有关转炉倾动机构倾转力矩设计的探讨

有关转炉倾动机构倾转力矩设计的探讨

转炉倾动装置是转炉炼钢主要的机械设备，用于氧气顶吹转炉的平稳倾动及准确定位。倾动机构的载荷特点是大扭矩，转炉倾动机构倾转力矩的设计对转炉的正常工作有着重要的作用，影响转炉倾动机构的倾转力矩因素有很多，并保证转炉正常工作。

标签：转炉倾动机构倾转力矩

0 引言

钢具有强度高、韧性好、易加工和焊接等特性，所以它是一种优良的结构材料。改变钢中的合金元素及其数量可以获得各种不同性能的合金钢，从而满足制造各种工具和设备的要求。此外，由于铁矿石储藏丰富，便于冶炼和加工，可以进行大规模工业化生产，因此钢铁一直是经济建设、社会发展的重要物质基础，并成为衡量一个国家国力的重要标志之一。

转炉倾动装置是转炉炼钢主要的机械设备，用于氧气顶吹转炉的平稳倾动及准确定位，转炉在冶炼过程中要前后倾转，倾动角度为±360°，以满足兑铁水、加废钢、取样、测温、补炉、出渣、出钢等的需要。必要时，倾动速度也应该是可调的。此外，倾动机构尚需与氧枪和烟罩升降机构联锁，且能适应载荷的变化和结构的变形。

转炉倾动机构的作业负荷的特点是：①减速比大；②倾动力矩大；③启、制动频繁，承受较大的动载荷。

1 转炉倾动机构倾转力矩设计

倾动机构的载荷特点是大扭矩。转炉炉体自重大，连同炉液一起，整个转炉倾动部分的重量达百吨，最大可达二千吨。转炉在操作中需进行频繁的倾动，因此倾动机构的工作属于“启动工作制”。机构中除承受基本静载荷外，还要承受由于启动、制动引起的动载荷。并且由于机构传动链中存在较大的啮合间隙，当进行刮炉口渣等操作时，使机构承受较大的动载冲击，其数值为静载荷的两倍以上。因此倾动机构经常处于过载状态下工作，因此在设计转炉计算载荷时必须考虑这些因素。

设计计算转炉倾动机构力矩的目的在于确定额定倾动力矩值，作为倾动机构设计的依据，合理选择耳轴位置；为转炉及其倾动机构设计提供基本载荷系数；为实际转炉及相关结构构件的设计提供有关数据，以确定转炉的操作安全。

转炉倾动力矩M（合成力矩）由空炉力矩MK、炉液力矩My和耳轴上的摩擦力矩Mr三部分组成。即

M=Mk+My+Mr (2-1)

在计算倾动力矩的同时，为了进行倾动机构动力学分析和计算，还需计算转炉的转动惯量。转炉对耳轴的转动惯量由两部分组成：

J=Jk+Jy (2-2)

式中：Jk——空炉对耳轴的转动惯量，不随倾动角度变化；

Jy——炉液对耳轴的转动惯量，由于炉液重心和重量都随倾动角度而变化，所以其转动惯量也随倾动角度而变化。

从上面的分析可以看出，转炉倾动力矩和转动惯量主要和三个方面的因素有关：转炉的炉型、自重和容量；倾动角度；耳轴的位置。

转炉倾动力矩和转动惯量的计算步骤：

第一步：预先选择一个参考的耳轴位置。

第二步：新、老炉炉型的空炉重量、重心和空炉力矩的计算。

第三步：新、老炉炉型在不同倾动角度下（每隔5°或10°）的炉液重量、重心和炉液力矩的计算。

第四步：计算出转炉的合成力矩，然后绘制转炉的倾动力矩随倾动角度变化的曲线。据此找出转炉在正常操作过程中可能出现的最大值和最小值。前者为额定倾动力矩，将其乘以一安全系数，便可作为倾动机构的计算载荷；后者则可作为选择最佳耳轴位置的依据。

2 影响转炉倾动力矩的因素

转炉倾动力矩为正值时，转炉转动方向与力矩方向相反，因此转炉可以正常转动；当转炉倾动力矩为负值时，力矩与转炉转动方向一致，此时转炉将会出现加速下倾，导致泼钢。因此对于转炉倾动机构力矩的设计非常重要。

炉口挂渣对倾转力矩的影响：在转炉内装满钢水后，实际钢水由两部分组成，一部分是漂浮在钢液上端的溅渣，另一部分是钢水。在转炉倾倒钢水时，炉口挂渣，转炉重心上升，炉渣重量的增加导致转炉倾转力矩的下降，影响转炉正常工作。

炉底配重对倾转力矩的影响：转炉底部增加配重时，老炉配有钢水后的总重心下降，配重质量的增加导致转炉倾动力矩的增大，对转炉正常工作是有益影响。

3 总结

转炉倾动机构倾转力矩的设计对转炉的正常工作有着重要的作用，影响转炉倾动机构的倾转力矩因素有很多，可以通过减小炉口挂渣重量以及在炉底加以配重来增加转炉的倾转力矩，使转炉倾动力矩增大，以保证转炉的正确运动。

参考文献：

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