单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,WELCOME TO STUDY,炼钢机械设备,欢迎学习,WELCOME TO STUDY炼钢机械设备欢迎学习,1,本课程主要学习内容,一、炼钢基本工艺流程与,工厂设备,二、转炉炼钢机械设备,三、电炉炼钢机械设备,四、连续铸钢设备,本课程主要学习内容一、炼钢基本工艺流程与,2,本课程学习进度,总学时 18h,炼钢工艺流程与工厂设备 2h,转炉炼钢机械 6h,电炉炼钢机械 2h,连续铸钢机械 8h,本课程学习进度 总学时,3,第一章、转炉炼钢机械设备,*教学目的：,让学生了解炼钢基本工艺及生产过程，,掌握炼钢生产所需设备的基本原理、结构、,性能参数、特点，能够进行炼钢机械设备,的初步设计计算、结构设计,*教学内容：,炼钢基本工艺与方法、工厂布置,转炉炼钢机械,电炉炼钢机械,连铸机械,*教学重点：,转炉机械,连铸机,*教学难点：,转炉倾动力矩计算,转炉扭振力矩计算,连铸结晶器振动装置设计,连铸拉矫机设计,*教学进度：,炼钢基本工艺与方法、工厂布置 2h,转炉炼钢机械 6h,电炉炼钢机械2h,连铸机械8h,*教学备忘：,第一章、转炉炼钢机械设备*教学目的：*教学难点：,4,第一章、炼钢机械设备概述,一、炼钢基本工艺与方法,1.普钢冶炼基本工艺与方法：,（1）基本工艺,吹氧,处理、浇注,铁水钢水钢锭/钢坯,（2）主要方法,*顶吹法（LD）,：高压纯氧从转炉炉顶距离炉内金属液面适当 高度吹入炉内，将铁,水 变钢水。,优点是生产率高、投资少、成本低,*底吹法（OB）,：氧、冷却介质及粉熔剂从转炉炉底喷压入炉内，将铁水变钢水。,优点：吹炼平稳、喷溅及烟尘少、冶炼速度快、投资更省,缺点：寿命较低、作业率影响大、消耗大、系统复杂、维修大,*顶底吹法（LD-OB）,：采取顶吹氧底吹搅拌性气体，提高顶吹溶池搅拌能力与克服,底吹化渣、去磷的困难。,优点：金属收得率高，炉子可控性强、去磷能力强,第一章、炼钢机械设备概述一、炼钢基本工艺与方法,5,第一章、炼钢机械设备概述,2.特殊钢冶炼基本工艺：,（1）基本工艺,熔化,吹氧,处理、浇注,废钢/合金钢液钢水锭/坯,（2）主要方法,电弧炉、感应炉、电阻炉、矿热炉、电子束,炉、等离子炉等,（3）主要产品,高级优质钢及合金钢,第一章、炼钢机械设备概述2.特殊钢冶炼基本工艺：,6,第一章、炼钢机械设备概述,3.炉外精炼方法,核心目的：脱气、除杂、调品、控温,DH法：,真空处理提升脱气法（1956年/德国/多特德 胡德公司）,采取真空浇注时提出钢水中的气体,RH法：,真空处理循环脱气法（1957年/德国/RuhrstahlHeraeus,公司）利用Ar气气泡带动钢水连续通过真空室而循环脱气,优点：钢水降低含气量；缺点：钢水温度降低,VOD法：,即真空吹氧脱碳法（1965/德国/梅索公司），特别适用于冶,炼不锈钢,基本过程：转炉或电炉内的钢水钢包真空室,顶吹氧/底吹氩/抽真空（氧化碳.脱氧）,ASEASKF法：,钢包精练法（1965年/瑞典/滚动轴承公司）,基本过程：钢水电磁搅拌吹氧抽真空,加热加合金浇注,第一章、炼钢机械设备概述3.炉外精炼方法,7,第一章、炼钢机械设备概述,VAD法：真空电弧加热法（美国/芬克尔公,司）,AOD法：氩氧混吹法（1968年/美国）,CLU法：蒸汽、氧混吹法,CHD/VOD法：真空加热、加氧脱碳法,（德国/莱伯特海拉撕公司）,LF炉法：,Ar气搅拌钢包精炼,第一章、炼钢机械设备概述 VAD法：真空电弧加热法（美国/芬,8,第一章、炼钢机械设备概述,二、炼钢工厂基本机械设备,1.炼钢工厂布置,讲读参考教材P185186,300t转炉车间平面布置,2.炼钢机械设备,（1）转炉炼钢机械设备,按用途划分：,原料设备,铁水车、混铁炉、铁水预处理设备、吊,车、散料供应设备、称量设备,转炉设备,转炉体、炉体支撑装置与倾动装置、修炉机,供氧系统,氧枪、提升装置,出渣、出钢、浇注设备,盛钢桶及运输车、渣罐及渣罐车、钳式,吊车、钢包回转台、连铸机,烟气净化与回收设备、炉外精炼设备等,第一章、炼钢机械设备概述二、炼钢工厂基本机械设备,9,第一章、炼钢机械设备概述,（2）转炉炼钢设备按设备属性与生产联系划分,炉子主体设备,转炉炉体,各种专用冶金起重设备,原料起重机、,桥式和地面加料机、铸锭起重,机、脱模起重机,连铸机,钢包回转台、连铸机主体、,切割机,其他设备,混铁炉、铁水预处理设备、,吹氧设备、炉外精炼设备、修炉,机等,第一章、炼钢机械设备概述（2）转炉炼钢设备按设备属性与生产联,10,第一章、炼钢机械设备概述,3.炼钢机械设备主要特点,重载、受力复杂、连续,连续生产、冶炼强度,高、动载荷波动大,工况恶劣,高温、多尘、酸碱环境、液体、气体、固 体混合,大型、可靠、自动化,装备构成大、自动化程度要求高,设备安全系数要求高,4.炼钢机械设备的发展概况,容量,转炉容积不断加大、冶炼速度不断提高,环保,设备工况不断改善，废气、水、物处理好、公害越来越小,监控,设备状态监测系统不断更新，更时时逼真设备运转真实状,况，改善设备运转参数，更安全可靠，寿命更长,第一章、炼钢机械设备概述3.炼钢机械设备主要特点,11,第二章、转炉炼钢机械,2-1,转炉体,一、转炉炉体结构,1.转炉的总体结构形式：,P187图7-7,2.转炉总体构成：,P188图7-8,炉体,炉壳,（钢板，包括,炉帽、炉身、炉底,三部分）,炉衬,（耐火材料，包括,工作层、永久 层、填,充层,三层）,炉体支撑系统,托圈、连接装置及轴承、支座,倾动机构,驱动电机、传动装置、抗扭装置,第二章、转炉炼钢机械,12,第二章、转炉炼钢机械,二、炉壳受载特点与变形,属薄壳结构、高温、重载、连续受载,载荷性质静载荷、动载荷、热负荷,三、炉壳钢板厚度的确定,按照经验，类比方法,常用材料Q235、16Mn,第二章、转炉炼钢机械二、炉壳受载特点与变形,13,第二章、转炉炼钢机械,2-2 转炉支撑系统,一、托圈 P193图7-14,性质：,承载件、传动件,结构：,箱形断面、整体式或分段式,包括环形圈体、耳轴两大部分，水冷,材料：,低合金钢,制造：,铸造、焊接（一般采用）,工作特点：承载（静载）、受扭、冲击载荷,（频繁起动、制动、生产载荷变化）,第二章、转炉炼钢机械 2-2,14,第二章、转炉炼钢机械,二、炉体与托圈的联接装置,P198图7-19,1.联接基本要求：满足热变形要求,一般托圈与炉壳之间的,间隙为0.03D,L,*转炉任何位置，静、动均匀传递给托圈,*适应炉体径向、轴向热膨胀，不产生窜动,*避免静不定引起附加载荷,*炉体载荷均匀分布在托圈上减低变形,2.联接基本形式：,*支撑托架夹持式,*吊挂式法蓝螺栓连接式P196图7-17,自调螺栓连接式P197图7-18,第二章、转炉炼钢机械二、炉体与托圈的联接装置P198图7-1,15,第二章、转炉炼钢机械,三、耳轴支撑装置,1.轴承工作特点：,按静载荷选取轴承（不按疲劳）,负荷大、转速低（1rpm）、起制动频繁、,转动范围大（280,0,290,0,）、轴承零件局部受载,2.设计基本计算：,讲读教材P197198,（提问：有关轴承受力的设计计算）,3.选取轴承考虑的因素：原则为载荷大值选两侧轴承,载荷波动情况（附加载荷）、倾动动载、起制动惯性,力、热膨胀附加力、炉渣造成偏载,4.轴承型式：,重型双列向心球面滚子轴承、铰链轴承、复合轴承,第二章、转炉炼钢机械三、耳轴支撑装置,16,第二章、转炉炼钢机械,2-3 转炉倾动机械,一、倾动机械工作特点,低速大速比、重载、起制动频繁、动载大,二、倾动机械配置型式与结构及特点,1.形式：,落地式、半悬挂式、全悬挂式,2.结构：,重点在原理（图）、特点,讲读P202图7-23、24、26、27、30,第二章、转炉炼钢机械 2-3,17,第二章、转炉炼钢机械,三、抗扭缓冲装置,1.作用：防止倾翻,2.要求：,*适应耳轴工作倾斜导致整个装置位移变化,*不对耳轴形成附加载荷,*缓冲性能好，能降低传动件的尖峰载荷,*结构简单、紧凑、易维修,3.工作原理：,讲读P208图7-31,第二章、转炉炼钢机械三、抗扭缓冲装置,18,第二章、转炉炼钢机械,4.抗扭装置型式：,（1）.单力平衡式,原理：,浮点铰链式P209图7-32,特点：,元件多、没有缓冲元件，受剪切力、,会产生附加载荷使耳轴受倾翻力矩,（2）.力偶平衡式,带扭力杆（有单、双式）,特点：,外力矩转化为内力矩（扭力杆承担）、不,产生附加载荷，能适应耳轴挠变形，确保悬挂减,速器在空间做相应位移，不影响传动啮合,原理：,讲读P220图7-34,第二章、转炉炼钢机械4.抗扭装置型式：,19,2-3转炉倾动力矩计算,一、转炉倾动力矩的组成,包括三部分：,（1）炉体重量Gk引起的力矩Mk，称为空炉力矩,（2）,炉液重量Ga引起的力矩Md，称为炉液力矩,（3）耳轴上的摩擦力矩Mf,M=M,k+Md+Mf,二、转炉空力矩计算,1.空炉自重与重心计算,原则：,（,1）,炉壳与炉衬材质不同，新炉与老炉的炉腔不同，应分别计算重量和重心；,（2）炉壳与炉衬各部分形状及重量均按简化为均质回转体及其组合体，主要为圆柱体、圆台、球缺、球台；,（3）考虑炉衬被冲刷及炉口钢渣粘结引起炉体重量偏载,计算原理和步骤,（1）按比例画出炉衬图，分解为几个简单几何体并标注主要尺寸；,（2）计算各个简单几何体的重量和重心（建立以炉体底部及炉体对称中心为坐标原点的坐标系）；,（3）计算各个几何体的重量和重心的合成坐标值,Gk,=G1+G2+G3+G4+.+Gn=Gi,Zc,=（G1Z1+G2Z2+.+GnZn）/Gk,Xc,=（G1X1+G2X2+GnXn）/Gk,G1，G2Gn各个简单几何体的重量,Zc，Xc合成重心的Z、X坐标值,Z1，Z2，Zn；X1，X2，.Xn各个简单几何体重心的Z，X坐标值,2-3转炉倾动力矩计算一、转炉倾动力矩的组成（3）考虑炉,20,2-3转炉倾动力矩计算,转炉炉体典型简化几何体,2.,空炉力矩计算,空炉力矩计算模型图,L,K,H,Zk,X,Z,a,rk,k,Gk,xk,空炉重心位置,耳轴中心位置,2-3转炉倾动力矩计算转炉炉体典型简化几何体2.空炉力矩计,21,2-3转炉倾动力矩计算,新炉、空炉力矩计算式：,Mk=Gk*rk*sin（a+k）,a炉子倾动角度,krk与Z轴的夹角,Gk空炉重量,rk空炉重心K到儿轴中心的位置,对于对称炉型，,k=0，,则：Mk=Gk*rk*sina,当炉子处于直立位置，原始倾动角a=0,规定：,当放炉运转为阻力矩时定为正直，若为反拖力矩时定为负值；,或者当抬炉运行转为反拖力矩时为正直，若为阻力矩时则为负值,2-3转炉倾动力矩计算新炉、空炉力矩计算式：对于对称炉型，,22,2-3转炉倾动力矩计算,三、炉液力矩计算,1.炉液重心位置确定,确定的方法有三种,：基本积分法、,图解积分法、高斯积分法。,基本积分法,用微分单元体积分，,采用理力学的重心求取法计算炉液重心。被积函数比较难找出。,重心=体积矩积分/体积积分,图解积分法,按一定比例作出炉型图，用求积仪测量若干截面图形的面积来求解积分。,高斯积分法,采用高斯积分公式，转换积分区间计算炉液体积。,（1）基本积分法,求炉液重心,原理图,b,z,dz,b,S,a,0,x,Z,xs,弓形,e,z,r,2-3转炉倾动力矩计算三、炉液力矩计算（1）基本积分法bz,23,2-3转炉倾动力矩计算,单元体炉液在倾动角度为a情况下，,分别对x轴和y轴的体积矩为：,a,Zdv=Z.Sdz,对X轴的体积矩,b,a,Xsdv=Xs.Sdz,对z轴的体积矩,b,S单元体截面面积（为一个弓形面积）,Xs单元体dv重心距Z轴的距离,用理论力学计算重心公式：,重心=体积矩/体积,炉液重心计算值为：,炉液对,Z,轴的体积矩,X,d=,炉液体积,炉液对,X,轴的体积矩,Z,d=,炉液体积,上述计算式中的被积函数是关