毕业设计实习调研报告(范例)

本科生毕业设计实习调研报告

题 目：钢包旋转台 学生姓名：刘 强

学 号：200440401221

专 业：机械设计制造及自动化系 班 级：机2004-2班 指导教师：闫洪波

目 录

引言 .................................................................................................................................................. 1 1发展概况 ....................................................................................................................................... 2

1.1钢包旋转台称重系统的发展与创新 ................................................................................ 2 1.2 钢包旋转台装配工艺的发展与创新 ............................................................................... 3 1.3旋转台的PLC控制 .......................................................................................................... 4 1.4钢包旋转台液压系统改造 ................................................................................................ 5 1.5钢包旋转台重要焊接件的质量保证和材料的选择 ........................................................ 6 2钢包旋转台有限元分析 ................................................................................................................ 8

2.1直角式钢包回转台的有限元分析 .................................................................................... 8 2.2基于有限元分析的连铸机钢包旋转台结构优化设计 .................................................... 8 2.3钢包旋转台回转臂的有限元分析 .................................................................................... 9 3实习调研心得.............................................................................................................................. 10

3.1确调查的目的和方向 ...................................................................................................... 10 3.2调查的方式 ...................................................................................................................... 10 3.3感受 .................................................................................................................................. 10 参考文献: ....................................................................................................................................... 11

引言

在查阅了大量的资料和网上的调研过程中，我了解到,在我国钢铁工业面临

激烈的市场竞争(产品竞争、质量竞争、成本竞争和服务竞争)中，为了提高企业竞争能力，采用新工艺、新流程、新设备、新技术(自动化是其主要的一环)和新思想是当代钢铁工业的主要趋向，从而保持强大的竞争力。钢铁工业自动化是为钢铁工业服务的，自然其发展趋势是既遵从自动化科学发展趋势，也遵从钢铁工业发展趋.钢产品结构的多元化 ,生产规模的扩大势在必行。

钢包旋转台是连铸机的关键设备,用来承接和运送盛满钢水的钢包。钢包旋转台的焊接构件必须承受重载及较大的冲击负荷, 并将其回转至浇铸位置 ,使得钢包内的钢水流注到中间包内 ,并经中间包注入结晶器 ,然后由拉锭机拉出所需的铸坯。钢包旋转台的回转是由回转电机通过拨动针轮机构带动回转臂旋转来实现的。当电机故障时 ,用油压电动机来驱动回转台回转。。

由此可见 , 对旋转台的称重系统、旋转台的安装方法、旋转台的控制、旋转台液压系统等附属机构的改造对提高钢铁产量、质量有重要意义。

钢包旋转台示意图

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1发展概况

目前钢包旋转台的形式主要有板坯连铸机旋转台和方圆坯连铸机旋转台。钢包旋转台的发展与创新主要是在它原有的基础上对旋转台的称重系统、旋转台的安装方法、旋转台的控制、旋转台液压系统等附属机构建立起来的。

1.1钢包旋转台称重系统的发展与创新

起初钢包旋转台的称重系统由于受现场环境温度高、冲击载荷大、座包过程中甚至有钢水飞溅的影响，使用寿命一直很短。现场仅凭操作员经验判断浇铸过程钢包中钢水的剩余量。旋转台若实行保护浇注以提高铸坯质量,操作员便无法目测判断钢水的剩余量以及流速。为方便现场操作员工艺上的操作,满足现代化生产的要求, 济钢第一炼铁厂在原基础上对称重系统进行了新的改造。

图1.1 钢包旋转台称重系统

 改造后的称重系统耐高温、抗冲击、防钢水飞溅等现场恶劣工况的能力

显著提高。经受住了现场工况的考验,系统称重精度能够满足现场生产要求,可提示生产调度及时座包;提示操作员根据钢水重量启闭水口及换包,以保证实现保护浇铸,提高产品质量。

 改造后的称重系统两种类型传感器全部国产;防护系统与滑线装置均自

行设计制造,成功解决了回转体信号传输的难题;应用软件自行开发。与

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进口系统相比,价格不足其一半,极大地降低了成本。

 改造后的称重系统现场适应性好、性能稳定、维护方便,特别是间接称

重系统可逐步取代直接称重系统。

称重系统改造后可进一步完善。包台升降、转包时,对间接称重读数有影响,还需进一步提高软件系统处理升降、转包时等特殊工况时的能力,提高软件的拟合精度,最终使间接称重系统能完全取代直接称重。

1.2 钢包旋转台装配工艺的发展与创新

钢包旋转台由升降臂 ,导向柱 ,底座及驱动装置 ,钢包加盖装置 ,称量装置及升降液压缸组成 。它的总体外形尺寸一般为 8 880 mm×8 447 mm×3 470 mm （图1.1）总重约103 t ,加上导向柱与升降臂的装配行程吊装高度约 14 m。因此钢包旋转台装配的重点和难点是:调节升降臂上相对的两个导轮之间的距离 以保证升降臂能沿导向柱上下运动自如。

图1.2总装示意图

1-钢包加盖装置；2-称量装置；3-升降臂；4-导向柱；5-升降液压缸；6-底座驱动装置；7-底座

常规装配，升降臂上大下小 ,而且仅升降臂就重达 46 t ,重心靠上。为保证装配过程中人员及设备的安全 ,需打简易地基埋地脚螺栓 ,使底座固定 ,然后再进行装配。这样装配工期长 ,成本高 ,安全系数低 ,更重要的一点是由于吊装设备有限(一般厂房吊装高度最高12 m) ,因此无法验证钢包旋转台的工作性能。为了能在现有的设备条件下实施装配,达到装配要求,技术人员经现场勘察研究决定采用倒置装配,这是一种新的尝试方法。倒置装配的顺序为:装配升降臂→装配导轮→导向柱由上而下反置装入→调整导轮→拆开导向柱与升降臂→装配称量置→装配钢包加盖装置→装配升降液压缸。这样装配工期短,成本低,安全系数

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高,设备总高5870 mm,吊装设备也能满足要求,但找平导向柱与升降臂的相对位置又成为一个问题。为此,技术人员又去现场考察,发现用平台和方箱及可调垫铁可解决此问题(这三种工具为常用工具,并不增加成本),即将2 m×2 m的平台放在导向柱下,平台上放4个20 t的千斤顶,以顶住导向柱,用方箱将升降臂支起,并用可调垫铁找平,这样既保证了装配过程的安全,又能保证钢包旋转台的技术要求。

通过采取倒置法装配 ,成功地解决了设备吊装不够的难题 ,并降低了成本 ,缩短了工期 ,提高了施工中的安全系数。此钢包旋转台投产后 ,运行状况良好。这种倒置装配的方法为以后类似的设备装配提供了很好的借鉴。

1.3旋转台的PLC控制

旋转台控制要求：装满钢水的钢包旋转至浇注位置时自动停车 ,然后开始浇注 ,当钢包内的钢水浇注完毕后 ,回转台将空包旋转至受包位置 ,等待空包运走的同时 ,将另一装满钢水的钢包回转至浇注位置 ,继续浇注。为了保证钢包在浇注时不至于在外力冲击下产生位移 ,采用锁紧装置实现回转臂的回转定位。当回转臂回转停止于浇注位置(或受包位置)时 ,锁紧装置的锁紧销插入回转臂上的导向轴套进行锁紧。为保证锁紧装置可靠工作 ,钢包回转台的定位精神控制在 ±1°内。为达到控制要求 ,并保证钢包到位时平稳停止 ,避免冲击 ,在临近浇注位置(或受包位置)时 ,回转台应能自动减至低速。如图 1 .3

图1.3 回转控制位置示意图

钢包回转运动与一般的直线运动形式不同。直线运动中 ,两个运动方向的极限位置不同 ,在允许的行程内 ,一个方向的始点即为另一方向的终点:即在起始

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点(或到达终点后)只能选择一个运动方向。而钢包回转台在 360°的回转范围内 ,正反两个方向的极限位置相同都为起始位置 ,且在第一限位停车后 ,仍需继续同向运转。这给方向的判别带来了困难。为此技术人员用旋转编码器配合 PLC产生减速信号外 ,还在编程时设计了正向 180°记忆、反向 180°记忆、正向 360°记忆、反向360°记忆信号 ,从而实现了控制要求。

图1.4 PLC控制原理图

钢包回转台 PLC系统控制，通过合理的硬件配置和灵活的软件编程 ,克服了继电器系统的缺点 ,提高了定位精确度和系统可靠性 ,减小了设备故障率 ，从而保证了整个连铸生产的效率 ,使用效果良好。

1.4钢包旋转台液压系统改造

对钢包旋转台进行改造主要是针对旋转台液压系统存在的问题，分析了液压元件的结构及其所处的工作状况，指出了设计制造选型的不合理性 , 并根据实际工况 , 提出并采取了行之有效的改进方法和措施。

经调研和技术人员多年的经验发现，钢包旋转台液压系统频繁发生故障主要是由于液压系统频繁漏油引起的。因此，把旋转台漏油问题控制好，液压系统的故障就得以解决了。

钢包旋转台液压系统所有管路, 尤其高压管路均应适当支撑, 尤其在高压系统中弯管前后及软管连接之前必须支撑。流量的任何突然扰动都将在弯管处产生使管路伸直的倾向, 如果管路未加支撑则导致 “ 甩动 ” 。钢包升降液压系统

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在钢包升降换向的一瞬间振动特别大, 使高压胶管的螺纹连接接头松动, O形密封圈损坏而漏油。从液压系统的设计经验来说, 一般通径大于 25mm的高压胶管的连接方式均采用法兰连接。而钢包升降液压系统的高压胶管的通径为 38mm, 流量达每分钟三百多升, 造成惯性大, 振动特别大, 易使连接螺纹松动而漏油。

针对上述原因技术人员分析出了解决方案。将胶管拆下来, 去掉连接螺母, 直接与插入式焊接法兰焊接。另外, 将钢包升降油缸所处的回转台平台上加焊固定支架, 将与高压胶管相连的不锈钢管进一步用管夹加固, 以减少对高压胶管的振动和冲击。

以上技术的改进很好的控制了钢包旋转台频繁漏油的问题，而且技术投资少，见效快，效益好，具有推广应用价值。

1.5钢包旋转台重要焊接件的质量保证和材料的选择

钢包旋转台的升降臂、回转圈、支撑底座是其关键的焊接件确保这些焊接件的质量是整台连铸机安全正常运行的主要因素。

钢包旋转台是连铸机的关键备,用来承接和运送盛满钢水的钢包。钢包旋转台的焊接构件必须承受重载及较大的冲击负荷。因此要求钢包旋转台工作中必须是安全、可靠的,否则会引起重大的设备事故和人身伤亡事故。

由此可见 ,升降臂、回转环、横梁等钢包回转台的重要焊接构件使用的材料必须符合一定的技术要求。

对焊接构件材料的要求：重要焊接构件必须能承受Z 向载荷,并且在低温情况下材料性能不降低,所以材料的化学成份和机械性能必须符合下述要求：

 钢板的炼钢工艺要求必须是转炉炉顶吹氧方法、平炉方法冶炼或在电炉

冶炼,且必须是特殊镇静钢,经脱氧、脱硫、去氢和细晶粒处理。  钢板须以正火状态供货。

 奥氏体晶粒度指数必须按DIN5061达到8级或更高 。

 对钢包回转台某些重要焊接件的钢板 ,不仅要求沿宽方向和长度方向

有一定的力学性能 ,而且要求厚度方向有良好的抗层状撕裂性能钢板的抗层状撕裂性能采用厚度方向拉力试验的断面收缩率来评定。

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针对上述要求，钢包回转台应该采用国际标准中的材料 ,如ST37-3Z,但我国目前尚没有这种材料的钢板。为节省外汇 ,我们从我国的国情实际出发 ,在设计中决定采用16MnR钢。并对它的化学成份进行必要的调整,以满足标准对材料性能的要求。根据对国内、外钢号的成份和性能比较分析 ,我们对钢的化学成份提出了如下要求:C＜0.16%,Mn=0.50～1.40%（16Mnr）,Mn=0.90%～1.65%(16MnR-Z),S＜0.008%,P＜0.016%,AI＞0.02%。

满足上述要求的钢板机械性能能及Z向性能完全达到了DIN 标准的要求。用这种国产钢板生产的钢包回转台已在包钢现场安装、性能完全达到了设计要求。

以上叙述的就是当前钢包旋转台的一些发展概况！

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2钢包旋转台有限元分析

2.1直角式钢包回转台的有限元分析

为适应环境需要而设计了一种结构特殊的钢包旋转台, 其承载能力为72t。由于旋转台用于钢的支承与传递, 所以要求其工作绝对可靠为此, 技术人员用有限元法对这种钢包回转台进行了分析.

计算用 Surper SAP 程序进行, 以三维板壳元建模, 通过试算在受拉螺栓处加与螺栓刚度相同的弹性边界元, 则边界元的受力即为螺栓的受力。模型如图2.1 所示。此回转台结构的特殊性在于其两大臂在同一个水平面内相交成90 度, 称作直角式钢包回转台。它与传统直臂式回转台相比, 直角式回转台在大臂变形、高应力点位置、倾翻力矩等方面具有自己的特征。

图2.1直角式钢包回转台有限元计算模型立体图

用有限元建模，然后对旋转台倾翻力矩、旋转台的应力、旋转台的变形计算和分析为这种特殊回转台的设计提供了强度方面的理论依据。该回转台已投入使用, 运转情况良好。

2.2基于有限元分析的连铸机钢包旋转台结构优化设计

R8 m 五机五流连铸机是我国自行设计的大型连铸机，其70 t 钢水和钢包旋转台也是目前国内较大的。因此，有必要对其钢包旋转台做较全面的结构优化设计。在计算过程中，合理协调好计算精度与计算量之间的关系是建立有限元模型的关键。在有限元模型的建立过程中，采取了以下措施：

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 对钢包旋转台的回转摇臂、平面轴承系统及底座三部分分别计算优点是

计算量小，从而缩小单元，提高计算精度；

 由于上面三部分结构对称从而采取纵、横切并取结构的1／4进行计算，

减少了计算工作量；

 平面轴承系统由于结构的回转对称性，可以利用ANSYS中回转体三维实

体有限元网络生成程序，只需输进一个截面的力学模型数据，就自动生成网络块体单元，大大减少了工作量；

2.3钢包旋转台回转臂的有限元分析

回转臂为焊接结构，在正常的载荷作用下只产生小的变形，属于线弹性系统。所以，可以用线弹性有限元方法进行计算。

将1钢包旋转台回转臂结构进行节点和单元的划分，输入计算机后形成的

4网络图（如图2.2所示），共计371个节点，780个单元，其中实单元386个，虚单元394个。

图2.2 钢包旋转台回转臂的有限元模型

采用有限元分析，提高了分析精度及设计质量；通过有限元分析及结构优化设计，使改进后的钢包旋转台在刚度和强度上均有较大的提高，有针对性的解决了工程中的一些实际问题；将有限元分析和结构优化方法想结合，是机械零件设计的一种发展方向。

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3实习调研心得

通过这次调研很好的锻炼我们社会交际能力，这也是现在社会要求的。通过这项活动，使我们的视野更加宽阔对社会的了解更多。在此，我把我的调研心得和感受向大家说一下。

我的这次调研报告可分为以下几点：

3.1确调查的目的和方向

1．毕业实习调研是毕业设计的准备阶段，也是重要的实践环节。实习调研期间应根据各自设计题目的需要，深入现场调查研究，并收集设计所需要的各种文字和图纸资料，为下阶段的设计计算作好充分的准备。

2．在调查的方向上主要是和我们毕业设计所要做的课题有关，这样有利于我们做毕业设计。比如：我调研的主要是钢包旋转台的一些资料。

3.2调查的方式

调查的方式有很多，比如：问卷调查、查阅资料、访问、观察等。根据现有的条件我主要是以查阅资料为主。

3.3感受

通过毕业实习调研，进一步加深对本专业知识的理解，拓宽知识面。了解我国工业生产的一些基本情况，以及部分设备在实际生产中的应用现状。通过对现场技术人员的访问、现场实习、查阅技术档案资料，我对钢包旋转台有很深入的了解，为毕业设计打下了良好的基础

最后，我希望大家重视实习调研，我想如果我们认真做了，一定会有很大的收获，使自己的能力有相应的提高。

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参考文献:

[1] 邱庆文. 钢包回转台改造[J]. 湖南冶金 , 2005,(03)，

[2] 唐田秋, 陈利平, 刘丛国. 基于有限元分析的连铸机钢包回转台结构优化设计[J]. 重型机械 , 2004,(06)，

[3] 邱丽琴. PLC在钢包回转台钢包回转控制中的应用[J]. 低压电器 , 2001,(01)， [4] 李伟雄,史孟泽. 钢包回转台与基础共同作用的研究[J]. 工程设计学报 , 2005,(06) ，

[5] 宋松, 夏永海, 李梅. 钢包回转台称重系统改造[J]. 山东冶金 , 2002,(01)， [6] 吴迪平, 章博, 邹家祥, 刘联群. 直角式钢包回转台的有限元分析[J]. 重型机械 , 1997,(03)，

[7] 岳海龙, 邹家祥, 陆勤. 板坯连铸机钢包回转台力学性能研究[J]. 冶金设备 , 1993,(01)

[8] 张振瑞，薛丽莉. 钢包回转台回转臂的有限元分析[J]. 河北冶金 , 1995,(05)，

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