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1摘要钢坯火焰清理(searfingofbillet)利用高温火焰的气割和熔除作用将钢坯表面缺陷烧除。在钠坯生产中，它是保证钢坯质量的重要工序。火焰清理是一种生产率高、成本低的表面清理方法。用火焰清理1t钢坯的成本比用风铲清理便宜一半以上，为砂轮磨削的十分之一。清理速度比风铲高10~15倍，广泛用于碳钢、低合金钢及部分合金钢的清理。火焰清理有人工清理和机械清理，可进行在线热清理及钢坯冷却后的补充清理。人工火焰清理通常用作钢坯的冷清理，但对于一些导热性差的高碳钢及合金钢钢坯，一般不适用于常温清理，通常在钢坯未冷却到150~300°C之前进行人工抢温清理。(人工火焰清理的工具为带引火器的火焰枪，清理时喷嘴在钢坯表面上移动速度为6~9m/min)。机械火焰清理为改善钢坯表面质量和减轻繁重的手工操作，在初轧机和大剪机之间的生产线上安装火焰清理机(又称在线火焰清理机)，将轧后的钢坯在热状态下同时进行四面(方坯)或两面(板坯)的在线火焰清理。一般一次清理深度为0.8~4.2mm，清理速度是可调的。经在线热清理的钢坯表面仍有10%~40%的清理量要在钢坯库进行补充冷清理，其中中碳钢约占10%，合金钢约占40%。关键词：钢坯表面火焰清理改善质量2AbstractSearfingflameofbilletclear(thebillet)withhigh-temperatureflamecuttingandmeltinadditiontoburnsurfacedefectrolewillbilletexcept.Insodiumbilletproduction,itistoguaranteetheimportantprocessqualityofsteel.Flamecleanupisakindofproductivityhigh,lowcostsurfacecleaningmethod.Useflame1tbilletcostclearwithFengChancleaningcheaperthanmorethanhalf,forgrindingwheelgrindingtenth.CleaningfasterthanFengChanhigh10~15times,widelyusedincarbonsteel,lowalloysteelandpartofthealloysteelcleanup.Flamesareartificiallycleanandclearmechanicalcleaning,canundertakeonlinehotcleaningandbilletsupplementaryaftercoolingcleaningup.Artificiallyflamecleancommonlyusedasbilletcoldclear,butforsomepoorthermalconductivityofhighcarbonsteelandalloysteelbillet,generallydoesnotapplytoclean,usuallyatthebilletnotcooledto150~300°Ctemperatureartificialrobbeforecleaningup.(artificiallyflamecleanuptoolsfortheflamewithleadfirearmgun,whenclearingnozzlemovementspeedonthesurfaceofthebilletfor6~9m/min).Forimprovingmechanicalflamecleaningthesurfacequalityandreducebilletheavymanualoperation,inthebeginningmillsandlargeshearmachineproductionlinebetweeninstallflamecleaningmachine(alsocalledonlineflamecleaningmachine),willberollinginthebillethotstateafternextsimultaneouslyall(billet)ortwo(slab)onlineflamecleaning.Generallyacleaningdepthfor0.8~4.2mm,cleanupthespeedisadjustable.Theonlinehotcleanupbilletsurfacestillhave10%~40%cleaninginbilletlibraryamount,whichcanaddcoldclearaboutmedium-carbonsteel,alloysteel10%about40%.Keywords:billetsurfacecleaningimprovequalityflame3第一章引言1.1概述所谓钢坯火焰清理（searfingofbillet）就是利用高温火焰的气割和熔除作用将钢坯表面缺陷烧除的工序。该工序能有效提高钢材的轧制质量，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两种方式。其中实现机械作业的装置称火焰清理机。它是通过专门烧嘴将氧气和炼焦煤气进行混合，燃烧火焰预热连铸钢坯，然后利用高压的纯氧流与钢坯表面产生氧化反应，对钢坯的一个顶面、一个底面和两个侧面的表面缺陷进行火焰清理作业。热钢坯火焰清理需要采取机械作业的方式。冷钢坯火焰清理既可采用手工作业方式，又可采用机械作业方式。但由于我国目前非常缺乏专门的火焰清机的设计、制造研发能力，国内钢坯火焰清理主要采用手工作业冷钢坯火焰清理方式。1.2钢坯火焰清理机的重要性钢坯火焰清理技术起源于美国，成熟于韩国，是全球冶金行业率先进行批量化检验板坯皮下缺陷的先进手段，目前正风靡于世界冶金业。而随着我国钢铁工业对钢种质量的需求进一步提高，钢坯的火焰表面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2006年宝钢分公司炼钢厂4号连铸机工程配套改造项目：二炼刚火焰清理机技改工程热负荷试车一次成功，顺利投入运行。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，年清理能力也将由60万吨扩大到120万吨。又如2010年迁钢公司板坯火焰清理机热试成功，设计年处理板坯190万吨，为该公司低成本生产高端高效产品，尤其是高品质汽车板、加点板提供了技术保证，迁钢成为国内继宝钢之后第二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，而且维修服务费用昂贵。4基于我国目前火焰清理机研发十分落后的局面，注定我国民族冶金企业必须走自主创新、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、结构分析、制造与装配等关键技术进行校企联合公关，我国才能够较快较全面掌握钢坯火焰清理技术，为我国冶金企业长期发展注入强劲的活力。因此，钢坯火焰清理机的设计项目具有十分深远的现实意义和工程应用价值。1.3本文主要研究的内容火焰清理机是清除钢坯上、下表面氧化层和表层下裂纹缺陷的重要设备，是轧制加工质量的前期必要保障，因此，为满足火焰清理工序要求和项目技术指标要求，钢坯火焰清理机应具有如下功能：1、钢坯柔性支承与定位功能2、钢坯自动夹紧与转动翻板功能3、氧化皮和裂纹自动去除功能4、废屑自动排除功能5第二章火焰清理装置龙门架机座设计2.1电动机的选择电动机的功率，应该根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意一下两点：1、如果电动机功率选得过小，就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载，使其绝缘因发热而损坏。甚至电动机被烧毁。2、如果电动机功率选得过大，就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利，而且还会造成电能浪费。要正确选择电动机的功率，必须经过以下计算或比较：P=F*V/1000（P=计算功率KW,F=所需拉力N，工作机线速度M/S）对于恒定负载连续工作方式，可按下式计算所需电动机功率：P1(kw):P=P/n1n2式中n1为生产机械的效率；n2为电动机的效率，即传动效率。齿条具有加工容易、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=4。齿数z=32。选用XB1-32型号通用谐波减速器，减速比为40。电机选用法兰克生产型号为20的交流伺服电机，最大静转矩为22.5Nm。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=Wμd／2iT=T末n末/ni=T末μi→T=Mμgd/2i=5000*0.15*9.8*128/(2*40)=11.76N*m6其中W为切割机总重量，μ为纵向导轨滑动静摩擦系数，d为啮合齿轮直径(mm)，i为减速比。将W=5000kg，μ=o.15，d=22mm，i=40代入后。T=11.76N*m，小于22.5Nm(查表得到)，这说明电机选择是合理的。2.2齿轮齿条的设计2.2.1原理说明：齿轮齿条机构,就是完成直线运动和转动相互转化的机构。其各部分功用及相互关系如下：a.齿条——也称作直线齿轮，它与小齿轮相互啮合。b.小齿轮——与齿条相互啮合，依靠齿条的直线驱动，齿轮的输出轴做回转运动。c.直进与回转的关系——齿条的移动量与齿条的转角，无论在任何位置都保持一定，所以这是等值直进回转交换机构。当齿条的移动量与齿轮圆周相等时，齿条驱动一次，齿轮转动一周。计算参数分度圆直径：d=mz齿顶高：ha=ha*m齿顶高系数:ha*正常齿：ha*＝1短齿制：ha*＝0.8齿根高：hf=(ha*+c*)m顶隙系数:c*正常齿：c*＝0.25短齿制：c*＝0.3全齿高：h=ha+hf=(2ha*+c*)m齿顶圆直径：da=d+2ha=(z+2ha*)m齿根圆直径：df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m7基圆直径：db=dcosα=mzcosα法向齿距：pn=pb=πdb/z=πmcosα=pcosα统一用pb表示标准齿轮：m、α、ha*、c*取标准值，且e=s的齿轮。备注：齿轮齿条不同齿顶高度系数：2.2.2主要部件设计说明1、啮合齿轮的数据确定设模数m=4，z=32，α=20º，计算如下：d=m×z=4×32=128da=d+2ha=128+2×1×4=136df=d-2hf=128-2×1.25×4=1162、齿条的设计设模数m=4，z=32，α=20º，其宽选择20+10，计算如下：B=φd=128*0.4=50P=πm=3.14*4=12.56e=P/2=6.288参数代号数值模数mn4齿数z32齿形角a20齿顶高系数h1螺旋角B0螺旋方向直齿径向变位系数xn0公法线长度W43.123跨测齿数k4精度等级7LF齿轮副中心距及其极限偏差a128配对齿轮图号齿数32齿圈径向跳动公差Fr54.305公法线长度变动公差Fw齿形公差Ff基节极限偏差FpbFB92.3钢轨的选择钢轨是轨道的主要部件，用于引导机车车辆行驶，并将所承受的荷载转移。同时，为车轮的滚动提供阻力最小的接触面。钢轨的工作条件十分复杂。车轮施加于钢轨上的作用力，其大小、方面和位置都具有很大的随机性。这引起都有和机车车辆与轨道的相互作用有关。除轮载外，气候及其他因素对钢轨受力也有影响，例如，轨温的变化可以使钢轨内部产生很大的温度力，特别是无缝线路上。钢轨是作为一根支承在连续弹性基础或点支承上的无限长梁进行工作的。它主要承受轮载作用下的弯曲应力，但是也必须有能力承担轮轨接触点上的接触应力，以及轨腰与轨头或轨底连接处可能产生的局部应力和温度变化作用下的温