基于等离子技术的板坯精整实验装置设计与研究

发布时间：2017-08-24 10:16

  本文关键词：基于等离子技术的板坯精整实验装置设计与研究

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【摘要】：连铸坯经过连铸机成形后,需要通过火焰切割机定尺寸切割,在切割后的板坯下表面,将附着有一条呈倒锥状的毛刺,该毛刺的主要成分为铁及铁的氧化物,硬度很高。在轧钢过程中,毛刺嵌入钢板会影响板材质量;另外由于毛刺的成分复杂,硬度高,在轧制时还会损伤轧辊表面。现阶段对于板坯毛刺的去除大多采用机械方式在连铸车间进行,此时板坯温度高,毛刺硬度相对较低,容易去除。但是对于一些低温板坯毛刺的去除,由于温度降低,毛刺硬度增大,用一般的机械方式很难达到良好的去除效果。本文是在江苏某钢厂的板坯精整机研制项目的背景下进行的。针对此类低温板坯的去毛刺问题,设计一台基于等离子技术的板坯精整实验装置,采用等离子切割的方法进行试验去毛刺作业,仿照流水线作业的条件,对板坯精整实验装置的主体结构进行了设计,主要包括了等离子焰炬夹持装置、切割装置、升降装置等。其中等离子焰炬夹持装置可以方便的调节割炬的角度、高度和距离,以达到设置多组实验参数的要求。由于板坯定尺切割时的误差易出现“非矩形”板坯,运输过程中也常常出现“跑偏”的现象,造成板坯端面与其输送方向不垂直,为实验装置去毛刺作业造成困难。针对此类问题,设计了一套机械补差装置,保证了去毛刺的效果。利用Solidworks软件对本实验装置进行三维设计,包括方案原理设计和具体零部件设计与选型,设计了等离子割炬的冷却系统和供气系统的电磁阀路,再利用Hypermesh软件对影响切割精度的切割小车装置进行分析,验证本实验装置工作上的可行性。
【关键词】：等离子切割 板坯去毛刺 机械补差 实验装置
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 板坯毛刺的产生和影响9-10
• 1.2 传统板坯去毛刺的方法10-12
• 1.2.1 刀具刮除式去毛刺方法10-11
• 1.2.2 锤刀打击式去毛刺方法11-12
• 1.3 本课题组对去除板坯毛刺的研究12-15
• 1.4 本课题的研究内容和意义15-17
• 1.4.1 本课题的研究内容15-16
• 1.4.2 本课题的研究目的和意义16-17
• 第二章 毛刺的形成机理与等离子技术的选用17-23
• 2.1 板坯氧化皮的形成机理17-18
• 2.2 板坯毛刺的形成机理18-20
• 2.2.1 氧气对毛刺形成的影响19
• 2.2.2 预热火焰对毛刺形成的影响19
• 2.2.3 切割速度对毛刺形成的影响19-20
• 2.2.4 割嘴高度对毛刺形成的影响20
• 2.3 等离子技术的选用20-22
• 2.3.1 现阶段主要的切割方法及特点20-22
• 2.3.2 等离子切割弧的类型22
• 2.3.3 等离子切割技术的选用22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 等离子切割系统的研究23-33
• 3.1 等离子电源23-25
• 3.1.1 等离子电源的特性23
• 3.1.2 等离子电源的种类23-24
• 3.1.3 等离子电源的选取24-25
• 3.2 等离子割炬25-27
• 3.2.1 等离子割炬的结构25-26
• 3.2.2 等离子割炬的选取26-27
• 3.3 供气及冷却系统的研究27-30
• 3.3.1 气路系统27-29
• 3.3.2 水路系统29-30
• 3.4 等离子切割工艺性研究30-32
• 3.4.1 切割工艺参数30-31
• 3.4.2 等离子切割质量31-32
• 3.4.3 等离子切割过程中常见问题及其解决方法32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 等离子板坯精整实验装置的设计33-60
• 4.1 方案设计33-38
• 4.1.1 设计要求33-35
• 4.1.2 传动方案的制定35-38
• 4.2 板坯精整实验装置传动系统的选型与计算38-47
• 4.2.1 等离子割炬的最佳切割速度39
• 4.2.2 割炬进给系统的设计39-43
• 4.2.3 定位气缸的选型43-46
• 4.2.4 升降气缸的选型46-47
• 4.3 机械校正装置的设计47-54
• 4.3.1 销孔式机械校正装置的原理48-49
• 4.3.2 柱销直径及底板孔径结构49-54
• 4.4 辅助机构的设计54-59
• 4.4.1 调整切割工艺参数的结构实现54-56
• 4.4.2 底座方案的选择56-57
• 4.4.3 滑动导向套的设计57-58
• 4.4.4 直线导轨的设计58
• 4.4.5 底座锁死机构的设计58-59
• 4.4.6 定位杆组件的设计59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 实验装置的三维建模与关键零部件的静力学分析60-68
• 5.1 等离子板坯精整实验装置的三维建模60-63
• 5.1.1 焰炬夹持装置的建模60-61
• 5.1.2 横梁装置的建模61
• 5.1.3 切割小车装置的建模61-62
• 5.1.4 升降底座装置的建模62
• 5.1.5 实验装置的总装建模62-63
• 5.2 关键零部件的静力学分析63-67
• 5.2.1 切割小车装置的简化63-64
• 5.2.2 前处理64
• 5.2.3 加载与求解64-67
• 5.2.4 有限元计算结果分析67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 附录一73-74
• 附录二74-75
• 附录三75-76
• 附录四76-77
• 附录五77

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本文编号：730717