清理机的消灭使得工作效率提高几个等级，消灭的人身安全事故也成倍的削减。为了满足生产需求

20、我们小组做此设计来解决清理氧化皮问题， 这是为了生产力的提高，为了解决实际问题才结的此题目。钢坯火焰清理的需求6再将来的钢坯运用中有很大的好处。在不久的将来，此设计所说的方案定会在实习生产中大量的运用。第五章 参考文献1吴宗泽、罗胜国.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社,2023.52濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社，2023.3罗学科.数控机床M.北京:中心播送电视大学出版社,2023.4胡宗武等. 非标准机械设备设计手册M.北京:机械工业出版社,2023.5杨贺来.数控机床M.北京:清华大学出版社,2023.6关慧贞、冯辛安，机械制造装备设计M，北京：机械工业出版

21、社，2023.37秦大同机械传动科学与技术M北京：清华大学出版社，20238齿轮手册编委会齿轮手册M北京：机械工业出版社，1990.9付则绍型蜗杆传动M北京：石油工业出版社，1992.10方建军，刘仕良.机械动态仿真与工程分析M.北京:化学工业出版社,202311邓星钟.机电传动把握M.武汉:华中科技大学出版社,2023.712罗迎社.材料力学M.武汉:武汉理工大学出版社,2023致谢附录一 英文翻译原文钢坯火焰清理机氧化皮、裂纹清理钢板从钢铁厂经过一系列的中间环节到达切割车间，在这段时间里，钢板外表难免产生一层氧化皮。再者，钢板在轧制过程中也产生一层氧化皮附着在钢板外表。这些氧化皮熔点高，不

22、简洁燃烧和熔化，增加了预热时间，降低了切割速度；同时经过加热，氧化皮四处飞溅，极易对割嘴造成堵塞，降低了割嘴的使用寿命。所以，在切割前，很有必要对钢板外表进展除锈预处理。常用的方法是抛丸除锈，之后喷漆防锈。马上细小铁砂用喷丸机喷向钢板外表，靠铁砂对钢板的冲击力除去氧化皮，再喷上阻燃、导电性好的防锈漆。钢板切割之前的除锈喷漆预处理已成为金属构造生产中一个8不行缺少的环节。在实际生产过程中，常常会产生这样或那样的质量问题，一般有如下几种缺陷： 边缘缺陷，切割断面缺陷，挂渣、裂纹等。而造成质量事故的缘由很多，假设氧气纯度保证正常，设备运行正常，那么造成火焰切割质量缺陷的缘由主要表现在如下几个方面：割

23、炬、割嘴、钢材本身质量、钢板材质。1. 上边缘切割质量缺陷这是由于熔化而造成的质量缺陷。（1） 上边缘塌边现象：边缘熔化过快，造成圆角塌边。缘由： 切割速度太慢，预热火焰太强； 割嘴与工件之间的高度太高或太低；使用的割嘴号太大，火焰中的氧气过剩。（2） 水滴状熔豆串现象：在切割的上边缘形成一串水滴状的熔豆。缘由： 钢板外表锈蚀或有氧化皮；割嘴与钢板之间的高度太小，预热火焰太强； 割嘴与钢板之间的高度太大。（3） 上边缘塌边并呈现房檐状现象：在切口上边缘，形成房檐状的凸出塌边。缘由： 预热火焰太强；割嘴与钢板之间的高度太低； 切割速度太慢；割嘴与工件之间的高度太大，使用的割嘴号偏大，预热火焰中氧

24、气过剩。（4） 切割断面的上边缘有挂渣现象：切口上边缘凹陷并有挂渣。缘由： 割嘴与工件之间的高度太大，切割氧压力太高； 预热火焰太强。2. 切割断面凹凸不平，即平面度差（1） 切割断面上边缘下方，有凹形缺陷现象：在承受切割断面上边缘处有凹陷，同时上边缘有不同程度的熔化塌边。缘由： 切割氧压力太高； 割嘴与工件之间的高度太大；割嘴有杂物堵塞，使风线受到干扰变形。9（2） 割缝从上向下收缩现象：割缝上宽下窄。缘由： 切割速度太快； 割嘴与工件之间的高度太大，割嘴有杂物堵塞，使风线受到干扰变形。（3） 割缝上窄下宽现象：割缝上窄下宽，成喇叭状。缘由： 切割速度太快，切割氧压力太高； 割嘴号偏大，使切

25、割氧流量太大； 割嘴与工件之间的高度太大；（4） 切割断面凹陷现象：在整个切割断面上，尤其中间部位有凹陷。缘由： 切割速度太快； 使用的割嘴太小，切割压力太低，割嘴堵塞或损坏； 切割氧压力过高，风线受阻变坏。（5） 切割断面呈现出大的波浪外形现象：切割断面凸凹不平，呈现较大的波浪外形。缘由： 切割速度太快； 切割氧压力太低，割嘴堵塞或损坏，使风线变坏； 使用的割嘴号太大。（6） 切口垂直方向的角度偏差现象：切口不垂直，消灭斜角。缘由： 割炬与工件面不垂直； 风线不正。（7） 切口下边缘成圆角现象：切口下边缘有不同程度的熔化，成圆角状。缘由： 割嘴堵塞或者损坏，使风线变坏； 切割速度太快，切割氧

26、压力太高。（8） 切口下部凹陷且下边缘成圆角10现象：接近下边缘处凹陷并且下边缘熔化成圆角。缘由：切割速度太快，割嘴堵塞或者损坏，风线受阻变坏。3. 切割断面的粗糙度缺陷 切割断面的粗糙度直接影响后续工序的加工质量，切断面的粗糙度与割纹的超前量及其深度有关。（1） 切割断面后拖量过大现象：切割断面割纹向后偏移很大，同时随着偏移量的大小而消灭不同程度的凹陷。缘由： 切割速度太快； 使用的割嘴太小，切割氧流量太小，切割氧压力太低； 割嘴与工件的高度太大。（2） 在切割断面上半局部，消灭割纹超前量现象：在接近上边缘处，形成确定程度的割纹超前量。缘由： 割炬与切割方向不垂直，割嘴堵塞或损坏；风线受阻变

27、坏；现象：在靠近切割断面下边缘处消灭割纹超前量太大。缘由： 割嘴堵塞或损坏，风线受阻变坏； 割炬不垂直或割嘴有问题，使风线不正、倾斜。4. 挂渣 在切割断面上或下边缘产生难以去除的挂渣。（1） 下边缘挂渣现象：在切割断面的下边缘产生连续的挂渣。缘由： 切割速度太快或太慢，使用的割嘴号太小，切割氧压力太低； 预热火焰中燃气过剩，钢板外表有氧化皮锈蚀或不干净； 割嘴与工件之间的高度太大，预热火焰太强。（2） 切割断面上产生挂渣现象：在切割断面上有挂渣，尤其在下半局部有挂渣。缘由：合金成份含量太高。5. 裂纹现象：在切割断面上消灭可见裂纹，或在切割断面四周的内部消灭脉动裂纹，或只是在横断面上可见到裂

28、纹。11缘由：含碳量或含合金成份太高，承受预热切割法时，工件预热温度不够，工件冷却时间太快，材料冷作硬化。附录 2：英文技术资料及中文翻译Billet flame cleaning machine oxide skin, crack cleaning device designFrom steel plate through a series of intermediate link reach incision workshop, during this period, the steel plate surface unavoidably produce a layer of oxide

29、skin. Moreover, steel rolling process also produce in a layer of oxide skin attached to the steel plate surface. These oxide skin melting point, not easy high combustion and12melting, increased preheating time, reduced the cutting speed; Meanwhile, after heating, oxide skin around the splash and ext

30、remely easily to cut caused jams, reduces the lips mouth using life. Cut So, in is necessary before cutting for steel surface derusting pretreatment.Commonly used method is peen-forming derusting, after painting antirust.Upcoming shot peening machine with tiny iron ore, steel surfaces by soar into t

31、he impact of the of the steel iron ore remove oxide skin, spray flame retardant and electric conductivity good antirust paint.Steel cutting the derusting spray-paint preprocessing before production of metal structure has become an indispensable tache.In the actual production process, often have this

32、 or that kind of quality problem, generally has the following several defects: edge defects, cutting section defects, hang slag, crack, etc. The causes of the accident caused by quality, if oxygen purity guarantee many normal, in normal operation, then the flame cutting quality defects caused by rea

33、son mainly lie in the following aspects: cutting torch, cut the mouth, steel, steel material quality of itself.1. The upper edge cutting quality defectsThis is because the quality defect caused by the melting.(1) on edge collapse edgePhenomenon: melting too fast, causing rounded edge collapse edge.

34、Reason:(1) the cutting speed too slow, preheat flame strong;(2) the mouth and workpiece cut between highly too much or too little; The use of mouth number too big, cut the oxygen excess. Flame(2) water droplets shape molten bean string (see chart 9-9)Phenomenon: in cutting the upper edge of the form

35、 a string of water droplets form of melting beans.Reason:13(1) the steel plate surface corrosion or have oxide skin;(2) the steel mouth and cut between too high too small, preheat flame;(3) the steel mouth and cut between highly too big.(3) the upper edge of the presentFangYan shape and collapse edg

36、e (see chart 9-10)Phenomenon: in the upper edge of the FangYan incision, forming the bulge (collapse edge.Reason:(1) the preheating flame strong;(2) the steel mouth and cut between highly too low;(3) cutting speed too slow; Cut the height of mouth and between parts, the use of cut too large, too lar

37、ge, the mouth overcapacity. Oxygen in the preheated flame(4) cutting section has hang the upper edge of the slag (see chart 9-11) Phenomenon: cut on the edge sag and hangs slag.Reason:(1) the mouth and workpiece cut between highly too big, cut oxygen pressure is too high;(2) the preheating flame is

38、too strong.2. Cutting section is uneven, namely flatness poor(1) cutting edge on the cross, has sunken shape defects below (see chart 9-12) phenomenon: in accepting the edge cutting sections have cave, meanwhile the upper edge of the different levels of melting collapse edge.Reason:(1) cut oxygen pr

39、essure is too high;(2) the mouth and workpiece cut between highly too big; Cut the mouth had sundry jams, make the wind line interference deformation.(2) cut from top down contraction joints (see chart 9-13) Phenomenon: cut to sew up wide below narrow. Reason:(1) cut too fast;(2) the mouth and workp

40、iece cut between highly too big, cut the mouth had sundry jams, make the wind line interference deformation.(3) cut to sew up the narrow below wide (see chart 9-14)14Phenomenon: cut with narrow width, sewn into horn shape. Reason:(1) the cutting speed too fast, cutting oxygen pressure is too high; (

41、2), cut too large, the mouth that cutting oxygen flow too big;(3) the mouth and workpiece cut between highly too big;(4) cutting section sag (see chart 9-15)Phenomenon: in the whole cutting section, especially have sunken intermediate place.Reason:(1) cut too fast;(2) the use of mouth is too small,

42、cutting pressure cut is too low, cut congestion or damage; mouth(3) cutting too high, the wind line oxygen pressure thwarted worse.(5) cutting sections show big corrugated shape (see chart 9-16) Phenomenon: cutting section bumpy, appear larger corrugated shape. Reason:(1) cut too fast;(2) the cuttin

43、g oxygen pressure is too low, the mouth jam or damage, cut to the wind line deteriorate;(3) the mouth, use cut is too big.(6) incision of perpendicular direction Angle deviation (see chart 9-17) Phenomenon: incision not vertical, appear bevel.Reason:(1) the torch with workpiece surface will not cut

44、vertical;(2) the wind line is not right.(7) incision into round the lower edge (see chart 9-18)Phenomenon: incision had different degrees of the lower edge of the melt into round shape.Reason:15(1) mouth jam or damage, cut to the wind line deteriorate;(2) the cutting speed too fast, cutting oxygen p

45、ressure is too high.(8) incision under the lower sag and into rounded edge (see chart 9-19) Phenomenon: close to lower edge sag under melting into fillet and edge. Reason:Cutting too fast, mouth jam or damage, cut the line go bad. Blocked3. Cutting sections of roughness defects of cutting section di

46、rectly influences the follow-up process roughness machining quality, the roughness and cut off the depth and volume of advanced tattoo concerned.(1) after cutting section dragged dimension (FIG 9-20)Phenomenon: cutting section cut grain backward migration is very big, at the same time as the size of the offset and appear different levels of depression.Reason:(1) cut too fast;(2) the use of cut is too small, and cutting oxygen flow mouth too low, cutting oxygen pressure;(3) the height of mouth