120T气顶吹转炉设计毕设说明书毕业论文.doc

毕业设计（论文） 120T氧气顶吹转炉主体设备及倾动结构设计目录摘要Abstract第一章 绪论11.1氧气顶吹转炉主体概述11.2 120T氧气顶吹转炉主体设备设计总体说明1第二章 转炉炉型的设计32.1根据原始数据对转炉炉腔类型进行选择及计算32.2对转炉炉体进行计算（炉衬、炉壳厚度、炉帽、炉身、炉底尺寸）42.3 120T转炉炉型设计过程42.4设计原始条件及计算所得的数据7第三章 倾动力矩的计算83.1 倾动力矩简述83.2 空炉重量及重心位置计算8 3.2.1计算思想93.2.2新炉空炉重量及重心位置93.2.3老炉空炉重量及重心位置103.2.4新老炉钢液的重心位置的确定113.3倾动力矩的计算133.3.1 计算方法简述133.3.2转炉倾动力矩的计算步骤133.3.3转炉倾动力矩的计算数据14第四章 托圈的设计204.1 托圈部件整体说明204.2 托圈断面形状的选择21第五章 耳轴支撑结构设计225.1耳轴轴承的工作特点及其选择225.2游动侧轴承支座的选择22第六章 倾动机构的设计256.1倾动方案的确定256.2电动机的选择266.3一级减速器的选择276.4二次减速器的设计286.5二次减速器机构及总装配图336.6本章小结34总结35致谢39参考文献40附录一 开题报告41附录二 文献综述52附录三 外文翻译59第一章 绪论钢铁工业是整个工业发展的基础，对一个国家而言，钢铁生产对十国民经济各部门都有重大意义。随着工业的迅速发展和现代科学技术的进步，对高质量钢的需求量口益增长，炼钢新技术和新工艺的不断涌现，与此相适应的炼钢设备也得到了很大的发展。过去炼钢工业在一个很长的时期内，以平炉炼钢为主。自1952年氧气顶吹转炉问世以后，使炼钢工业发生了变革，使得世界钢产量得到了迅速的增长。氧气顶吹转炉炼钢又称LD炼钢法，1949年6月由奥地利的Voest-Alpine联合公司试验成功并在1952年和1953年先后在其所属的林茨(Linz)和道纳维茨C Donawitz)两钢厂投入工业生产，所以取这两个城市名称的第一个字母L-D做为氧气顶吹转炉的代称。氧气顶吹转炉炼钢出现后，在世界各国得到了迅速的发展，世界上氧气转炉钢的产量也得到了猛增，1969年为20300万吨，其中氧气顶吹转炉钢占世界钢产量的38._5氧气顶吹转炉炼钢之所以能够这样迅速的发展，其原因主要在十和其它炼钢方法相比，它具有一系列的优越性: (一)生产效率高(二)品种多，质量好(二)原材料消耗少，热效率高，钢的成本低(四)对原材料的适应性强(五)基建投资少，建设速度快(六)便十实现自动控制，有利十与连续铸钢相配合。进入七十年代后，氧气顶吹转炉炼钢法逐渐成为世界上主要的炼钢方法，而且氧气顶吹转炉炼钢也技术口趋完善。1.1氧气顶吹转炉主体概述 氧气顶吹转炉主体设备是实现炼钢工艺操作的主体设备，它由炉体、炉体支撑装置和炉体倾动机构等组成。炉体是转炉容纳铁水进行吹炼的工作部分，它通过托圈和耳轴支撑在其支座上，借倾动装置可以0.1-1.5转/分的速度随耳轴、托圈旋转360，以满足装废钢、兑铁水、出钢、出渣、修炉等工艺操作的要求。倾动装置是由电动机、一次减速机、扭矩缓冲平衡装置等组成。1.2 120T氧气顶吹转炉主体设备设计总体说明 本次设计内容包括炉体、炉体支承装置及倾动机械。 在本设计中，转炉炉型采用A型，采用死炉底活炉帽的结构形式。这种形式结构简单、炉壳重量小、制造简便、使用可靠，但修炉时要采用上修的方式。 水冷炉口采用铸铁埋管式水冷炉口，这种结构不易烧穿漏水，使用寿命长，但漏水后不易焊补，且制造较繁。水冷炉口与炉壳的连接采用形卡板焊接的形式。采用防热板、挡渣板结构。由十炉渣安息角45-50度，所以取各板倾斜角度50度，以利于炉渣下滑。 炉体支承系统分为两部分，主动侧支承系统直接固定在水泥地基上，从动侧支承装置设计为铰链式轴承支座结构，以适应托圈和耳轴的热膨胀。 炉体采用二支点方式支承在托圈上，其支承装置采用球面带销螺栓将炉体和托圈连接在一起。整个连接装置由两部分组成:一部分是托圈上三个球面带销活节螺栓与炉壳上部连接支承法兰组成的倾动承载部分，承受炉体在垂直位置和倾动过程中的炉体载荷;另一部分是安装在两耳轴部位的托圈上下的两组止动托座，在炉体倾动到水平位置时将载荷传递给托圈。这种连接装置能很好满足对连接装置的各项性能要求，目_结构简单，制造、安装容易，维护方便，是一种可靠、简单值得推广的连接装置。第二章 转炉炉型的设计2.1根据原始数据对转炉炉腔类型进行选择及计算；目前国内外氧气顶吹转炉所采用的炉型，依据熔池（容纳金属液的那部分容积）的形状不同来区分，炉帽、炉身部位都相同，大体上归纳为以下三种炉型：筒球型、锥球型和截锥型。a筒球型；b锥球型；c截锥型图11 转炉常用炉型示意图（a）筒球型炉型：该炉型由圆筒型的炉身、球缺型的炉底和截锥型的炉帽组成。其特点是结构简单、砌砖较容易，反应比较充分，适合中型转炉。（b）锥球型炉型：该炉型由倒置截锥体、球缺体组成的炉底和圆筒型的炉身以及截锥型的炉帽组成。其特点是容量大，反应面积大、反应充分，适用于吹炼高磷铁水，但炉底砌砖比较复杂，适合大型转炉。（c）截锥型炉型：该炉型由倒置的截锥体炉底、圆筒型的炉身和截锥型的炉帽组成。其特点是形状简单，炉底砌砖方便，但反应不太充分，适合小型转炉。根据炉型种类的选择原则，转炉应当有利于提高供氧强度，缩短冶炼时间，减少喷溅，降低金属损耗，同时还要满足新砌好的炉子的炉型要尽量接近于停炉以后残余炉衬的轮廓，减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的冲刷侵蚀及局部侵蚀，提高炉龄，降低耐火材料的消耗以及炉壳应容易制造，炉衬砖的砌筑和维护要方便，从而改善工人的劳动条件，缩短修炉时间，提转炉作业率，综合以上要求选择筒球型作为本次设计的炉型。2.2对转炉炉体进行计算（炉衬、炉壳厚度、炉帽、炉身、炉底尺寸）；计算流程图如上图所示2.3 120T转炉炉型设计过程炉容比：主要和供氧强度和原料成分有关系与炉容量关系不大，炉容比取到0.91.05较为合适，因此炉容比取1。炉膛内高与内径之比：炉容比h/d的设计值随着路炉容量的增大而减小，由于炉容量变大使得氧枪的孔数增多，接触面变大使得相对喷溅的程度减弱。因此使得炉膛内高与内径的比值变小推荐使用公式经过计算取值为1.6炉嘴直颈比的选择d1/d：经验值取0.310.69多数在0.5左右，由于转炉使用后期其炉嘴的大小不会变大显然过小将不利于装料，但过大又使得出钢时在出钢口处不能保证液面最深，推荐公式：经过计算取值为0.41转炉帽锥角a现有转炉帽锥角多数在2240之间，如帽锥角过大则该处炉衬受冲击比较大，但帽锥角过小又使得锥段加长使得圆锥段减小可能不利于托圈等的安装，推荐公式：取整经过计算取值30度转炉的熔池深度比Hm/d推荐公式：转炉的炉衬厚度，主要是能承受的住侵蚀，各段计算的推荐公式：直筒段 炉帽段 炉底段 出钢口直径，出钢口主要是使得渣钢分离，推荐公式：一般来说出钢口的长度取出钢口直径的78倍出钢口的位置设置在锥帽段与直筒段相接处，角度取锥帽与直筒段夹角的平分线。炉壳钢板厚度用理论力学进行计算较为复杂多采取经验公式:式中，转炉直筒段炉壳钢板厚度 转炉炉底段炉壳钢板厚度 钢板强度系数（0.951.05）炉壳直筒段与锥帽段相接处宜采用圆弧过渡（大于15T的转炉）其过度圆弧大小的推荐公式：对于2型转炉计算旧炉炉膛尺寸的确定：炉嘴部按侵蚀的65%80%进行计算。 直筒段按侵蚀的65%80%进行计算 底部按侵蚀的50%60%进行计算炉型。2.4设计原始条件及计算所得的数据T=120t F=V/T=1.0 h/d=1.6 d1/d=0.41 d3/d=1 r/d=1.1 a1=30a3=0熔池直径：4.92m，球缺半径：5.42m炉口直径：2.02m炉膛总高：7.883m，V/T：1.0炉衬厚：884mm，炉衬底厚：928mm，炉衬炉帽厚：801mm，出钢角度：90，出钢口倾角：20，出钢口直径：170mm，H/D：1.6。第三章 倾动力矩的计算3.1 倾动力矩简述转炉倾动力矩的计算，目的在于正确选定耳轴位置，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转炉正常安全生产又能达到经济合理。倾动力矩，由三部分组成：式中 Mk-炉坑和炉衬重量引起的力矩，称空路力矩。在倾动过程中，空炉的中心与耳轴中心的距离保持不变，所以空炉力矩M是倾转角正弦函数。Mye-炉内铁水和炉渣引起的力矩，称炉液力矩。在倾动过程中，液体中心位置的变化的，所以液体力矩M是倾转角度得函数。Mm-转炉耳轴上的摩擦力矩。倾动过程中，摩擦力矩基本上是不变的，摩擦力矩的方向始终相反。转炉倾动力矩的大小，与以下三个因素有关。（1）转炉容量，转炉形状和本身重量。（2）倾转角度。（3）耳轴和炉体重心间的距离转炉倾动力矩的计算，由转炉炉体重量及其重心的计算和力矩计算两部分组成。其计算的内容包括：*空炉重量及其重心的计算*炉内液体（铁水，炉渣）重心的计算*预选耳轴和力矩的计算：*确定最佳耳轴位置和力矩的计算*根据生产工艺要求进行的特殊计算转炉倾动力矩通常需作两次运算。第一次为了确定耳轴最佳位置，对预选的耳轴位置进行的倾动力矩计算；第二次是最佳耳轴确定后，对确定的耳轴位置进行倾动力矩计算。由第二次计算所得到的倾动力矩值才是倾动机械及其驱动功率选择的基本依据。3.2 空炉重量及重心位置计算3.2.1计算思想新、老炉的重量和重心位置的计算方法思路如下：（1）用solidworks分别建立新、老炉的炉壳、永久层、工作层及填充层等实体；同时做出钢液的立体图并分别定义材料的属性。（2）分别装配出新炉、老炉。（3）用软件“工具”“质量特性”直接计算出密度、质量、体积及重心坐标。3.2.2新炉空炉重量及重心位置用solidworks建造零件图后组装成新炉空炉炉体，如下图所示：图31新炉空炉炉体示意新炉空炉 ( Assembly Configuration - 默认 ) 的质量特性输出坐标系 : - 默认 -质量 = 515481.082 千克体积 = 154.120 立方米表面积 = 849.825 平方米重心 : ( 米 )X = 0.000Y = 3.223Z = 0.0233.2.3老炉空炉重量及重心位置同理，用solidworks建造零件图后组装成老炉空炉炉体，如图所示：图32老炉空炉炉体示意图老炉空炉( Assembly Configuration - 默认 ) 的质量特性输出坐标系 : - 默认 -质量 = 330116.916 千克体积 = 87.225 立方米表面积 = 832.830 平方米重心 : ( 米 )X = 0.000Y = 3.167Z = 0.0373.2.4新老炉钢液的重心位置的确定（1）使用切片法对新老炉的钢液进行切片，如下图所示图33新炉炉液示意图新炉液心力矩 ( Part Configuration - 默认 ) 的质量特性输出坐标系 : - 默认 -密度 = 5600.00 千克 / 立方米质量 = 112918.28 千克体积 = 20.16 立方米表面积 = 50.93 平方米重心 : ( 米 )X = 0.00Y = 0.81Z = 0.00同样的方法对老炉的炉液进行切片结果如下图所示：图34老炉炉液示意图老炉液心力矩 ( Part Configuration - 默认 ) 的质量特性输出坐标系 : - 默认 -密度 = 4000.00 千克 / 立方米质量 = 80612.25 千克体积 = 20.15 立方米表面积 = 62.19 平方米重心 : ( 米 )X = 0.00Y = 0.72Z = 0.003.3倾动力矩的计算3.3.1 计算方法简述（a）切片法和公式法，这是工程上曾经常用的方法，但它计算过程比较复杂，现在以不经常使用。（b）积分法，这种方法相对切片法和公式法比较简单、方便，但是这种方法要通过编程来进行计算周期比较长。（c）应用Solidworks 三维造型软件的方法，此方法先用Solidworks三维造型软做出转炉内腔的实体模型，然后模拟炉液体积，再应用软件强大的计算功能，自动完成炉液中心位置的计算，最后应用Excel 表格处理有关数据，从而算出转炉的倾动力矩从而算出转炉的倾动力矩非常简单实用。这种转炉倾动力矩的计算简单、直观、实用，本次转炉倾动力矩的计算就应用此种方法。3.3.2转炉倾动力矩的计算步骤：选择一个参考的耳轴位置；新、老炉炉型的空炉重量，重心和空炉力矩的计算；新，老炉炉型在不同的倾动角度下的炉液重量，重心和炉液力矩的计算；新、老炉炉型摩擦力矩的计算及新、老炉在不同角度下的合成倾动力矩计算：确定最佳耳轴位置；按最佳耳轴位置，重新计算新、老炉炉型的空炉力矩和空炉的转动惯量；新、老炉随倾动角度变化的炉液重心位置、炉液力矩和炉液转动惯量；新、老炉合成的倾动力矩和转动惯量。3.3.3转炉倾动力矩的计算数据新炉空炉力矩老炉空炉力矩GKLKMKGKKLKKMKK048600.319030160.3650548600.319135.052730160.36595.896011048600.319269.078630160.365191.06291548600.319401.058830160.365284.77722048600.319529.989730160.365376.32642548600.319654.891230160.365465.01443048600.319774.813630160.365550.16693548600.319888.845230160.365631319996.11930160.365707.30784548600.3191095.81930160.365778.10145048600.3191187.18830160.365842.97925548600.3191269.53130160.365901.4486048600.3191342.22230160.365953.06316548600.3191404.70830160.365997.43217048600.3191456.51430160.3651034.2187548600.3191497.24730160.3651063.148048600.3191526.59630160.3651083.988548600.3191544.33830160.3651096.5799048600.3191550.3430160.3651100.849348600.3191548.28230160.3651099.3789648600.3191541.98430160.3651094.9079948600.3191531.46530160.3651087.43710248600.3191516.75230160.3651076.9910548600.3191497.88630160.3651063.594最佳耳轴位置3.3新炉与老炉空炉力矩对比新炉相关的力矩图老炉相关的力矩图新炉与老炉合力矩对比第四章 托圈的设计4.1 托圈部件整体说明 托圈是转炉的重要承载和传动部件，工作过程中，除承受炉体、钢液及炉体附件的静载荷和传递倾动力矩外，还承受频繁启、制动产生的动负荷，以及来自炉体、钢水罐、渣罐、烟罩及喷溅物等的热辐射、热传导所产生的热负荷。因此，托圈应具有足够的强度和刚度。 本次设计采用整体托圈结构。托圈是一个整体的钢板焊接的箱形结构，有四个部分，即由驱动侧耳轴座、从动侧耳轴座、出钢侧托圈瓣、装料侧托圈瓣焊接成一个整体托圈的。 托圈耳轴座和耳轴铸成一体，为了减少托圈内外腹板与耳轴座联接处，由十刚度的急剧变化引起应力集中，将耳轴座与内外腹板连接部位做成叉型过渡形式，并目_与腹板连接处的厚度和腹板相同，向着耳轴附近逐渐平缓增厚。 同样，为了减少连接处钢板刚度急剧变化而引起应力集中，在接缝附近的一段距离上，焊有隔离板。隔离板焊在托圈高度中间，在耳轴两侧各一块。两耳轴的同一侧两块隔板之间，焊有7块立筋板，以提高腹板的刚度。 在每两块立筋板中间焊有穿通内外腹板的圆管，其作用是增强托圈的刚性和炉壳、托圈的空冷效果。为了防止钢水罐、渣罐的辐射热对托圈的作用，在出钢侧的托圈外腹板上借支撑块与螺钉固定有保护板。 另外，为了降低由十托圈各部位受热不均引起的高十机械载荷应力数倍的热应力，该托圈采用了水冷措施，从水冷炉口，炉顶钢板，渣裙排出的冷却水，进排水集水箱由驱动侧耳轴座上部进入托圈，再由靠近从动侧耳轴座的外腹板上部的排水管引出。托圈通水冷却可使托圈各部位温度趋十均匀，降低温度梯度。 再托圈上部焊有二组，成120度均布的吊耳，供与炉体连接之用。 两耳轴侧的人孔用十焊接横隔板的对接焊缝和腹板上下盖板与耳轴座连接处的内焊缝。4.2 托圈断面形状的选择托圈的断面形状基本上有开口和闭口两种形状。闭口断面多为矩形，开口断面有C形和反C形两种。反C形开口断面是指开口向着炉体的断面。托圈断面的几种结构形式，如下图所示 目前，托圈断面一般采用钢板焊接的箱形(矩形)断面结构，如图a所示。在这种托圈断面中，切应力在整个矩形断面轮廓上以均匀环流分布着。同时矩形断面结构的抗扭刚度比开口断面的大许多倍。尤其是大型转炉的矩形封闭断面结构的托圈可以通入冷却水以降低托圈的热应力。 综上所述，本次设计120T LD转炉托圈采用矩形断面托圈，为了降低托圈热应力还采取了如下措施:(1)采用防热板，挡渣板(2)采用防护板。(3)在托圈上盖板和内腹板表面设置冷却水管。第五章 耳轴支撑结构设计7.1耳轴轴承的工作特点及其选择7.1.1工作特点：负荷大（要承受炉体、液体金属和托圈部件的全部重量，有事还要承受秦东机构的部分或全部重量）；转速低（每分钟最高转速约为一转左右）；经常处于局部工作状态；启动、制动频繁；工作条件恶劣（高温、多尘）；托圈在高温下工作，会产生耳轴方向的伸长和挠曲变形。7.1.2对轴承要求： 足够的强度，能经受静力和动载荷； 充裕的抗疲劳耐久限； 对中性好，轴承外壳和支座有合理的结构； 安装、更换、维修容易、经济性好 足够的强度，能经受静力和动载荷； 充裕的抗疲劳耐久限； 对中性好，轴承外壳和支座有合理的结构； 安装、更换、维修容易、经济性好。7.2游动侧轴承支座的选择游动侧轴承座采用铰链式轴承支座。两个铰链的销轴在同一周线上，此轴线位于与耳轴轴线垂直的方向上。依靠支座的摆动来补偿耳轴轴线方向的胀缩。由于其轴向移动量较之摆动半径小得多，所以耳轴轴线高度的变化并不妨碍轴承正常工作。如图所示：铰链支座上铰链支座下铰链支座 第六章 倾动机构的设计8.1倾动方案的确定在转炉设备中倾动机械是实现转炉炼钢设备的关键设备之一，转炉倾动机械的工作特点是1、减速比大；2、倾动力矩大；3、起、制动频繁，承受较大的动载荷。还有转炉倾动机械的工作环境是高温、多渣尘。这些都表明转炉倾动机械工作的繁重和条件的恶劣。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，出现了各种形式的倾动机械。转炉倾动设备根据配置形式可分为落地式配置、半悬式配置、全悬式配置等三种配置形式。1、 落地式配置倾动机械的特点是：全部传动机械均安装在地基上，通过联轴器或大齿轮与耳轴连接，实现转炉的倾动。 落地式倾动机械机构简单，只要采取适当的结构形式，就可以使倾动机械适应托圈下凹引起的耳轴翘曲变形，但占地面积比其他形式大，抗冲击及抗扭振疲劳性差。 2、 半悬挂式配置倾动机械的特点是：最末一级齿轮副的主动小齿轮装在该齿轮副的壳体上，与大齿轮一起都悬挂在耳轴上。而其他传动零件仍安置在基础上。半悬挂式倾动机械能适应托圈下凹变形，克服了末级减速机齿轮啮合的不良影响。但由于初级减速机与悬挂减速级之间仍有联轴器，不可避免的会使倾动机械占地面积大，不知不够紧凑。目前国内已投产的半悬挂式倾动装置大多没有缓冲及减震装置，故不能缓和冲击及降低扭振疲劳的影响。3、 全悬挂式配置倾动机械的特点是：从电动机到末级齿轮传动副全部传动装置都悬挂在耳轴上。而且情动机构中加有缓冲制动装置这样有利于减少扭振疲劳，也能很好的适应托圈的变形。全悬挂式倾动机械综合了落地式和半悬挂式的优点，是大型转炉倾动机械发展的方向。综合考虑以上分析，本设计采用了带扭力杆式缓冲制动装置的四点啮合全悬挂式倾动机构。8.2电动机的选择一般各个转炉操作制度是不相同的，为了便于选择电动机和机械设备，可按转炉一周期内的基本操作制度考虑。一般转炉一周期内操作工序如下：打出钢口出钢倒渣辅助操作堵出钢口加废钢兑铁水返回吹炼取样、测量打出钢口当转炉出钢、取样、倒渣及兑铁水时，启动制动频繁，动负荷大，而且其中有些力矩值较大。因此将这些工序中最大倾动力矩作为全工序工作过程承受的力矩值，其他工序取平均力矩值作为受力值。根据工艺要求，确定转炉转速：高速：1转/分低速：0.1转/分有前面的分析，下面进行电动机容量计算与型号选择：转炉电动机功率： 式中，N电动机需要的功率，千瓦 最大计算倾动力矩，吨力米在本设计中，最大倾动力矩出现在新炉55度时，此时取到最大大值456.4吨力米 正常操作时运转电动机的个数本设计采用四台电动机驱动，因此取值为4 n转炉的转速，转/分本设计中取转炉转速的平均值0.7转/分 K=考虑压降及电动机不同步所造成的力矩误差，以及倾动力矩计算误差，取值为1.2多电机倾动时，电动机不同步造成的力矩误差，取值为1.1所以K最终取值为1.32倾动机械的总效率其中齿轮传动效率，由于采用减速机传动，直接取减速机的效率值为0.93； 耳轴轴承传动效率，取值0.98； 联轴器的效率，取值0.99；其它传动原件的机械效率，取值0.97因此最终总效率为0.875经计算电动机的总功率为123.58KW由于本设计中电动机起、制动频繁，预取电动机功率为总功率的1.11.6倍，因此预取电动机的功率为123.58*1.2=148.29KW查取有关手册，选取YZ400L-10型电动机。额定功率为160KW，额定转速为587转/分8.3一级减速器的选择由于本设计中采取两次减速，一次减速机采用标准减速器，根据设计中有关数据，选取普通三级圆柱齿轮减速器，公称传动比为100。其中齿轮和轴承都是油池飞溅润滑，经过计算选择一次减速器有关数据如下小齿轮大齿轮模数减速比中心距 齿数分度圆齿数分度圆一级1881904054.55243二级1881904054.55243三级1881723244.54202.5以上数据一次减速器选择ZSY315总减速比为100，其内部装配形式为8.4二次减速器的设计二次减速器采用焊接结构的直齿圆柱齿轮，速比为8.386，其齿轮和轴承均强制给油润滑。已知条件：直齿，传动比为8.36 传动扭矩为456.4KN米设计计算过程为（1） 材料：小齿轮选用45#钢调质处理（2） 齿面硬度为250HBS。大齿轮选用45#钢调质齿面硬度为220HBS。 （2）齿数 小齿轮=20 大齿轮=168 齿数比u=8.4 齿数比误差为=0.007在允许的范围内（3）齿宽系数 （4）按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即（1）确定公式内的各计算数据试选载荷系数计算小齿轮传递的转矩由机械设计6-17选取齿宽系数由机械设计表6-5查得材料的弹性影响系数由机械设计图6-27d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限由式10-13计算应力循环次数。（每天工作12小时，每年工作300天，工作10年）由机械设计图6-27取接触疲劳寿命系数 。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S=1，由机械设计式（6-24）得2计算试算小齿轮分度圆直径,代入中最小值。计算圆周速度v计算齿宽b计算齿宽与齿高之比模数齿高 计算载荷系数根据，8级精度，由机械设计图6-11b查得动载荷系数；直齿轮,；由机械设计表6-4查得使用系数； 故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计式（6-13）得计算模数m 3、按齿根弯曲强度进行校核由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值由机械设计查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限；由机械设计图6-26取弯曲疲劳寿命系数,；计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1，由式(10-12)得计算载荷系数K查取齿形系数由机械设计图6-11查得 查取应力校正系数由机械设计图6-22查得 计算大、小齿轮的并加以比较故小齿轮的数值较大。（2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度算得的模数19.8并就近圆整为标准值，按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数大齿轮齿数4、几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿宽取 （4）计算齿顶圆和齿底圆直径通过计算，完成对二次减速器的齿轮传动设计，得到了悬挂大齿轮的具体数据。总结上面的设计计算，倾动装置的技术特性如下表所示最大倾动力矩倾转角度360倾转转速0.11转/分总速比838.6电动机型号YZ400L-10转数587转/分功率160kW台数4一级减速器型号ZSY315速比100低速级中心距470数量4二级减速器速比8.386型式直齿模数10齿数20/168中心距940mm8.5二次减速器机构及总装配图为了减轻传动机械的重量，缩短制造周期，其减速器机壳、齿轮轮体等都采用焊接结构。悬挂减速器为四点传动的直齿圆柱齿轮减速器，有四个小齿轮带动大齿轮。齿轮焊接时，将工件加热并在300350度的范围内保温。焊接以后要进行退货处理，退火时将工件加热到560600度，然后进行缓慢冷却。在退火和齿轮粗加工以后，在进行调质处理。二次减速器机构立体图倾动机构总装配体8.6本章小结本章详细叙述了120T氧气顶吹转炉倾动机构的设计过程。对四点啮合全悬挂倾动机构做了详细的分析，根据最大倾动力矩计算，选择合适的电机、一级减速器，并设计了二级减速器的悬挂大齿轮和装配图的布局。总结120T氧气顶吹转炉设计的主要结构和参数如下所示炉型炉型筒球型公称容量120T熔池直径4.92m球缺半径5.42m炉口直径2.02m炉膛总高7.883m炉容比1路帽锥角30高宽比1.4倾转角度360倾动机构倾转转速0.11转/分总速比838.6电动机型号YZ400L-10转数587转/分功率160kW台数4一级减速器型号ZSY315速比100低速级中心距470数量4二级减速器速比8.386型式直齿模数10齿数20/168中心距940mm120吨转炉氧气顶吹转炉设计的主要结构和参数如下所示：致谢在本次设计过程中，导师许志强老师作了大量细致的指导工作，给了我极大的帮助。对设计过程中遇到的种种问题和困难，他耐心讲解，指导我并鼓励我尝试各种办法去解决。他认真负责、一丝不苟的态度令我深深敬佩，是我感受到作为一名工程技术人员应具备的严谨作风和责任感。还有乔长锁老师、任廷志老师、黄文老师等几位资深专业课老师也给了我许多细致的指导，对我的毕业设计大有裨益。同时，同组的许瑞同学、同组的陈学强同学在设计过程中积极协作、耐心指正，使得毕设工作进展有序，最终圆满完成了设计任务。在此，向各位恩师及同窗表示最诚挚的谢意。参考文献1 .谭牧田主编：氧气转炉炼钢设备，1983年第1版，机械工业出版社。2.罗振才主编：炼钢机械，1989年第1版，冶金工业出版社。3.罗振才主编：冶金机械设计方法，1993年第一版1版，冶金工业出版社。4.王雅贞等主编氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备，2001年出版。5.贾凌云主编：转炉-连铸工艺设计与程序，2005年第1版，冶金工业出版社。6 李传薪.钢铁厂设计原理（下）M.北京：冶金工业出版社,1995 7 王令福.炼钢设备及车间设计M.北京：冶金工业出版社,20078 冯聚和.炼钢设计原理（下）M.北京：冶金工业出版社,20059 重庆科技学院冶金工程教研室.炼钢设计参考资料，198910 刘志昌.氧枪M.北京：冶金工业出版社,200811 戴云阁等.现代转炉炼钢M.沈阳:东北大学出版社,1998.1212 徐文派等.转炉炼钢学M.沈阳：东北大学出版社,200413 郭鸿发等.冶金工程设计基础M.北京：冶金工业出版社,200314 李光强.钢铁冶金的环保与节能M.北京：冶金工业出版社,200615 万真雅.钢铁冶金设计原理M.重庆：重庆大学出版社,199216 安冶金建筑学院炼钢教研室等编.炼钢设计参考资料.198917 杨文远,张德铭,刘志昌等.转炉二次燃烧氧枪的开发与应用.钢铁,199418 L IU L iu1Development of the Technique of Long Campaigns Combined Blown Converter A 1Proceedings of 2nd Korea2 China Symposium on Advanced Steel Techno logy C 1Ko rea12001176119 L IU L iu1Progress in Converter Steelmaking in China A 19thCh ina2Japan Symposium on Science and Techno logy of Iron and Steel C 附录一开题报告燕 山 大 学 本 科 毕 业 设 计 开 题 报 告课题名称：120T氧气顶吹转炉主体设备及倾动机构设计学院（系）：里仁学院 年级专业：冶炼08-1班学生姓名：田廷稳指导教师：许志强完成日期：2012-3-211.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析 1.1课题目的及意义进入新世纪以来，我国的经济发展进入了全新的阶段，为了使我国的经济建设更好更快的发展，钢铁行业占有重要的作用。经济的快速发展，必然伴随着基础设施的大量建设，而基础设施的建设，需要大量的不同种类的钢材，因此，在以后很长的时间里，钢铁工业在国家经济建设与发展中占有相当重要的作用。目前, 转炉炼钢法仍是世界上最主要的炼钢生产方法。由于中国劳动力便宜, 废钢资源紧缺, 电价昂贵等资源、社会特点, 进一步促进了转炉炼钢技术的发展。根据2001 年的统计, 转炉钢产量1118亿t, 占当年全国钢产量1137 亿t 的86% , 这也说明转炉炼钢是中国目前最主要的炼钢法。随着中国经济的迅速发展, 2003 年人均GDP首次突破1 000 美元, 达到1 090 美元1, 中国经济的繁荣和旺盛的市场需求促进了中国钢铁工业的迅速发展, 同时也促进了转炉炼钢技术的不断进步。本文总结了近5年来中国转炉炼钢技术的发展, 并对目前存在的问题和今后的发展方向提出了本次毕业设计课题主要是为实现高等院校培养高级应用型、技术型人才的目标所必须的实践性教学环节。通过毕业设计强化我们对基本知识和基本技能的理解和掌握，培养我们收集资料和调查研究的能力，一定的方案比较、论证的能力，一定的理论分析与设计运算能力，进一步提高自身独立设计的能力。同时通过对转炉炼钢的优化设计，使我们对机械设计过程有更进一步的认识：认真查阅与本设计相关的文献资料，做好设计前的各项准备工作；分阶段按时完成设计中的各项任务，配合指导老师检查，随时修正错误，改进方法；独立完成设计任务，可以与同学探讨，但不能简单套用他人成果；撰写设计说明书和绘图必须符合燕山大学里仁学院本科生毕业设计（论文）撰写要求及规范的各项规定。以此现状，将“120万吨炼钢转炉进行设计及优化”作为我的研究课题。该课题不仅可以使我对整个转炉结构及工作原理加以熟悉，也锻炼我钻研的能力，为走上工作岗位，打下坚实的理论基础。另外，本次毕业设计对培养我们独立思考问题和解决问题的能力有很大的提高，为今后工作做好理论储备，都具有十分重要的意义。 1.2 国内外研究现状分析1.2.1 国外研究现状钢铁工业是世界经济的支柱产业，近年来，世界炼钢技术的经济性得到很大的提高，对钢材的性能的要求也不断提高2。对钢材的要求包括：提高强度以减轻结构的重量；改善韧性以保证使用安全，特别是在零度以下的使用安全；改善冷成形性和表面质量以适应汽车工业发展的需要；改善焊接性能以适应经济性更好的大输入热的焊接工艺；钢的用户还进一步要求每一批钢材之间的性能的可重复性，这因为钢材的进一步加工大都采用自动工序。为了保证满足上述要求，除轧钢技术的改进外，炼钢技术进行重大革新也是必需的3。由于对钢材有如此高的要求，必须加快发展炼钢技术的发展，而现代炼钢技术的特点是在不同的容器中进行一系列冶金反应，以达到每一个过程的优化。采用这样的技术可以生产具有高性能和高均匀性的钢产品以满足最终用户的需求。采用这些现代工艺还带来很高的最终产品的成材率，因而改善总的钢生产的经济性，已经很清楚，现代炼钢技术是使钢继续成为最重要的金属材料的基础技术之一。所以提高炼钢技术就必须：提高钢水洁净度；在转炉上都装有检测用的副枪；复合吹炼能促进各项冶炼参数稳定；转炉炉衬寿命。连铸技术的发展对炼钢技术有一定的促进作用，目前世界各国的钢铁工业都在大力发展连续铸钢生产，全世界连铸比高于97%的国家有25个，其中高于99%的有15个（100%的有7个）4。因此，加快发展连续铸钢技术，是全世界各个国家实现钢铁工业结构的重要一环。1.2.2 国内研究现状虽然我国已经成为名副其实的钢铁生产大国，由于我国是发展中国家，缺乏废钢资源。因此，钢产量的迅速增加主要依赖于转炉炼钢技术的发展。近几年，随着钢产量的增长，我国转炉炼钢技术也同步发展。1.2.2.1 长寿复吹转炉炼钢工艺技术(1) 提高底吹喷嘴寿命生产实践与理论研究均已证明，复吹转炉底吹喷嘴耐火材料的熔损主要是由于气流的频繁冲击及气泡上浮引进的钢液流动冲刷造成的。为了解决底吹喷嘴耐火材料侵蚀问题，通常采用以下方法：1) 分散供气，减小气流的冲刷侵蚀，如“集束式透气砖”、“毛细管透气砖”均采用这一工艺。2) 利用气体冷却在喷嘴端部形成“蘑菇头”，保护底吹喷嘴。 但分散供气，受到透气砖成形工艺的限制，气流减小受到很大限制。而靠气体冷却形成的“蘑菇头”，体积小，以铁为主，熔点低不抗氧化，很难保持住。因此，上述方法不能有效地保护底吹喷嘴不受侵蚀。(2) 保证底吹气体对熔池的搅拌效果长寿复吹转炉通过溅渣时形成的炉渣蘑菇头向熔池供气，能否保持良好的搅拌效果，取决于能否解决好以下三个工程技术问题：1)能否形成透气性良好的炉渣蘑菇头；2)能否在冶炼中根据工艺的要求灵活调整底吹气体流量；3)吹入的气体能否对熔池形成良好的搅拌。为了保证溅渣过程中冷凝的炉渣蘑菇头具有良好的透气结构，要求溅渣过程中调整好炉渣粘度、过热度以及底吹气体流5。转炉溅渣后炉龄大幅度提高,如图1所示， 如何实现全程复吹, 提高底吹喷嘴的寿命是全世界钢厂急待解决的重大技术难题。为了解决这一问题, 国内转炉厂发明了炉渣蘑菇头保护底吹透气砖的先进技术, 使底吹喷嘴的一次寿命与炉龄同