中冶赛迪CISDI-SACS转炉-中国金属学会炼钢设备及自动化分会会议发言稿

CISDI-SACS 下悬挂转炉技术
中国金属学会炼钢设备及自动化分会 中冶赛迪，炼钢事业部、黄其明/王翔
一．CISDI-SACS
下悬挂转炉概述
转炉是炼钢工程最重要的设备之一，其特点是高温、重载及动载。 转炉的外壳工作温度 400～500℃，大型转炉的回转体质量超过 2000 吨。由于其工作条件和在整个钢铁生产工艺链中处于重要地位，转炉 设备需要的高度的可靠性和安全性。 转炉炉体与托圈的连接机构是转炉体设备的关键机构之一，它安 装在转炉设备的炉壳和托圈之间，用于把炉体联接在托圈上，承受冶 炼时和转炉转动过程中的各种静态、动态、冲击载荷和热膨胀载荷， 构成一个在高温环境下的所谓“宽松静定联接系统” ，该系统的可靠性 要求高、设计难度大、开发的风险较大。 国内外转炉炉体与托圈的连接技术种类较多， 如日本新日铁三点 双球面支撑式、川崎的二点法兰连接系统、德国的钢绳吊挂式和板簧 片组连接系统、奥钢联的 VAI-link 吊挂连接系统等。目前，我国各 大钢厂广泛使用的是三点双球面支撑式连接系统。 该系统装置配合其 它固定挡座能够承受转炉转动过程中的各种载荷和炉壳的自由膨胀。 然而，在使用中发现其挡座使用后会产生间隙、支撑螺栓易断裂，维 修量大，还存在操作安全性较差、设备重量较大、工艺复杂、设备制 造周期较长、投资较大等问题。综合上述众多转炉吊挂技术，下悬挂 转炉技术成为目前世界转炉技术发展的潮流， 也成为中国转炉炼钢技

术走向世界的必备技术之一。
三点球铰支撑机构转炉 2006 年初，由中冶赛迪总承包建设的攀钢易地大修转炉及连铸 工程 2 座 140t 转炉设备先后投产，生产运行情况良好。该两座转炉 在国内首次采用了中冶赛迪具有完全自主知识产权的自适应下悬挂 系统，同年 10 月该下吊挂机构获得国家发明专利授权。 目前，经过工程实践和改进完善，中冶赛迪已完成 100～300t CISDI-SACS 转炉的标准化系列化自主研发工作，拥有完全自主知识产 权，其中 100～250t CISDI-SACS 转炉已取得工程业绩，并在环缝洗涤 净化工艺、煤气干法净化回收等转炉领域的关键配套技术取得突破， 可独立完成转炉全系列的设计和设备成套供货工作。

CISDI-SACS 转炉全貌 二． CISDI-SACS 下悬挂转炉的结构特征和技术特点 CISDI-SACS（Self adapting constrain system）下悬挂转炉是中 冶赛迪自主研发的一种转炉设备技术， 其核心有三部分： 转炉吊挂系统、 转炉轴承支撑系统、倾动传动驱动系统。在这三个系统的设计中，广泛 采用了先进的自适应约束的理念，使得转炉设备在机构原理、机构力学 特性和工艺性趋于更加完美，整个转炉系统性能优越、造型简洁流畅美 观、安全性高。该转炉共申报实用新型和发明专利共 16 项，目前已获 1 项发明专利授权、11 项实用新型专利授权。 CISDI－SACS 转炉主要技术创新点如下（均获得或申请专利保护） ： 第一、 以摆杆吊挂机构与挡座配合的复合型转炉下吊挂联结系统—在 国内首次提出静定自适应的约束概念（利用三组三自由度摆杆配合托 圈耳轴侧上下挡座和导向座，静定自适应的约束系统，炉壳主挡座和

辅助挡座采用了不同的刚度）解决了炉壳与托圈的相对膨胀及变形难 题，可减少转炉生产维护，提高运行的安全性，该系统很好地促进了 国内下悬挂转炉技术的发展。
CISDI-SACS 下悬挂转炉吊挂系统 3D
2006 在攀钢的实施
第二、以关节轴承－连杆－十字铰摆杆吊挂机构为核心的下悬挂 技术——该技术为一种力学静定的联接机构，可承受转炉倾动过程中 各种载荷，保证托圈和炉体的相对固定联接，并不受附加约束地吸收 炉体相对于托圈的热膨胀及变形，该机构在结构和原理上明显区别 VAI-link。 根据查新资料表明， CISDI-SACS 下悬挂机构属国内外首创。
CISDI-SACS 吊挂机构
VAI-Link 吊挂机构（自 VAI 网页）

第三、转炉预应力挡座——在托圈水平挡座上采用预应力结构，该 技术可解决传统挡座使用过程中产生的间隙与冲击问题，并大大降低 转炉挡座焊接根部的峰值应力 50%， 提高的转炉挡座安全性和转炉转动 的平稳性，是摆杆-挡座复合型下吊挂转炉联结系统核心的技术之一， 目前正在申请国际专利。
安装中的转炉预应力挡座
预应力挡座 3D
第四、独创的四球面转炉轴承支撑系统——整个转炉支撑在四个 球面轴承上，使得转炉本体构成了一个完全的静定力学支撑系统，不 但能支撑旋转的转炉托圈，也可以吸收转炉支撑机构中各力学构件的 变形与热膨胀，延长轴承寿命。 该机构原理上区别于现有的任何轴承 支撑系统，具有结构简单，系统可靠、免维护等特点，为目前世界流 行的同类机构中最简洁合理的结构。
四球面转炉轴承支撑系统 3D 及原理图

四球面转炉轴承支撑系统的实施 第五、复式全悬挂转炉倾动机构——解决了倾动一次减速机与二次 减速机连接的三支点过约束问题， 柔性连接提高 了一次减速机硬齿面抗冲击、抗扭振疲劳的性 能，且设备安装便利。
复式全悬挂转炉倾动机构及支撑约束模型

复式全悬挂转炉倾动机构的实施
CISDI-SACS 转炉还采用了一系列新技术，如：模块化的气动事故 倾动装置、水冷全焊接托圈（可分体运输）、炉腹空冷技术、炉帽水 冷技术、水冷铸铁炉口技术等。该技术的采用，一方面完善了个转炉 的功能，可满足不同客户的需求，另一方面也大大改善了转炉的制造 工艺性、降低制造和运输成本、减轻了转炉重量、增加了转炉寿命。
3.CISDI-SACS 下悬挂转炉的设计技术 在长期的工程设计和工程实践过程中，中冶赛迪逐步完善了转炉 设计、制造的内部标准。在倾动力矩分析、吊挂机构力学分析、倾动 机构传动系统的非线性优化、转炉核心部件的有限元分析、转炉整体 有限元分析、转炉炉体温度场计算机仿真及冷却效果分析等方面进行 了深入研究，建立了一套完整且系统的转炉设计方法，全部的设计计