电弧炉渣门机构设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告题目：电弧炉渣门机构设计系别机电信息系专业机械设计造及其自动化班级姓名学号导师2012年12月26日11.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）(1)题目背景本题目来自工程实际，具有很高的实用价值，涉及到机械、流体力学、热学和液压设计方面的知识，学生通过本毕业设计，能够将大学中学到的机械、电子、液压设计方面的知识很好的用到实际工程中，培养学生进行实际工程设计的技能。(2)研究意义电弧炉的排渣门，包括诸如被冷却的、可垂直滑动地装在所述炉的排渣口前面的板，其特征在于门包括用于形成朝向门槛，并大致在门的整个宽度上延伸的气帘，以在门关闭或部分打开期间密封门的底部的装置1。对电弧炉渣门进行深入研究，了解其发展过程，掌握电弧炉渣门在发展过程中所积累的经验和技术，从而进一步改进电弧炉渣门的结构，提高电弧炉在工作时的稳定性、安全性以提高电弧炉炼钢的生产效率和经济意义。(3)国内外相关研究情况1)国内研究情况我国电弧炉以冶炼合金钢为主,多集中于特殊钢厂,一般容量小于50t。从20世纪90年代起,我国相继建设了多座大容量超高功率电弧炉。据统计2,为了提高钢的质量,电弧炉钢厂还建有钢包精炼装置(LF炉)并采取全连铸生产。有些钢厂,如上海宝钢、天津钢管公司等还拥有VD真空精炼装置3。电弧炉门的发展，主要是在冷却方式和提升机构的改进。早期的的冷却方式主要是使用耐高温材料，我国中小型电炉、炉顶使用高铝烧成砖和不烧砖。局部使用高铝质或刚玉质不定形耐火材料；炉墙一般使用焦油镁砂砖,焦油白云石砖,油浸镁砖和镁碳砖4。由于炉门主要是排放钢渣、吹氧、添加各种辅助材料,观察、检测炉内状态和钢水温度的地方。钢渣物理渗透和化学侵蚀、氧化、热震是造成损毁的主要原因5。因此，对炉门的维护有很大不便，而且维修费事费力，造成很多经济损失。于是，随着科技的发展，炉门也在一步步发展，现在的电弧炉炉门发展为用一套液体冷系统来冷却炉门，这样不仅更方便，而且提高电弧炉的效率。2)国外研究情况电弧炉（电炉）钢产量增长在过去几十年。许多这样的生产在国家艺术生产更高价值加上产品如连铸扁平轧制钢。这些大量使用生铁，注入氧和碳，注入泡沫和电能源。注入的氧可以直接与铁形成铁氧化物，碳在铁或固体碳形成公司，或公司在气相形式的后燃生产二氧化碳。如何氧分布在这些反应是至关重要的性能6。现2代交流电弧炉高效的工作模块，开始与基本氧炉。然而，应用高功率电弧炉引起的问题导致的电流引线与有害影响供电网络。这限制了应用直流电弧炉。应用直流导致解决电特性的炉和方式的改进弧，要求在不同时期制定弧。在其研究的基础上，结合当前概念开发7，炉门的研究总是随着电弧炉的发展而深入，同时随科技的发展而发展。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施(1)主要内容电弧炉的渣门作用有出渣、观察、捣料、补炉等。渣门要求能开启和闭合，渣门机构由渣门本体、提升机构组成，渣门本体要求通水冷却，本论文主要为电弧炉渣门的本体和提升机构的设计，及其冷却水量的相关计算等内容。(2)研究方案电弧炉的渣门在冶炼的过程中有着重要的作用，首先在整个冶炼过程中要通过炉门进行观察、捣料、补炉等，而后在冶炼完成后要从炉门出渣、清理。对炉门的保护、提高炉门的寿命对整个冶炼过程的效率起到至关重要的作用。1)冷却系统设计方案常用的对炉门的保护有两种方式，使用耐火材料和管式水冷。传统的方式是使用耐火材料，而这种方式存在很多不足，其最大的问题就是炉门经常运动，会受到损毁，因此会造成很多不便，甚至造成重大损失，这会严重影响电弧炉的工作效率。管式水冷是通过循环液、水泵、管道和水箱组成一个冷却系统，通过水泵使冷却液再管道里流动，同时和水箱构成一个循环系统，从而带走热量达到循环冷却的图1炉门冷却回路目的。采用水冷可以大大提高冷却效率，缩短冷却时间，提高生产效率。因此本论文设计中采用水冷方式。3为节约成本，冷却液选择水，冷却管选择耐热钢材料。根据要求水压为0.6Mpa，计算出管壁内径为mm5.82mm60外径为，壁厚为6.75mm。校核管壁所承受的压力，排布方式为中间间隔20mm，冷却管排布形状如图1。2）电弧炉渣门结构提升机构方案电弧炉渣门的提升结构可分为电动式和液压式。电动式提升机构中包括：炉门、支承架、电动卷扬机、提升轮、支承座及传动轴和牵引钢丝绳等组成。炉门与提升轮及卷扬机分别用钢丝绳链接，是一个简化了二卷筒结构8。是由异步电机提供动力，以钢丝绳提升轮方式。这种结构形式其使用性、通用性和经济性较好，结构稳定,被广泛使用9。液压提升式中液压缸或气压缸为动力，拉动链条，链条绕过链轮，连接到炉门，链轮与轴连接，并带动轴转动，轴另一端也是一个链轮，链轮带动链条运动，实现两侧同时拉动炉门，达到平稳的上升，完成炉门提升。炉门是电弧炉在冶炼过程中扒渣、吹氧、取样、测温及加少量原料的窗口。正常炉门热损失占全部输人功率的0.17-0.35%，炉门打开时则更大。所以，炉门与炉门框间能否压紧、保证良好的密封是很重要的,这就要求炉门装置传动可靠,操作迅速,并保证炉门口密封10。综合分析以上两种方案本设计选用第二种方案，即液压提升机构。而液压提升又分为气压缸机构和液压缸。气压缸机构主要通过压缩空气使气缸中的活塞动作。在炉门机构中由活塞杆通过拉动定滑轮上的炉门链子使炉门升降11。液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。由于气压传动介质的流动性、可压缩性、粘性、易受污染等特性以及易受温度、压力等环境的影响等原因，使得气压缸往复运动动态性能表现得比机械传动复杂得多，极易出现振动、噪声、冲击和爬行等不正常工作状态，而且故障原因不易确定，图2液压缸4影响设备的稳定运行12。相比之下，液压缸与气压缸存在明显的区别。气压缸易出现气压缸内部涩滞、润滑不良或气压缸孔径加工超差、气压泵或气压缸进入空气、密封件质量与滑移或爬行，而这些问题都会气压缸活塞滑移或爬行将使气压缸工作不稳定。综合比较，液压缸有更稳定的工作性能。所以本设计选择液压缸，如图2。3）液压缸的布置方案液压缸的布置方式有两种方式。第一种，环形超重链加链轮提升方式13。即使用单液压缸，在炉门一边使用液压缸，通过链条，再带动轴一端的链轮，同时带动链轮所在的轴转动，而另一端也也为一链轮，和链条机构，这样，在液压缸工作时能同时带动两边同时上升，达到平稳上升的过程。第二种是两边都有液压缸，即双液压缸工作，同时带动链条和链轮转动，从而提升电弧炉渣门，这样做可以提供较大的上升动力。比较两种方式，由于液压缸的能承载较大的负载，而且价格较高，维护修理较为不便，综合比较经济性能，在满足要求的同时兼顾经济效益，所以选择单液压缸工作。装配结果如图3。图3装配图4）液压回路的设计方案液压回路是控制液压缸的伸缩，从而使电弧炉渣门提升、下降，并且能使炉门在打开后能停留，所以此液压回路必须在满足要求的同时必