基于3D的150t转炉倾动力矩的计算

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150吨转炉倾动机构设计

150吨转炉倾动机构设计摘要转炉设备中，倾动机械是实现转炉炼钢生产的关键设备之一，炉体的工作对象是高温的液体金属，在兑铁水、出钢等项操作时，要求炉体能平稳地倾动和准确的停位。

为获得如此低的转速，需要很大的减速比。

转炉炉体自重很大，再加装料重量等，整个被倾转部分的重量要达上百吨或上千吨。

转炉倾动机械的工作属于“启动工作制”。

机构除承受基本静载荷作用外，还要承受由于启动、制动等引起的动载荷。

这种动载荷在炉口刮渣操作时，其数值甚至达到静载荷的两倍以上。

转炉倾动机械随着氧气转炉炼钢生产的普及和发展也在不断的发展和完善，出现了各种型式的倾动装置。

本设计为带有扭力杆缓冲止动装置的全悬挂式倾动机械，扭力杆可以缓冲转炉倾动时产生的载荷和冲击，而且对耳轴不产生轴向力。

本设计的主传动系统为四个对角线布置的一次减速机带动一个位于其中心的二次减速机，从而带动整个转炉进行回转工作。

每一台一次减速机的输入轴由一个直流驱动电动机带动工作，四台一次减速机借助其法兰盘凸缘固定在二次减速机的外壳上，在其输出轴上安装的小齿轮与安装在耳轴上的悬挂大齿轮相啮合，组成二次减速机。

关键词：转炉，倾动机械，倾动装置150 t converter tilting mechanism designAbstractConverter device, tilting mechanical equipment is one of the key steelmaking production , furnace work object is a liquid metal temperatures in hot metal , other items when tapping operation , requiring tilting furnace can smoothly and accurately stop bit . To obtain such a low speed, requires a large reduction ratio. Great weight converter furnace , plus loading weight, etc. , the entire weight of the part to be tilting up hundreds of tons or thousands of tons . Converter tilting mechanical work belongs to " start working system ." In addition to the basic institutions to withstand static loads , but also to withstand dynamic loads due to start , braking caused . This dynamic load in the mouth skimming operation, more than twice its value even to static loads. With the converter tilting BOF steelmaking machinery popularization and development also continues to develop and improve , there have been various types of tilting the device . The torsion bar is designed with a full buffer stopper suspended mechanical tilting torsion bar and can buffer the impact load generated when the converter is tilted , and the axial force is not generated trunnion . The design of the main drive system is arranged in a four diagonal reducer drive one at the center of the second gear , so as to drive the rotary converter work performed . Each one gear input shaft driven by an electric motor driven by a DC to work four first gear with its flange flange mounted on the second gear housing , the output pinion shaft installation and installation in the trunnion suspension gear meshed , the second gear component .Keywords:Converter, Tilting machine, Tilting devices目录摘要................................................................................................................................ - 1 - Abstract .................................................................................................................................. - 2 - 1 绪论.................................................................................................................................... - 5 -1.1 研究背景................................................................................................................ - 5 -1.2 转炉炼钢的特点.................................................................................................... - 5 -1.3 转炉炼钢的工序.................................................................................................... - 6 -1.4 转炉炼钢在国内外的发展情况............................................................................ - 6 -1.5 本论文主要研究内容............................................................................................ - 7 -2 方案选择与评述................................................................................................................ - 8 -2.1炉型的选择............................................................................................................. - 8 -2.2 倾动机构的选择与评述........................................................................................ - 8 -2.2.1 倾动机构的配置形式 ............................................................................... - 9 -2.2.2 分减速机结构形式 ................................................................................. - 10 -2.2.3 主减速机结构形式 ................................................................................. - 11 -2.2.4电机结构形式 .......................................................................................... - 11 -2.2.5联轴器结构形式 ...................................................................................... - 11 -2.2.6缓冲装置结构形式. ................................................................................. - 12 -3转炉倾动力矩的确定....................................................................................................... - 13 -3.1 转炉重心的确定.................................................................................................. - 13 -3.2 转炉倾动力矩的计算.......................................................................................... - 13 -3.2.1 空炉与炉液综合力矩计算 ..................................................................... - 14 -3.2.2 摩擦力矩的计算 ..................................................................................... - 15 -3.3 最佳耳轴位置的确定.......................................................................................... - 16 -3.4 转炉倾动力矩修正.............................................................................................. - 16 -4电机、联轴器和制动器的选择与校核........................................................................... - 20 -4.1电机的选择与校核............................................................................................... - 20 -4.1.1 电机的选择 ............................................................................................. - 20 -4.1.2电机的校核 .............................................................................................. - 20 -(1) 电动机工作制度JC及发热值校核 .......................................................... - 21 -(2) 电动机过载校核......................................................................................... - 21 -(3)电机启动时间的计算................................................................................... - 22 -4.2 联轴器选择.......................................................................................................... - 23 -4.3 制动器的选择与校核.......................................................................................... - 24 -4.3.1制动器的计算与选择 .............................................................................. - 24 -4.3.2 制动时间校核 ......................................................................................... - 25 -5 传动系统的设计与校核.................................................................................................. - 26 -5.1 减速机总传动比计算.......................................................................................... - 26 -5.2 减速机齿轮设计.................................................................................................. - 26 -5.2.1 各级传动比分配与齿数确定 ................................................................. - 26 -5.2.2 各轴功率、转速及转矩的计算 ............................................................. - 26 -5.2.3 齿轮传动的设计 ..................................................................................... - 27 -5.3 减速机轴的设计.................................................................................................. - 44 -5.3.1减速机轴的设计与轴承选择 .................................................................. - 44 -5.3.2 减速机轴的校核 ..................................................................................... - 48 -5.4 轴承的选择与校核.............................................................................................. - 50 -6 扭力杆系统的设计.......................................................................................................... - 52 -6.1 扭力杆缓冲止动装置材料的选择...................................................................... - 52 -6.2 扭力杆设计计算.................................................................................................. - 53 -6.2.1扭力杆直径和曲柄半径的确定 .............................................................. - 53 -6.2.2 安全座空隙的确定 ................................................................................. - 53 -7 设备的可靠性与经济性评价.......................................................................................... - 54 -7.1 设备的可靠性...................................................................................................... - 54 -7.1.1 设备可靠度的计算 ................................................................................. - 54 -7.1.2 设备平均寿命 ......................................................................................... - 54 -7.1.3 机械设备的有效度 ................................................................................. - 55 -7.2 设备的经济性评价.............................................................................................. - 56 -7.2.1 投资回收期计算 ..................................................................................... - 56 -7.2.2 盈亏平衡分析 ......................................................................................... - 57 - 总结.............................................................................................................................. - 58 - 致谢.............................................................................................................................. - 59 - 参考文献.............................................................................................................................. - 59 -1 绪论1.1 研究背景钢铁工业一直是整个工业发展的基础，对于钢的冶炼也一直是工业发展中必不可少的组成部分。

某钢铁公司150吨转炉自动化控制系统的设计

量放置在现场的就地控制室。现场各层平台为此设置相应的就地控制室。控制系统ＣＰＵ与远程Ｉ／Ｏ机架的通讯采用Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ网。采用分散型结构便于集中快速管理控制系统的ＣＰＵ，同时节约了大量的测控电缆，减少维护量，且可准确、快速地找到故障所在。
转炉铁合金加料、钢水吹氩站工艺为２台转炉公用，其控制系统同上。
转炉炼钢辅助工艺控制系统采用Ｓ７－３００，包括：转炉二次除尘、循环水泵站、炼钢除尘循环水泵站等。 3.2 控制功能
（１）操作站功能各操作站监控画面的设计以满足其工艺生产监控、操作的要求为准，体现画面美观、切换方便、操作简单、集中与分散相结合等特点。操作站画面说明如下： ·流程总貌图 — 各工艺系统对应的操作站有生产所必需的数据、设备状态、报警和事件显示；有设备操作的对话控件；有自动／手动选择的切换按钮；设定值的修改等。 ·工艺流程子画面 — 每个子工艺系统的流程图及相关的显示、操作等。 ·控制回路画面 — 设备控制的状态、测量值、过程值、反馈值的显示；设定值的修改；输出值的控制。 ·报警画面 — 操作站各画面顶部均设有报警信息条，当生产参数报警出现时，报警信息条闪烁自动显示报警信息。报警发生时，自动存储报警相关信息（包括报警信息、联锁信息），以备分析报警原因。 ·历史数据画面—历史数据的存储、查询。 ·操作事件记录、查询 — 为事故分析提供依据。 ·生产数据的显示、存储 — 日报、班报的打印功能。 ·能源介质计量数据显示、累计。（２）控制器功能ＰＬＣ控制器是控制系统的核心，经过Ｉ／

150t转炉倾动力矩计算分析

ＨｕｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）
ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｈａｔｔｈｅｔｉｌｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆ１５０ｔｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃａｎｓａｔｉｓｆｙｓａｆｅｔｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎａｎｅｃｏｎｏｍｉｃｗａｙ，ｉｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｆｕｌｌｐｏｓｉｔｉｖｅｔｉｌｔｉｎｇｔｏｒｑｕｅ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｔｉｌｔｉｎｇｔｏｒｑｕｅｖａｌｕｅｏｆｎｅｗｃｏｎｖｅｔｅｒｒａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｏｌｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｏｌｄｃｏｎｖｅｔｅｒｒｏｎｔｉｌｔｉｎｇ
矩计算软件分别计算了新炉和理论老炉的倾动力矩值，并分析了理论老炉工况对倾动力矩的影响，确定了耳轴的最佳位置，得出了转炉的最小、最大合成倾动力矩，计算结果为转炉倾动机的设计选型提供了重要依据。［关键词］转炉；倾动力矩；计算ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ１５０ｔＣｏｎｖｅｒｔｅｒＴｉｌｔｉｎｇＴｏｒｑｕｅ

转炉倾动力矩的设计计算

１１２１ｕ．０ｌ
转炉倾动力矩的设计计算
唐玢
（安徽冶金科技职业学院安徽马鞍山２￣ｏ）４ｏ（钢技师学院安徽马鞍山￣３ｏ）马ｏｏ
摘要：运用ＣＤＡ三维实体功能．及ＭＴＡ语言以ＡＬＢ编制计算机程序来计算转炉的倾动力矩，并绘制倾动力矩曲线。该
图２炉壳三维实体
２２使用ＭＳＰＯ命令进行实体查询，．ＡＳＲＰ则可给
出三维模型实体特性：炉壳材质体积为１．６ｍ；６６ｓ
即炉壳重量为：６６ × ．＝２．（）１．７８１９９ｔ。相对于炉６５底原点，炉壳重心坐标为Ｘ＝０Ｙ＝３７３ｌｌ１，１．８４ｒ，ｆＺ０。接下来，利用同样方法计算出炉衬的重量重
用实体查询命令，便可精确得出实体的体积、重量、
本计算机程序是由ＭＴＡＡＬＢ语言编制而成，在
于计算空炉力矩和炉液力矩及其合成力矩，这里将炉液视为铁渣混合的单一炉液，使用范围较广，只要是对称回转体盛液容器都可进行计算。计算炉
型如图１所示。
＝
心，再通过合成计算得出炉体的总重量为Ｇ＝３１５ｔ炉体合成重心坐标为Ｘ＝０Ｙ＝３６９ｍ，４．，，．２Ｚ
＝
图３计算机程序流程图
３３计算机应用程序．
０ｏ
下面为计算转炉在任意倾动角度下空炉力矩的ＭＴＡ语言程序，ＡＬＢ其余程序省略。
、
图１计算机程序计算炉型
只要计算出炉体的重量和重心，就可计算出任意倾动角度下的空炉力矩 …。

150T转炉倾动电气控制系统

150T转炉倾动电气控制系统一、系统概述：转炉倾动机构采用4台交流马达传动，可驱动转炉主体在±360℃的范围内任意转动。

控制主要通过4台变频器之间的光纤环网实现4套传动装置的主从控制，同时采用编码器反馈速度的闭环控制。

变频器和PLC采用的是PROFIBUS-DP协议来进行通讯。

主机架：电源模块PS-10A 型号：6ES73071KA010AA0CPU-315-2DP 型号：6ES73152AG100AB0 带512K卡型号：6ES79538LJ200AA0CP341-1以太网通讯模块型号：6GK73431EX300XE06个MD1开关量输入模块型号：6ES73211BH020AA0 16点输入扩展机架：ET200M PS-5A电源模块型号：6ES73071EA000AA0ET200M IM153-2DP 型号：6ES71532BA020XB0MA2 8点模拟量输入型号：6ES73317KF020AB02个MD1 16点开关量输入型号：6ES73211BH020AA05个 MDA 16点开关量输出型号：6ES73221BH010AA0ET200M 带电插拔导轨型号：6E371951GF300XA0PB总线接头型号：6ES79720BA520XA0ET200M 电源底座型号：6ES71957HA000XA0ET200M I/O底座型号：6ES71957HB000XA0主回路是从低压配电主母线过来经过双电源自动切换装置（框架断路器3200A带过热过流保护）、多功能表（监控电流电压）、塑壳断路器（1250A）、进线电抗器（内置于变频器）、变频器、出线电抗器（内置于变频器）、倾动电机（电机侧装有测速编码器）。

同时在电机上还配有制动器和电机冷却风机。

（控制流程图如下所示）此图为一台倾动控制原理图其他三台同上一样。

二、主要设备及技术参数序号设备名称规格、参数数量安装点1 双电源自动切换装置带机械电气联锁 1 电气室2 多功能电表PDM－803P－C－5A－400V 2 MCC进线柜、稀油站3 框架断路器MT12H113TD/OMIC5.0A增加4个旋转型OF 1 变频柜4 快速熔断器RS75B－1600/1600 1 变频柜5 变频器500KV（带进出线电抗器）6SE70SIMENZI 4 电气室6 倾动电机YZP400M2-6/300KV 520A 500KW 4 转炉侧7 塑壳断路器NSX100F/MA163PP2X0F 88 交流接触器LC1-D09M/LA1-DN22C 89 热继电器LRD0BC 2.5-4A 810 制动器0.6KW 3.5A 4 倾动电机上11 倾动电机风机 1.1KW 3.4A 4 倾动电机上熔断器：熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器，也可以说，它是一种利用热效应原理工作的电流保护电器。

转炉倾动力矩

铁水重心计算通过空炉重心计算底讨论我们知道，空炉的形状一定，重心位置一定，而铁水重心则不然，在倾动过程中炉内铁水的形状不固定，随着炉型的变化而变化，所以重心位置也是随倾动角度α的变化而变化的，在出钢过程中，炉内的钢水量也是随倾动角度α的变化而变化的，所以欲求出最大合力矩M合max和最小合力矩M合min，就得分别求出各倾角α下的铁水重心的倾动力矩，然后通过比较求出M合max 和M合min，计算很大，没有太简单的方法，目前使用的方法有三种：
• 在冶金转炉设备中，倾动机构是实现转炉炼钢生产的关键设备之一。由于它长期处于多尘环境，倾动力矩大，速比高，启制动频繁，承受较大载荷的环境，因此，对转炉倾动力矩的研究是十分重要的。本次探讨主要通过对转炉倾动力矩的计算以及倾动曲线图的绘制并应用三维软件计算转炉倾动力矩，该方法具有准确度高、计算效率高的特点，而且能全面地考虑其他影响条件，通过优化来确定转炉的最佳耳轴位置，可作为一种辅助方法，用于转炉设备的设计制作。
什么叫转炉的倾动力矩？定义；转炉在倾动过程中，炉壳，炉衬和铁水重量对耳轴产生的力矩，叫做转炉的倾动力矩，用M表示。为什么要进行转炉倾动力矩计算呢？
其目的： ①确定最佳耳轴位置。 ②根据计算出的最大倾动力矩，选择倾动机构和倾动电机功率。
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为什么要确定耳轴最佳位置呢？因为转炉耳轴位置的高低对所。用的倾动机构功率大小和倾动安全性有着重要影响，位置太高时所需电机的功率大，位置太低则安全性差，容易发生翻炉事故。因此说精心确定耳轴位置，计算出各角度下的倾动力矩，从中找出最大倾动力矩是进行转炉设计的一项转繁重的任务。 M max也是选择倾动电机功率的依据。
1）公式法

１５０ｔ转炉炉型及托圈耳轴位置的优化选择

７
转炉全高
Ｈ
ｍｍ
９１６０
９４６５
１００７０
９４１５
８
转炉高径比
Ｈ／Ｄ
１２８３
１３２６
１４３９
１２９０
９
出钢口角度
１０
炉口直径
α
°
６
６
１０
０
ｄ
ｍｍ
２９５０
３０９７
３２００
３１００
１１
静态力矩
ｋＮ·ｍ
２５２８
２５２８
３５００
２９４０
１２
设备设计力矩
Ｍ
ｋＮ·ｍ
２７５０
２７５０
３５００
３４００
１３
转炉倾动速度
预选耳轴位置的条件：
计不合理，而且运行成本增加。
（１）能保证转炉倾动时，安全可靠；
２．４．２预选耳轴位置ｈ
（２）倾动机械系统设计的经济合理，运行成本低；
根据经验，预选的耳轴位置一般按下列公式确定：
（３）转炉设备设计完成以后，尽量小的图纸修改工
（１）炉壳与托圈的连接采用三点球面螺栓、上支撑连
ｎ
ｒ／ｍｉｎ０１～０７６０１１～１０８０１５～１５０１５～１５
１４
电机功率
Ｎ
ｋＷ
４×１６０
４×１６０
４×２００
４×１６０
１５炉壳与托圈的连接
１６
炉壳内容积
Ｖｎ
上支撑
上支撑
上支撑
下支撑
ｍ３
２７８３７
２９１３２
２９８
３０３５５
根据上表数据对比，确定转炉炉型采用方案３，其优点如下：
（１）转炉炉容比大，较适合含磷较高的铁水冶炼，转炉溢渣和喷溅减少［１］；

八钢150t转炉倾动变频控制系统设计与调试

八钢150t转炉倾动变频控制系统设计与调试摘要：介绍了八钢150t转炉倾动系统的设计与调试过程，重点对转炉倾动的主从控制、制动器的控制、故障处理等问题和调试中的主要控制参数、程序设计进行了说明。

关键词：转炉；变频调速；矢量控制；主从切换1前言新疆八一钢铁股份有限公司（简称八钢）150t转炉与2012年8月建成投产，由宝钢工程技术有限公司（简称BSE）负责设计、制造以及施工，控制系统采用美国罗克韦尔系统，其转炉、氧枪、副枪等的控制设计安全、可靠、稳定，投产后当月即达产，控制系统运行正常，自动化水平较高，实现了“一键”炼钢的目标。

转炉倾动是系统的核心，根据转炉倾动频繁点动、启动力矩大等特点，八钢150t转炉倾动控制采用交流矢量变频器控制，满足四台变频器同步运行。

2系统的设计2.1倾动控制系统转炉控制系统核心包括倾动控制系统、氧枪控制系统、投料控制系统等，为了解决系统的通讯速度问题，确保控制器与倾动变频器之间通讯快速、可靠，系统设计时采用将倾动系统独立于转炉其他系统，系统只控制转炉倾动及倾动辅助设备，如倾动润滑站、裙罩的升降等。

系统采用ControlLogix 1756-L61控制器作为控制主站，控制网络选用ROCKWELL的ControlNet网络，并且设计两个并行网络，一是与转炉系统其他控制器实现数据交换，另一个是与四台PowerFlex 700S变频器进行数据交换，变频器之间也通过该网络经控制器实现数据交换。

2.2变频器控制系统系统设计了四台电动机驱动，所以对应的设置4台交流变频器，电动机功率为200kW，变频器选用PowerFlex 700S变频器，考虑到转炉倾动负载的变化大、启动力矩大等情况，变频器功率选型比电动机大一个等级，功率为315kW，考虑到倾动控制精度，采用矢量控制方式（FVC），系统结构如图1：从图中可以看出，在每台变频装置的出线侧均设置了刀开关，形成电气回路上的可靠断点，为了检修安全。

150吨转炉倾动机构设计

150吨转炉倾动机构设计转炉倾动机构是转炉中重要的关键组成部分，它负责控制和实现转炉的倾动运动。

本文将对150吨转炉倾动机构的设计进行详细介绍。

一、机构总体设计1.能够精确控制转炉的倾动角度和倾动速度。

2.具备良好的结构刚度和稳定性，能够承受大的工作负荷和外载荷。

3.结构紧凑，占用空间小，便于维修和保养。

根据以上要求，可以采用液压倾动机构设计，结合电液伺服控制系统实现转炉的精确倾动控制。

二、主要机构设计1.倾动油缸：为了满足150吨转炉的工作负荷，倾动油缸应具备较大的推力和工作行程。

同时，油缸的密封性能要良好，以确保油液不泄漏。

另外，还需要考虑油缸的结构刚度和稳定性。

2.倾动支撑：倾动支撑主要由液压缸支撑杆和转炉的支座构成。

支承装置需要具备良好的可靠性，并且能够承受转炉的工作力和外载荷。

此外，需要采取防倾倒装置，确保倾动过程中的安全。

3.控制系统：倾动机构的控制系统采用电液伺服控制，主要由液压系统、传感器和控制器构成。

通过传感器对转炉的倾动角度进行实时监测，然后通过控制器对液压系统进行控制，从而实时调节液压缸的工作状态，实现精确的倾动控制。

三、安全保护措施为了确保转炉倾动机构的安全可靠运行，应采取以下安全保护措施：1.安装倾动限位装置和位置传感器，确保倾动角度的范围在设计要求内。

2.安装倾动过程中的紧急停止按钮和紧急刹车装置，以确保在紧急情况下能够迅速停止倾动运动。

3.安装机械和液压压力保护装置，确保转炉倾动机构不会超载。

4.设置防坠落装置，确保在发生意外情况时能够有效防止转炉倾倒。

四、结论设计150吨转炉倾动机构，需要考虑转炉的工作负荷、倾动精度和安全性等因素。

采用液压倾动机构设计，配合电液伺服控制系统，能够实现精确的倾动控制。

同时，还需要设置合理的安全保护装置，确保倾动过程的安全可靠性。

以上就是150吨转炉倾动机构设计的详细介绍。

150吨转炉课程设计

150吨转炉课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握150吨转炉的基本结构及其工作原理；2. 学生能掌握与转炉相关的炼钢工艺流程及操作要点；3. 学生了解150吨转炉在生产中的实际应用，并能结合实例分析其优缺点。

技能目标：1. 学生能通过观察、分析，提高对转炉设备故障的判断和解决能力；2. 学生能够运用所学知识，进行转炉操作模拟，提升实际操作技能；3. 学生能够通过小组合作，完成对150吨转炉的工艺优化设计。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对钢铁行业的热爱，激发学习兴趣，提高职业认同感；2. 学生培养严谨的科学态度，树立安全意识，增强环保责任感；3. 学生在团队合作中学会相互尊重、沟通与协作，培养团队精神。

课程性质：本课程为专业实践课程，以理论教学与实际操作相结合的方式进行。

学生特点：学生为高年级中职学生，已具备一定的基础知识，对实际操作有较高的兴趣。

教学要求：注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，培养具备实际操作技能的钢铁行业人才。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，为将来的职业生涯打下坚实基础。

二、教学内容1. 转炉的基本结构及工作原理：- 转炉的构造组成、各部件功能；- 转炉冶炼原理及热力学过程；- 冶炼过程中氧气流动与金属反应的关系。

2. 炼钢工艺流程及操作要点：- 炼钢原料的选择与配比；- 转炉冶炼各阶段操作要领；- 转炉吹炼过程中的温度控制及调整；- 冶炼过程中的事故处理方法。

3. 150吨转炉的实际应用及案例分析：- 150吨转炉在生产中的应用场景；- 案例分析：优缺点及改进措施；- 国内外转炉技术的最新发展。

4. 转炉设备故障判断与解决：- 转炉设备常见故障类型及原因；- 故障诊断方法与处理流程；- 预防性维护措施及应急预案。

5. 转炉操作模拟与工艺优化设计：- 转炉操作模拟训练；- 工艺优化设计原则与方法；- 小组合作完成工艺优化设计项目。

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2010 No. 6
重型机械
·65·
基于 3D 的 150 t 转炉倾动力矩的计算
孙岩1 ，李继宏2 ，兰勇2 ，吴铁3 ，陈莹莹3 ，谷世群3
（ 1．辽宁科技大学机械工程与自动化学院，辽宁鞍山 114051； 2．鞍钢集团工程技术有限公司，辽宁鞍山 114021； 3．中钢设备有限公司，北京 100080）
60 544. 51 1 866. 9 1 016 546 1 521 597
70 394. 19 1 866. 9 735 913. 3 1 283 946
80 180. 32 1 866. 9 336 639. 4 910 974. 8
86 13. 13 1 866. 9 24 512. 4 606 312. 7
An'shan 114021，China； 3． Sinosteel Equipment ＆ Engineering Co．，Ltd．，Beijing 100080，China）
Abstract： This paper takes 150 ton converter of Anshan Iron and Steel Group as example to apply SolidWorks software，determine the best position of trunnion and calculate the tilting torque of the converter． The method has the characteristics of accuracy，Image，simple，strong practicality，etc． to provide a simple means for the design of converter equipment． Key words： tilting torque； trunnion position； converter
50 76. 6 446 731. 2 140 64. 28 374 881
60 86. 6 505 051. 2 150 50 291 600
70 93. 97 548 033 160 34. 2 199 454. 4
80 98. 48 574 335. 4 170 17. 36 101 243. 5
收稿日期： 2010 － 08 － 16；修订日期： 2010 － 08 － 31 作者简介：孙岩（ 1979 －），女，硕士，主要研究方向为机械设
计及理论。
在转炉倾动过程中，炉内液体的形状、重心位置随着倾转角度的变化而变化，并且在出钢过程中其重量也在变化。用公式法或切片法进行计算，工作量都很繁重，误差也较大。本文结合三维软件 SolidWorks，确定鞍钢 150 t 转炉倾动机构最佳耳轴位置，计算了转炉在不同倾角下的倾动力矩。
2 空炉和炉液重量及其初始重心的确定
2. 1 空炉重量及其初始重心的确定［1］在 3D 中绘制好转炉的炉型构造，包括炉壳
和炉衬，定义好各自的材料，即可确定炉壳和炉衬的重量大小和重心位置，进而确定空炉的重量和重心，炉形如图 1 所示。
空炉炉壳材料选定为铸钢，密度为
·66·
Gye / kN
Mye / N·m （ Mk + Mye + Mm ） / N·m Mj / N·m
10
14. 19 82 756. 08 189. 53 1 866. 9 353 833. 557
543 579. 64
652 295. 56
20
27. 94 162 946. 1 358. 12 1 866. 9 66 8574. 228
938 510. 31
1 126 212. 4
30
40. 85 238 237. 2 497. 49 1 866. 9 928 764. 081
1 273 991. 3
1 52பைடு நூலகம் 789. 5
40
52. 52 306 296. 6 586. 67 1 866. 9 1 095 254. 223
90 100 583 200 180
0
0
3. 2 按预选耳轴位置炉液力矩的确定 MYE = GYE L
式中，MYE 为炉液力矩； GYE 为炉液重量； L 为力臂。
炉液力矩的计算与空炉力矩的计算相似，但也有不同之处。由作图得知，当转炉倾角在 0° ～ 86°范围内时，没有出钢，炉液重量不变；当转炉倾角在 86° ～ 126°范围内时，属于出钢阶段，炉液重量发生变化，逐渐减少。在倾动过程中炉液重心位置和力臂一直在发生变化。
MM = （ 5 832 + 1 867 + 1 000 + 2 000） × 0. 2 × 100 /2 = 106 990 N·m
角度
Xye
Gye
Mye
Mk + Mye
/ （ °） / mm
/ kN
/ N·m
/ N·m
10 192. 71 1 866. 9 359 770. 3 461 013. 8
110 － 1 385. 13 138. 18 － 191 397. 3 356 635. 7
120 － 1 945. 68 35. 966 － 69 978. 33 435 072. 9
4 实际转炉倾动力矩的确定
4. 1 最佳耳轴位置的确定［3］
（ ΔH≤
MK + （ GK
MYE ） min － MM + GYE ） sinα
20 364. 39 1 866. 9 680 279. 7 879 734. 1
30 506. 64 1 866. 9 945 846. 2 1 237 446
40 598. 42 1 866. 9 1 117 190 1 492 071
50 618. 08 1 866. 9 1 153 894 1 600 625
图 2 炉液初始形状
通过 3D 中的质量特性得出，炉液初始重心坐标为（ 0，2314. 06，0）。
3 按预选耳轴位置转炉倾动力矩的确定
预选耳轴位置为空炉重心以上 100 mm，即 4288. 26 mm。 3. 1 按预选耳轴位置空炉力矩的确定［2］
MK = GK·L
式中，MK 为空炉力矩； GK 为空炉重量，GK = 595 101. 731 × 9. 8 = 5 831 996. 96N，L 为力臂。
10 17. 36 101 243. 5 100 98. 48 574 335. 4
20 34. 2 199 454. 4 110 93. 97 548 033
30 50 291 600 120 86. 6 505 051. 2
40 64. 28 374 881 130 76. 6 446 731. 2
摘要：本文以鞍钢 150t 转炉为例，应用 3D 软件确定最佳耳轴位置，计算转炉倾动力矩。该方法具有准确、形象、简便、实用性很强等特点，为转炉设备设计提供了一条简捷的途径。
关键词：倾动力矩；耳轴位置；转炉中图分类号： TF3 文献标识码： A 文章编号： 1001 － 196X（ 2010） 06 － 0065 － 04
Calculation for 150 t tilting torque of converter based on solid works
SUN Yan1 ，LI Ji-hong2 ，LAN Yong2 ，WU Tie3 ，CHEN Ying-ying3 ，GU Shi-qun3
（ 1． School of Mechanical Engineering and Automation，Liaoning University of Science and Technology， An'shan 114051，China； 2． Ansteel Irom and Steel Group Engineering ＆ Technology Co．，Ltd．，
转炉倾角为 90°和 50°时，炉液的状态见图 3。
2010 No. 6
重型机械
·67·
图 3 转炉倾动时炉液的状态
转炉旋转不同角度时的炉液力矩见表 2。
表 2 炉液力矩
3. 3 摩擦力矩的计算 MM = （ GK + GYE + GT + GX ） μd /2
式中，GK 为空炉重量，GK = 5 832 kN； GYE 为炉液重量，GTE = 1 867 kN； GT 为托圈重量，GT = 1 000 kN； GX 为悬挂装置重量，GX = 2 000 kN； μ 为摩擦系数，滚动轴承取 μ = 0. 2； d 为轴承直径，滚动轴承取轴承内外径的平均值， d = 100 mm。
4. 2 转炉倾动力矩的计算
最佳耳轴位置确定后，就可以准确确定转炉
空炉力矩、炉液力矩、倾动力矩和计算倾动力
矩，步骤同前，结果见表 3，转炉力矩曲线见
图 4。
表 3 转炉倾动力矩计算值
角度 / （ °） XK / mm MK / N·m Xye / mm
在 3D 软件中设定好耳轴位置之后，将空炉绕耳轴旋转，每旋转 10°，确定此种状态下空炉的重心，重心中的 x 轴坐标即为空炉的力臂，空炉重量不变。转炉旋转不同角度得到的空炉力矩见表 1。
表 1 空炉力矩
角度 Xk / （ °） / mm
Mk
角度
Xk
/ N·m / （ °） / mm
Mk / N·m
1 前言
计算转炉倾动力矩的目的在于正确确定耳轴位置，并作为倾动机械设计的基本载荷参数，使设计的倾动机械既能保证所设计的转炉能够满足安全生产的要求，又经济合理。转炉倾动力矩由三部分组成，即空炉力矩、炉液力矩和摩擦力矩。其中，空炉力矩由炉壳和炉衬的重量引起，空炉力矩是倾转角的正弦函数，炉液力矩由铁水和熔渣引起，倾动时液体的形状随角度不断变化；摩擦力矩是指倾动时耳轴上的摩擦力矩，方向始终和倾动方向相反，大小基本不变。