机械毕业设计论文-210吨转炉倾动装置设计设计.doc
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内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)
摘要
转炉倾动机构是转炉炼钢中的关键部分,它处于高温多尘环境工作,倾动力矩大、速比高、启动和制动频繁、承受较大的动载荷。
因此对于转炉倾动机构的研究和设计是十分必要的,它不仅关系到兑铁水、加废钢、取样、测绘、出钢、倒渣、喷补炉等工艺操作顺利进行,而且关系到产品安全和人生安全等重大问题。
本设计说明书以包钢炼钢厂210吨转炉全悬挂倾动装置为借鉴,以倾动角度连续回转360°、倾动速度范围从0.2r/min到1.5r/min进行的设计、转炉可连续工作并可根据工艺要求实现任意位置的点动进行设计。
主要内容包括:
转炉倾动力矩的计算过程(本次设计采用计算机程序设计);倾动机械及其传动件的设计(包括传动方案的选择、根据倾动力矩进行电动机的选择和校核、减速器的设计、主要零部件的强度校核);抗扭缓冲装置的设计。
关键词:
转炉,倾动机构,传动方案。
ABSTRACT
ConvertertiltingmechanismBOFisakeypartofitathightemperatureanddustenvironment,dumpingMoment,high-speedratio,activationandbrakefrequentlytotakegreaterdynamicload.Becauseconvertertiltingtheresearchanddesignisnecessary,notonlyagainstthehotmetaltoincreasescrap,sampling,Steel,reversingslag,Gunningprocessheatersoperatingsmoothly,butisalsorelatedtoproductsafetyandlifesafetyandothermajorissues.
Thedesignofbrochuresto210tonsofBaotouSteelsteelworksallflagsconvertertiltingdeviceforthereference,Tiltingtocontinuousrotaryangleof360°.Tiltingspeedrangefrom0.2to1.5r/min.1.5r/minthedesign,Convertermaybeundercontinuousworkingprocessrequirementstoachievearbitrarymovethelocationofthedesign.Maincontentsinclude:
Momentconverterdumpingcalculations(thisdesignusingcomputerprogramming);Tiltingpiecesofmachineryanddrivethedesign(includingthechoiceofdrivingprograms,AccordingtothedumpingMomentofchoiceformotorandVerification,reducerdesign,themaincomponentsofstrengthcheck);torsionalbufferdesign.
Keywords:
Converter,Tiltinginstitutions,Transmission。
II
目录
摘要 I
ABSTRACT II
目录 III
第一章引言 1
1.1氧气转炉炼钢法简介 1
1.1.1氧气顶吹转炉炼钢法 1
1.1.2氧气底吹转炉炼钢法 1
1.1.3氧气“顶、底”复合吹练法(LD-OB法) 2
1.1.4氧气侧吹转炉炼钢法 2
1.2氧气顶吹转炉车间设备简介 3
1.2.1转炉主体设备 3
1.2.2供氧系统设备 3
1.2.3铁水供应系统 3
1.2.4散状原料供应系统设备 3
1.2.5废钢供应设备 3
1.2.6铁合金供应设备 4
1.2.7出渣、出钢和铸锭系统设备 4
1.2.8修炉机械设备 4
1.2.9烟气净化和回收设备 4
1.3本文研究内容 4
2.1.1设计题目 5
2.1.2技术参数及性能 5
2.2氧气顶吹转炉倾动设计原则分析 5
2.3倾动机械的几种基本机构和配置形式 5
2.3.1落地式配置倾动机械 6
2.3.2半悬挂式配置倾动机械 6
2.3.3全悬挂式配置倾动机械 6
2.4倾动机械的优缺点比较 7
2.5转炉倾动机构的结构设计 8
2.6确定方案 8
第三章倾动力矩的计算和最佳耳轴位置的确定 8
3.1转炉炉壳质量及重心位置的计算 9
3.1.1建立空炉模型 9
3.1.2炉壳重量与重心的计算 10
3.2转炉炉衬质量及重心位置的计算 12
3.2.1建立空炉炉衬模型 12
3.2.2炉衬重量与重心的计算 13
3.3空炉质量及重心位置的计算 16
3.4转炉摩擦力矩的计算 17
4.1初选电动机 18
4.1.1初步确定电动机的功率 18
4.1.2电动机的选择 19
4.1.3过载校核 20
4.2传动比分配 20
4.2.1分配传动比的一般原则 21
4.2.2分配传动比 21
4.3选择减速器的传动方案 21
4.3.1减速器传动方案的比较 21
4.3.2选择减速器的传动方案 23
4.4各级传动齿轮的计算 24
4.4.1高速级斜齿圆柱齿轮的基本参数确定 24
4.4.2中高速级斜齿圆柱齿轮的基本参数确定 28
4.4.3中速级斜齿圆柱齿轮的基本参数确定 32
4.4.4低速级斜齿圆柱齿轮的基本参数确定 36
4.4.5二次减速机斜齿圆柱齿轮的基本参数确定 40
4.5各轴的设计和校核 44
4.5.1高速轴的设计与校核 44
4.5.2中高速轴的设计与校核 47
4.5.3中速轴的设计与校核 51
4.5.4中低速轴的设计与校核 55
4.5.5低速轴的设计与校核 59
4.6箱体壁厚尺寸计算 63
第五章扭力杆装置的设计 64
5.1材料的选择 64
5.2结构设计计算 64
5.3间隙值的设计与计算 65
结论 66
参考文献 67
附录A 68
附录B 75
致谢 76
V
第一章引言
1.1氧气转炉炼钢法简介
氧气转炉炼钢是近三十年发展起来的新的炼钢方法。
根据氧气吹入转炉的方式,可分为顶吹、底吹、顶低复合吹等几种方法。
1.1.1氧气顶吹转炉炼钢法
氧气顶吹转炉炼钢法是1949年6月由奥地利的Voest-alpine联合公司实验成功的,并在1952年和1953年先后在其所属的林次(Linz)和多纳维次(Donawitz)两钢厂投入生产。
氧气顶吹转炉炼钢法是通过双层水冷吹氧管自炉口处向炉内金属熔池吹入氧气进行冶炼。
生产实践证明,这种炼钢法具有显著的优越性:
1)冶炼时间短,生产率高。
2)投资少、成本低、建设速度快。
但这种炼钢法具有一定的缺点:
3)冶炼高磷生铁有一定的困难。
4)氧气从上部吹入对熔池的搅拌能力不够强烈,使钢、渣不能充分混合。
5)不能大量采用低廉的废钢作原料。
6)吹氧设备和除尘系统需要较高的厂房。
1.1.2氧气底吹转炉炼钢法
1968年联邦德国马克西米利安冶金厂(MaxillanShutteofSulzbach-Rosenberg),通过他们对托马斯转炉的改造,安装和运转了第一座商业用氧气底吹转炉。
氧气底吹转炉炼钢法的新特性是它拥有双层管状喷嘴。
这种喷嘴可通过气体或液态碳氢化合物冷却作保护。
当气体或碳氢化合物被吹入两管所形成的间隙时,分解作用使其吸收大量的热从而对喷嘴进行冷却,适当的降低温度可以减少对炉底和喷嘴的化学侵蚀和磨损。
它的优点是:
1)投资成本低,特别适合新建工厂中投产或由平炉进行改造,因为其可以避免在高处安装氧枪所造成的昂贵成本。
2)吹氧时间短、吹炼平稳、喷溅少、烟尘少、金属收得率高、生产率较高并且节省设备成本。
一些早期的支持者们甚至声称由于这种炼钢法的应用使得氧气供过于求。
事实上,氧气底吹转炉炼钢只产生少量的烟尘。
缺点是炉底和喷嘴寿命难以解决。
1.1.3氧气“顶、底”复合吹练法(LD-OB法)
日本新日铁1978年首先在八幡厂60吨转炉上实验成功顶吹和底吹复合吹练的新技术,称为“LD-OB法”,LD-OB法是顶吹氧气转炉采用在炉底辅助吹入搅拌气体的方法,使顶吹和底吹炼钢可以相互取长补短,提高了熔池搅拌能力,克服了底吹化渣、去磷的困难。
此法的优点是:
1)提高金属收得率,降低氧、铁合金消耗,降低钢成本。
2)炉子可控性提高。
3)可生产特低碳的钢种(0.01~0.003%C),可是钢中含氮量仍维持在10ppm左右。
4)提高去磷能力。
5)可以充分发挥炉气进化系统的能力。
1.1.4氧气侧吹转炉炼钢法
氧气侧吹转炉炼钢法是我国在侧吹空气转炉炼钢法的基础上研制成功的新的氧气炼钢法。
它的特定也是采用燃料油作为保护的双层喷枪代替空气侧吹转炉的风眼,利用喷枪向熔池内吹氧炼钢。
氧气侧吹转炉炼钢法的优点:
1)氧气侧吹转炉吹炼过程平稳、喷溅少、烟尘少、热效率高。
2)对原料的适应性强,设备简单,投资少。
从以上分析可以看出几种炼钢方法各有优缺点。
从目前来看,氧气顶吹转炉炼钢方法占主导地位,其中工艺和设备发展较为成熟。
1.2氧气顶吹转炉车间设备简介
现代氧气顶吹转炉车间设备是以转炉设备为主体,同时配备供氧、供料、出钢、出渣、注锭、烟气处理及修炉等操作系统,而各操作系统之间是通过各种运输和起重设备联系起来的。
1.2.1转炉主体设备
转炉主体设备是实现炼钢工艺操作的主要设备,它由炉体、炉体支撑装置和炉体倾动机构组成。
1.2.2供氧系统设备
供氧系统由输氧管道、阀门和向转炉吹氧的装置等设备组成。
氧气顶吹转炉炼钢时,用氧量大,要求供氧及时、氧压稳定,安全可靠。
1.2.3铁水供应系统
铁水是氧气顶吹转炉炼钢的主要原料,练一吨钢就需要一吨左右的铁水。
为确保转炉正常生产,铁水供应要充足、及时,成分均匀、温度稳定,称量准确。
铁水供应设备又铁水储存、铁水预处理、运输及称量等设备组成。
铁水储存设备主要有混铁炉和混铁车。
1.2.4散状原料供应系统设备
转炉生产对散状供应设备要求及时运输、快速加料、称量准确、运转可靠、维修方便、能改善劳动条件。
整个系统包括将散状料由地下仓运至高位料仓的上料机械设备和将散状料自高位料仓加入转炉内的加料设备。
1.2.5废钢供应设备
废钢由电磁起重机在原料厂装入废钢料箱,再由机车或起重机械运至转炉平台,然后由炉前起重机械或废纲加料机加入转炉。
1.2.6铁合金供应设备
铁合金运用于钢水的脱氧和合金化。
转炉侧面的平台设有铁合金料仓、铁合金烘烤炉和称量装置。
出钢时把铁合金从料仓或烘烤炉卸出,称量后运至炉后通过溜槽加入盛钢筒中。
1.2.7出渣、出钢和铸锭系统设备
转炉下有电动盛钢筒和渣车等设备。
转炉里钢水倒入盛钢筒,并由盛纲筒运至铸锭车间进行浇注,渣则由渣罐车运至附近渣厂进行处理。
铸锭系统包括(铸锭起重机、浇注平台、盛钢筒修理设备和脱模、整模设备)和连铸设备。
1.2.8修炉机械设备
当转炉炉衬被侵蚀比较严重而无法修补时,就必须停止吹炼,进行拆炉和修炉。
修炉
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