莱钢特钢厂50t电炉新钢包设计_顾玲

( 2) 由于国内耐火材料厚, 为了不影响出钢量, 新钢包的高 度在旧钢包为 2580m m 的基 础上增加 500mm , 即 3350mm , 以不妨碍精炼炉限位为准。
( 3) 出钢量平均为 43t , 最大出钢量 47t , 包衬砖 总重 16t 。
2 新钢包设计
原钢包及新钢包外形尺寸分别见图 1、图 2。 2. 1 钢包外壳
Abstract: To count er t he problems of serious deform at ion an d s o on of t he original lad le used for 50t elect ric fu rnace of t he s pecial s teel plant in L aiw u iron and st eel Co. , Lt d. , w elded ladle shell is adopt ed in des ign of new l adl e, reinf orced ribs in t he b ot t om of ladle are adopt ed, at t he s ame t ime, t he t runnion st ren gth and w eld s tr engt h are checked t oo. The pract ical use h as pr oved t h at it has met t he demands of product ion and has removed a hidden danger for saf et y. Key words: l adl e; elect ric arc f urn ace; sh el l; t runnion ; w eld st rengt h
进行校核。
2. 3. 1 包底与包身的焊接焊缝 包底与包身的焊接
焊缝为 V 形环焊缝( 如图 5 所示) , 受拉应力:
R = P / ( h õ l) 〔2〕
( 4)
式中 P ——焊缝拉力, 735kN ; h ——被焊件厚度, 25mm ; l ——焊缝长度, 2400mm 。
代入( 4) 式得 R 为 12. 25N / m m2, 而 35# 钢的焊 接许用应力为 167N / mm , 2〔2〕 故强度足够。
一般情况下, 钢包外壳有钢板铆接式和钢板焊 接式两种型式〔1〕。由于焊接式钢包外壳在重量上比 铆接式钢包外壳轻 15% ～20% , 为此在设计中采用 了焊接式钢包外壳, 这样既节约了材料, 又可在不增 加吊车负荷的情况下增大包容。原钢包由德国设计、 制造, 外壳采用厚 22mm 的钢板焊接而成。通过对 原钢包材质的分析和钢包强度的计算, 了解到我国 在设计钢包容器时所用的安全系数比德国大, 使用 的材质、焊条及焊缝的类型都有所不同。因此, 新钢 包在满足安全系数[ n] 为 3～5〔1〕的情况下, 内外壳 采用厚 25mm 、材质为 Q235A 的钢板焊接而成。
Q 重= 47+ 16+ 9. 2= 72. 2( t )
取 Q 重 为 75t 。由:
W = PD 3 / 32
( 1)
式中 W ——抗弯截面模数, m m3;
D —— 耳轴直径, 270m m。
代入数值得:
W = 1931394. 3( mm 3)
A- A 断面处最大弯矩:
Mmax= Q / 2×170/ 2
第 23 卷 第 2 期 2001 年 4 月
山 东 冶 金 Shandong M et allurgy
V ol. 23, N O . 2 A pril 2001
莱钢特钢厂 50t 电炉新钢包设计
顾 玲
( 山东省冶金设计院, 山东 莱芜 271104)
摘 要: 针对莱钢特钢厂 50t 电炉原钢包严重变形等问题, 设 计新钢包, 采用焊接式钢包外壳, 并进行加强, 同时 对耳轴强 度进行校核。实际使用证明, 满足了生产要求, 消除了安全隐患。 关键词: 钢包; 电炉; 外壳; 耳轴; 焊接强度 中图分类号: T F 748. 41 文献标识码: B 文章编号: 1004-4620( 2001) 02-0045-03
l ——焊缝长度, 880mm ;
n—— 安全系数, 15;
h ——焊缝高度, 25m m。
代入( 6) 式得 R 为 6. 585N / mm 2, 故强度足够。
2. 3. 3 焊缝检测 所有的纵横焊缝错开, 轴、钢包
体与钢包底的环缝及纵缝按超声波Ⅱ级检测。
3 结束语
目前, 新钢包已经在莱钢特钢厂第二炼钢车间 使用。新钢包的及时补充, 不仅为莱钢特钢厂增产提 效, 最主要的是消除了车间危及安全的重大隐患, 保 证了 50t 电炉的安全生产。
Design of New Ladle Used for 50t El ectric Furnace of the Special Steel Pl ant i n Lai wu Iron and Steel Co. , Ltd.
G U Ling
( Shandong M etall urgical Design Ins ti tut e, Laiwu 271104, Chin a)
1 新钢包工艺条件
( 1) 由于钢包牵涉 2 个钢包车、精 炼炉上下限 位、浇钢车及龙门吊钩的相关尺寸, 故新设计的钢包 的各个定位尺寸与旧钢包一致。
收稿日期: 2000-09-22 作者简 介: 顾玲( 1972- ) , 女, 浙江杭州人, 1993 年毕业 于北京科 技 大学机械系冶金机械专业, 山东省冶金设计院工程师, 从事冶金机械 设计及设计管理工作。
参考文献:
〔1〕 孟凡钦. 钢锭浇 注与钢锭质量〔M 〕. 北京: 冶金 工业出版社, 1994
〔2〕 成大先. 机械设计手册( 第 3 版) . 第 1 卷〔M 〕. 北京: 化学工业 出版社, 1993
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2001 年 4 月
山 东 冶 金
第 23 卷
图 1 原钢包外形尺寸 图 2 新 钢包外形尺寸
通常, 钢包上口尺寸与钢包高度比为 0. 8～0. 9 , 设 全打磨光滑, 这样避免了倒包装置割断钢丝绳所带 计中选取 0. 86, 这样, 在满足工艺条件的情况下, 包 来的严重后果。
2. 3. 2 耳 轴焊缝 耳轴焊缝不仅受拉应力、压应
力, 还受剪应力( 如图 6 所示) :
S= n õ P/ a õ£ l〔2〕
( 5)
式中 P —— 焊缝拉力, P= Q重/ 2= 37. 5t ;
a——角焊缝的计算厚度, a= 0. 7·K;
K —— 焊缝高度, 25mm ;
£ l ——焊缝长度, 4×880m m;
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顾 玲 莱钢特钢厂 50t 电炉新钢包设计 2001 年第 2 期
图 4 耳轴结构示意图
采用耳轴耳板整体锻件。在使用时中, 耳轴受弯矩, 通过受力分析, 应力最大处在 A- A 断面, 该位置直
径最小。
已知: 最大 出钢量 47t , 包衬砖 16t , 钢包 净重 9. 2t 。钢包装满钢水的重量:
( 1) 龙 门钩 距离 2880m m, 钩内 圆 Á 270mm , 厚 为 80m m。( 2) 耳轴安全系数 n 不小于 15〔1〕。( 3) 耳轴位 置比装满钢水的钢包重心高 300～400mm 。( 4) 钢用护板焊接, 箱型结构 固 定。 耳 轴 中 心 距 上 沿 1030mm , 耳 轴 直 径 Á 270mm , 尺寸 2880m m 与 龙门钩一致, 考虑脱 钩挂 钩方便, 耳轴挂钩位置距离为 170mm 。 2. 2. 2 耳轴强度的核算 由于 45# 钢焊接性能较 差, 耳轴材质选用 35# 钢。为了保证耳轴更好受力,
体上口尺寸为Á 2600m m, 下口尺寸为 Á 2400mm, 高为 2815m m。
钢包包底承受的压力大, 在满足钢包安全系数 的条件下, 采用厚 40m m、材质为 Q235A 的球形包 底。这种包底受力要比原钢包平包底受力好。由于
旧钢包在使用中包底鼓肚厉害, 呈椭圆形, 变形严 重, 因此, 在包底避开安装滑动水口和吹氩插口的位
莱芜钢铁股份有限公司特钢厂( 简称莱钢特钢 厂) 第二炼钢车间目前共有 6 个钢包, 均为原德国柏 林钢厂的二手设备。从 1996 年 4 月试车至今, 2 年 中共炼钢 1680 炉次, 出钢 54406t , 平均每个钢包运 转 280 炉次, 出钢量高达 9067t , 而且并未将钢包在 柏林钢厂的运转次数累积在内。对钢包容器来说, 已 达到很高的寿命。由于钢包运转次数多, 6 个钢包已 存在不同种类的严重变形: ( 1) 包沿上翘, 已抵不住 耐火砖的热膨胀。( 2) 包底出现鼓肚。( 3) 整个钢包 已成椭圆形。如果继续使用, 将有可能使 50t 电炉停 产或危及工人的生命安全等, 因此决定报废。
置上加了 4 条加强筋, 呈米字形分布( 如图 3 所示) 。 在钢包的包身、包底纵横交错钻上了一定数量
的Á 8m m、间距 300m m 的透气孔, 以便在砌筑包衬 后烘烤时, 排除耐火材料的水分〔1〕。
在倒包时, 莱钢特钢厂二炼车间使用钢丝绳倒
包, 发现原钢包的倒包装置磨损并割坏钢丝绳。为了 避免此类事情发生, 在设计倒包装置时, 合理安排倒 包 装置的同时, 将倒包装置与钢丝绳相接触的位置
n——安全系数, 15。
图 5 包底与包身的焊缝示意图 图 6 耳轴焊缝示意图
代入( 5) 式 得 S 为 89. 488N / mm2, 而 35# 钢 的 许用剪应力为 118N / mm , 2〔2〕 可以满足要求。
耳轴所受拉应力、压应力较小:
R = 6Mn/ lh2〔2〕
( 6)
式中 M ——焊缝所受弯矩, N. m m;
总重 /t