电弧炉渣门机构设计【2013年最新整理毕业论文】

本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 电弧炉渣门机构设计 系 别 ： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 5 月 电弧炉渣门机构设计 摘 要 本次设计，主要是针对电弧炉可升降的渣门的结构设计、冷却系统的设计、以及炉渣门的提升 机构的设计。其中，炉渣门的结构设计包括：炉门材料的选择，炉门外形结构设计。冷却系统的设计包括：冷却方式的选择，材料的选择，以及设计炉门的计算。炉渣门的提升机构设计包括：提升的方式，传动方式，传动系统的布置，动力源装置，以及传动系统各部件的校核。电弧炉渣门提升机构在保证电弧炉安全稳定工作的情况下，炉门可以平稳提升降落，而且反应迅速。 关键词： 电弧炉；电弧炉渣门；炉门提升 II Electric arc furnace slag door mechanism design Abstract The design, design for the the slag door electric arc furnace can lift structural design, the design of the cooling system, and the slag door lifting mechanism. Among them, the structural design of the slag door comprising: a door the choice of materials, the door shape structural design. The design of the cooling system comprising: a cooling mode selection, material selection, as well as the design of the oven door calculation. The slag door lifting mechanism design includes: an elevated manner, the transmission mode, the arrangement of the transmission system, the power source means, and the transmission system of each member checked. Electric arc furnace slag door lifting mechanism in the case to ensure the security and stability of the electric arc furnace, the door can enhance the smooth landing and quick response. Key Words: Electric arc furnace； slag door； Door upgrade III 主要符号表 A 截面面积 K 安全系数 Dm 外径 d 内径 对无缝钢管系数取 C 管壁厚度附加值 工作温度下管材许用应力 b 缸底材料抗拉强度（ Pa） S 为管壁厚度 P 为管内介质压力 Ps 缸内额定压强 V 体积 M 重量 齿距角 H 链轮中心至链窝底面垂直距离 Mv 垂直方向上弯矩 MH 水平方向上弯矩 P 液压缸的供油压力 IV 目录 1 绪论 . 1 1.1 题目背景 . 1 1.2 国内外发展的概况及研究意义 . 1 1.2.1 国内外发展的概况 . 1 1.2.2 研究意义 . 2 1.3 论文的提出与本文的组织 . 3 1.3.1 论文的提出及本人的主要工作 . 3 1.3.2 方案设计 . 3 1.3.3 论文主要内容 . 3 2 炉渣门冷却系统设计 . 4 2.1 冷却的方式 . 4 2.2 冷却系统的布置 . 5 2.3 管的材料的选择 . 6 2.4 冷却水量的计算 . 7 3 电弧炉渣门结构设计 . 8 3.1 电炉渣门结构设计 . 8 3.2 电炉渣门的材料选型及经济性分析 . 9 4 炉渣门提升机构设计 . 11 4.1 提升负载的计算 . 11 4.1.1 炉门的质量计算及分析 . 11 4.1.2 冷却水重量的计算 . 11 4.1.3 炉门总重量的计算 . 11 4.2 炉渣门提升机构设计 . 12 4.2.1 提升机构的基本要求 . 12 4.2.2 提升方案比较及选择 . 12 4.2.3 提升机构链轮设计 . 13 4.2.4 提升机构链条设计 . 17 4.2.5 提升机构传动轴设计 . 17 V 4.2.6 提升机构液压系统设计 . 20 5 结论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 30 毕业设计（论文）知识产权声明 . 31 毕业设计（论文）独创性声明 . 32 附录 1. 33 附录 2. 34 附录 3. 36 1 绪论 1 1 绪论 1.1 题目背景 众所周知，以 电弧炉炼钢为核心的短流程炼钢工艺，在工程投资、占地面积、吨钢的资源消耗、能源消耗和二氧化碳等污染物排放量比长流程炼钢工艺大幅减少，同时以废钢为原料也直接体现了金属材料的循环利用，更符合钢铁行业可持续发展、科学发展和低碳经济发展的要求。全球电弧炉钢产量呈不断上升的趋势很大一部分也是得益于电弧炉炼钢技术和装备技术的不断创新和进步。现代工业化炼钢方法以高的生产率、优良的质量和低廉的成本 ,帮助钢铁产品成为社会最广泛使用的金属材料。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。 全套资料带 CAD 图， QQ 联系 414951605 或 1304139763 1 绪论 1 1.2 1 绪论 1 1 绪论 1 国内外发展的概况及研究意义 1.2.1 国内外发展的概况 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，是电弧炉的重要组成部分。我国对于电弧炉的研究起步较晚 20 世纪 60 年代以前 ,我国只能仿照 5 吨以下的电弧炉 ,电炉钢产量极 低。 70 年代 ,经过科研工作者的努力 ,自主设计并制造了我国第一台全液压传动炉盖旋开式顶装料 30t 电弧炉，结束了仿制的历史。 80 年代，随着国民经济的快速发展 ,我国电弧炉数量增加极快 ,但大多数是技术经济指标落后的小炉子。 1992 年 ， 平均电弧炉容量 4.6t/台。 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。经过几十年 ,特别是改革开放后三十年的发展 ,我国在自主创新开发具有中国特色的现代电弧炉炼钢技术方面取得了丰富的成果。据统计 1,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 2。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 3。由于炉门主要是排放（论文） 2 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 4。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。 1900 年 PaulHerouh 在法国建立了第一座工业用电弧炉。 1909 年在美国建成了一座 15 吨三相电弧炉炉壳为圆形，用三相交流电供电，三个电极穿过炉顶孔伸入炉中，这是世界上第一座圆形炉壳的电弧炉。 1926 年，在德国制造成功了炉盖移动式电弧炉，首次实现电弧炉炉顶加料。 1964 年 ,美国 Schwabe 等 首次提出了超高功率电弧炉的概念 电弧炉（电炉）钢产量增长在过去几十年 不断增长 。许多国家 投入到 生产更高价值 的 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 一氧化碳 ，或 一氧化碳 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 5。 现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。在其研究基础上，结合当前概念开发 6。 1.2.2 研究意义 电弧炉是利用石墨电极和炉料之间产生的电弧来冶炼金属的设备，所以电弧是电弧炉的主要热源在一定的电压档位下。由于电弧功率与电弧长度有着直接的关系。而电弧弧长在冶炼过程中又经常发生变化。所以必须对电弧弧长进行控制 ,以保证电弧功率的稳定，从而达到缩短冶炼时间，降低吨钢电耗的目的。所以，电弧炉渣门就需要不定时开启闭合。所以电弧炉渣门是电弧炉不可缺少的一部分，电弧炉渣门机构设计关系着电弧炉的工作效率，和电弧炉的能耗。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，所述用于形成气帘的装置包括一个连到 压缩气源装置和设在门的下部的至少一根水平冷却管的空气管 ，所述空气管包括朝向门槛的孔 7。 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。（论文） 3 1.3 论文的提出与本文的组织 1.3.1 论文的提出及本人的主要工作 电弧炉（ electric arc furnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在 3000 以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。 而电弧炉渣门是电弧炉的重要组成部分，通过渣门观察、捣料、补料、出渣等，每一步都影响着电弧炉的生产效率。因此，电弧炉渣门的设计合理性，对电弧炉的生产有着至关重要的影响。因此，提出电弧炉渣门机构设计是十分必要 的。 本论文是电弧炉渣门机构设计，主要工作内容包括 :电弧炉渣门的本体和提升机构的设计；冷却系统的设计及其冷却水量的相关计算；以及电弧炉炉渣门机构各部件的校核等内容。 1.3.2 方案设计 本设计主要分为四部分，现各部分方案有：冷却系统的方案有两种， 构提升机构方案有两种，液压缸的布置方案有两种， 液压回路的设计方案两种。对于电弧炉门综合分析，可得方案有 2 2 2 2=16 种，经过总体 分析，选出最优方案。 1.3.3 论文主要内容 随着科技的发展，电弧炉炼钢技术不断提高，电弧炉的设计在不断改进，电弧炉门的设计也在不断改善。所以要总结前人的设计经验来完成自己的设计。论文主要内容包括以下几个方面。第一， 电弧炉的本体设计，包括炉门的结构及材料的选择。电弧炉渣门的结构和材料的选择关系到电弧炉渣门的使用寿命及操作的灵敏程度，提升机构的设计决定了电弧炉渣门升降操作的方便程度。第二，冷却系统的设计与电弧炉渣门的操作息息相关，合理的冷却效率才能满足对炉门的操作，而冷却水量的计算又影响着炉门的冷却效率。第三 ，零部件校核，为满足电弧炉渣门的实际工作需要，所以，要对电弧炉渣门的各部件进行校核。（论文） 4 2 炉渣门冷却系统设计 2.1 冷却的方式 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。因此再本次设计中采用水冷。 水冷炉渣门的发展经历了从局部水冷护渣门， (护墙热点区 )到全水冷炉门的过程。结构型式也由早期的铸铁箱式水冷块、后来的钢板焊接箱式到最新的密排管式水冷块。整个炉壁由若干块水冷块组成。水冷块的尺寸大小不一 ,具体视各自所在的位置而定。炉壳由钢管焊成的环形框架和加强筋所组成。此环管既作为进、出水的干线管道，又起到护壳框架的结构件作用。护壳与炉底之间为螺栓活接。 水冷的优点： (1)增加电弧炉的有效容积； (2)减少装炉次数； (3)提高熔化速率，缩短冶炼 时间； (4)大大减少耐材消耗； (5)大大减少热停工时间； (6)采用最佳弧长操作提高功率因素； (7)利用冷却水温度信号协助过程控制缺点； (1)需要进行专门的加工制作； (2)增加功率消耗一般约为 10 度电 每 吨钢。 焊接箱式水冷炉壁系统，它主要由三个部分组成 :控制系统，冷却水管线，水冷块。冷却水主水管为上下两路。每块水冷块都与上、下水管相连。上面进水、下面出水。每块水冷块的出水管上都装有溢流阀，以防水压过高产生事故。水冷块由 2025 毫米厚的优质钢板采用埋弧焊焊接。焊接后进行超声波探伤和13 个大气压的高压水 压力试验。 密排管式水冷块比焊接箱式水冷块的优点： (1)水的流动状况好，不会产生“死角”； (2)不容易产生气泡 ,因此无局部过热； (3)耐高压，结构较轻巧，并为用热水冷却提供条件； (4)耐热应力性能好因此，结论是密排管式水冷块优于焊接箱式。（论文） 5 2.2 冷却系统的布置 为节约成本，考虑实际工作中的经济性，冷却液选择水，加酸及阻垢剂处理后循环使用。 循环冷却水是工业用水中的用水大项 ,在石油化工、电力、钢铁、冶金等行业，循环冷却水的用量占企业用水总量的 50-90%。由于原水中有不同的含盐量，循环冷却水浓缩到一定倍数必须 排出一定的浓水，并补充新水。一台 30 万 KW 冷凝机组，循环冷却水量要达到 3.3 万吨 /时左右，假定原水中含盐量为 1000mg/L，浓缩倍数为 3 倍 ，那么循环冷却水的浓水排放约在 68左右，即 198264m3 /h，同时需补充的新水等于排水及蒸发损失等，补充水量大约为循环水量的 22.6%，将为 660860m3 /h 左右，水资源消耗与污水排放的数量是很大的。循环冷却水由于受浓缩倍数的制约，在运行中必须要排出一定量的浓水和补充 一定量的新水 ， 使冷却水中的含盐量、 PH 值、有机物浓度、悬浮物含量控制在一个合理的允许范围。 冷却水在系统中不断循环重复使用，由于各种无机离子、有机物质、水不溶物等，不断随补充水及冷却塔洗涤进入，随水温的升高（冷却），水份不断蒸发浓缩，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，使循环水系统在短时间内会出现：严重的沉积物（水垢）附着、设备腐蚀（锈垢）和微生物的大量滋生（生物粘泥、软垢附着），以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等问题。它们会威胁和破坏工厂设备长周期地安全生产，甚至造成较大的经济损失。 主要表现为：（ 1） 水冷换热器传热效率快速降低（换热管壁结水垢）； （ 2）换热管内循环水流量减少（甚至逐渐堵塞换热管）；（ 3）设备加速腐蚀设备加（主要表现为垢下腐蚀）；（ 4）设备的使用寿命成倍缩短；（ 5）增加生产运行成本。 循环冷却水的处理可以归结为以下四个方面：增设旁滤装置，旁滤流量一般为循环水量的 1%-5%，过滤去除悬浮物质 ，以 去除悬浮物 ； 软化除盐或投加阻垢剂控制结垢 ； 投加阻垢剂，使金属表面形成一层薄膜将金属覆盖起来，从而与腐蚀介质隔绝，防止金属腐蚀 ， 控制腐蚀 ； 投加杀生剂控制微生物。 使用循环冷却的意义：随着工业的高度发展， 人类生存环境的恶化，社会的可持续发展及其涉及的生态、环境、资源、经济等方面都成为国际和社会关注的焦点，被提高到发展战略的高度。人类已认识到在促进经济发展的同时，必须充分考虑自然资源的长期供给能力和生态环境的长期承受能力，因此广泛应用环境无害技术和清洁生产方式，实现高效益、节约资源和能源，减少废物排放等可持续发展战略措施，从而减少对环境的污染，实现绿色环保。 这一结构形式的水冷块是用无缝钢管相互并列、焊接而成。每块水冷块中间位置上有（论文） 6 一根与其它管子成 90 度的进水管和一块衬板 (起加强件作用 )。密排管式水冷炉具有冷 却水循环阻力小、冷却均匀、冷却效果好、内部无焊缝等优点。 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mm5.82mm67 外径为 ，壁厚为 8mm。校核管壁所承受的压力，排布方式为中间间隔 20mm，采用密排管式水冷块，冷却管排布形式如图 2.1。 图 2.1 冷却管排布图 2.3 管的材料的选择 已给要求和已知条件：水压为 0.6Mpa， 冷却水进水口 35 ， 出水口水的温度为 55 。 根据： 标准 GB3087-中国国家标准 用途 ： 用于低中压锅炉 (工作压力一般不大于 5.88MPa，工作温度在 450 以下 )的受热面管子、集箱及蒸气管道。常用钢管牌号： 10、 20。 根据： 标准 GB5310-中国国家标准 用途 ： 用于高压锅炉 (工作压力一般在9.8MPa 以上，工作温度在 450 650 之间 )的受热面管子、集箱、省煤器、过热器再热器等 ，常用钢牌号： 20G、 20MnG、 15MoG、 15CrMoG、 12Cr2MoG、12Cr1MoV 等 。 水冷壁管是电电炉的主设备之一， 20G 以其良好的力学性能和耐腐蚀等特点而广泛用于制造的水冷壁管 8。 所以选取冷却管材料为 20G，改材料特性： 抗拉强度 (Mpa) 410 550 ， 屈服强度 (Mpa) 245。 炉门材料选择 Q235B， Q235B 有一定的伸长率、强度，良好的韧性和铸造性，易于冲压和焊接，广泛用于一般机械零件的制造。主要用于建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接结构件 ， 材质是 Q235B 的钢材的机械性能要远远优于材质是 Q235A 的钢材 。（论文） 7 冷却管经过焊接，成为密排结构，焊条选择 E4303， J422 焊条是普通叫法，对应国际标准牌号 E4303。它是一种酸性焊条，药皮钛钙型， J 表示结构钢焊条，42 是 42kg/mm 2 焊缝金属的抗拉强度，熔金抗拉强度不低于 420MPa。主要用途 :用于焊接较重要的低碳钢结构和强度等级低的低合金钢，一般用于焊接钢结构和普通碳钢管道的焊接 焊缝质量等级级，参见附录 2。 2.4 冷却水量的计算 根据炼钢电弧炉管式水冷系统的设计与应用 冷却水流量是指每个水冷块单位面积所需冷却水量。冷却水流量的确定与每块水冷块的面积、热流值、冷却水温升、水的比热等因素有关。每台炉子的炉壳内径、功率水平不尽相同 ,其水冷块的面积、热流值也不一定相同 ,但是冷却水温升一般取 20（本 设计为 20 ）水的比热容一般为 4.186 skJ/(kg )。因此单位面积冷却水流量一般取每平方米 5-8m3/h, 本设计取 20m3/h，冷却水的流速一般小于 3m/s，取 1m/s。根据机械工程手册无缝钢管的推荐通径： 根据： D=1.1 W/V （ 2.1） W 为体积流量， V 为流速： 得 D=60601201.10.08248m82.48mm， 取 82.5mm. 管 厚的计算： S =2PD+ C （ 2.2） S 为管壁厚度 ； P 为管内介质压力； D 管子外径； 一工作温度下管材许用应力； -对无缝钢管系数取 1； C 管壁厚度附加值； 把数值带入公式 2.2 得： S=1222 5.826.0 +6 8mm； 得内径 d=82.5-8 2=66.5mm，圆整后取 67mm。 3 电弧炉渣门结构设计 8 3 电弧炉渣门结构设计 3.1 电炉渣门结构设计 炉渣门的结构分为两部分，即冷却系统部分和支撑部分。冷却系统部分为密排水冷块，包括无缝冷却水回路的钢管和管与之间拐角处的连接件。支撑部分为一块衬板，及炉门固定及提升接头部分。根据冷却管的长度和排布，确定炉门支撑衬板尺寸为 1400mm 1005mm；如图 3.2。 图 3.1 炉门主视图 图 3.2 炉门左视图（论文） 9 冷却管外径为 85mm，确定侧面支撑板尺寸为 975mm 92.5mm 如图 3.3为满足炉门升降平稳，设计炉门与电弧炉主体之间的相对运动为滑动，电弧炉炉体设计滑动轨道即滑动槽，而电弧炉渣门两侧设计滑动板，构成滑动副。电弧炉渣门两侧的滑动板尺寸为 975mm 62mm。 3.2 电炉渣门 的材料选型及经济性分析 炉门材料的选择要满足的需要有： 在工作温度下，应有足够的强度、合理的强韧性配合及组织性质稳定性 ， 可使构件的壁厚不致太大以易于加工并不致显著地影响传热效果，从钢材性能上保证长期安全运行；良好的冷、热加工性能，其中特别是良好的焊接性能；高压锅炉钢应是优质钢或特殊质量钢，为电炉或纯权顶吹转炉冶炼，镇静钢，在冶炼时除用优质原料外一般要求加以炉外精炼和真空脱气等工艺以使有害杂质，如 硫、确、锡、锑、砷等及气体含量降到最低程度，使钢纯净化，以避免脆性断裂事故发生 。炉门支撑结构为钢板件焊接而成。因此 对材料的焊接性能、强度都有较高的要求，所以对材料的综合性能有较高的要求。 由于 Q235 含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛 ，经济性较好 。 所以，炉门的支撑结构的材料选择 Q235。 炉门支撑结构加工工艺为焊接，所以在焊接后存在焊接残余应力，所以要对炉门进行热处理，以消除焊接残余应力。在较高的温度下进行退火热处理时， 材料的屈服强度随着温度的升高而降低， 而材料内部的焊接残余拉应力一个重要的特点是与材料本身屈服强度存在着一个平衡， 因此屈服强度的降低导致与残余拉应力的平衡被打破， 此时材料内部的焊接残余应力随之下降， 下降程度取决于屈服强度的变化， 理论上是加热温度越高，残余应力降低的越多。且在高温下残余应力下降速度较快。当焊缝的应力峰值已降到材料在给定温度下的屈服强度水平后，应力下降速度减缓，随后是蠕变引起应力松弛过程。蠕变在高温时也起作用，但在本试验条件下由于时间较短其作用远小于高温引起的材料屈服强度的降低，即较高温度退火消除焊接残余应力时，材料屈服强度随温度升高而降低 9。 在完成电弧炉渣门基本结构设计，及冷却管的设计后，要对炉门整体包括炉门支撑结构和冷却管进行检测。因为冷却 管是通过焊接而成，冷却管里内通过循环冷却液，承受一定压力，而且工作在高温环境下。所以，炉渣门表面及（论文） 10 金属内部的缺陷，会对炉门造成很大的影响。若处理不好这些缺陷，将会造成电弧炉渣门的寿命大大减少，甚至会引发安全事故。对金属进行无损探伤，是解决这一问题的有效方法。 无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。无损探伤检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质 和数量等信息。常用的无损探伤方法有： X 光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、 射线探伤、萤光探伤、着色探伤等。 无损探伤可以 改进制造工艺；降低制造成本；提高产品的可靠性；保证设备的安全运行。 探伤的范围： 焊缝表面缺陷检查。检查焊缝表面裂纹、未焊透及焊漏等焊接质量 ； 内腔检查。检查表面裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷 ； 状态检查。当某些产品 (如蜗轮泵、发动机等 )工作后，按技术要求规定的项目进行内窥检测 ； 装配检查，装配或某一工序完成后，检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要 求 ；是否存在装配缺陷 ； 多余物检查。检查产品内腔残余内屑，外来物等多余物 。 磁粉探伤是目前工厂常用的无损探伤， 渗透探伤的优点 ： 操作简单 ,不需要复杂设备 ,费用低廉，缺陷显示直观 ； 具有相当高的灵敏度 ,能发现宽度 1 微米以下的缺陷。这种方法由于检验对象不受材料组织结构和化学成分的限制 ； 渗透探伤广泛应用于黑色和有色金属锻件、铸件、焊接件、机加工件以及陶瓷、玻璃、塑料等表面缺陷的检查 ； 它能检查出裂纹、冷隔、夹杂、疏松、折叠、气孔等缺陷 。所以，考虑到电弧炉门的工作要求，及经济性要求选择磁粉无损探伤。 磁粉探伤是用来检测铁磁性 材料表面和近表面缺陷的一种检测方法。当工件磁化时，若工件表面或近表面有缺陷存在，由于缺陷处的磁阻增大而产生漏磁，形成局部磁场，磁粉便在此处显示缺陷的形状和位置，从而判断缺陷的存在。 4 炉渣门提升机构设计 11 4 炉渣门提升机构设计 4.1 提升负载的计算 4.1.1 炉门的 质量计算 及分析 布满整个炉门，钢管排布间距 20mm。质量计算，通过 UG 软件，测得电弧炉炉渣门（不包括冷却管）的体积为 V1=24239157mm3 ， 20g 钢材料密度 =7.85g/cm3 。 质量 M1 =24239157 10-3 7.85=190276.15g=190.28kg。 冷却管质量计算（通过 UG 测得冷却管长度为 18670 mm）： 体积计算： V2= （ D2 -d2 ） L (4.1) V2= （ 852 -672 ） 18670 =3.14 2476 18670 =160394.716cm3 M2 =160394.716 7.85=1259098.5g=1251kg。 4.1.2 冷却水重量的计算 炉门冷却水的质量，是指炉门冷却系统在正常工作时，即满足冷却要求时炉门冷却管内充满水时，水的总重量。 充满水时水的 质量 计算： 冷却管内径为 67mm，通过软件 UG 测得冷却管长度为 18670mm； 充满水 时水的体积 V3=3.14 672 18670 0.001=263162.2cm3 ； 充满水时水的质量 M3= V3 1=263162.2g=263.162kg。 4.1.3 炉门总重量的计算 炉渣门（不包括冷却管）的质量 M1=190.28kg； 冷却管的质量： M2=1251kg； 水的质量： M3=263.162kg； 则炉门总质量为： M1+M2+M3=190.28+1251+263.16=1704.4kg （论文） 12 4.2 炉渣门提升机构设计 4.2.1 提升机构的基本要求 炉渣门的提升机构不仅要满足结构上的合理性，还要满足实际工作中的安全可靠，加热炉炉门提升机构除应保证炉门能平稳地升降而且要反应迅速满足操作的方便灵敏性，还要适应高温的工作环境，而且还要满足经济性的要求炉门提升速度 为 3m/min。炉门的提升速度由压力油路中的节流阀控制。炉门下降靠其自重，当油缸回油时，炉门便在自重作用下自动下降。下降速度由回油路上的节流阀控制。 4.2.2 提升方案比较及选择 电弧炉渣门的提升动力结构可分为电动式和液压式。 电动式提升机构是由异步电机提供动力，以钢丝 绳提升轮方式。经综合分析本文选用第二种方案，即整个炉门机构由炉门、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 10。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 11。 液压提升机构，使用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%，所以炉门打开时则更大 。 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 12。 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 ,再由活塞杆通过拉动定滑轮上的炉门链子使炉门升降 13。 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， 液压缸是液压传动系统中实现往复运动和小于 360回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。 因此在各种机械（论文） 13 的液压系统中得到广泛应用。 由于液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，使得液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，影响设备的稳定运行 14。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 4.1。 图 4.1液压缸布置图 4.2.3 提升机构链轮设计 电弧炉渣门提升过程中对传动装置的要求： （ 1） 要有较高的承载能力； （ 2）在具有较大的破断负荷同时 , 要有较大的延伸率 ； （ 3） 在最大承载力的作用下要有较小的变形 ,以保证良好的啮合； （ 4） 有较高的疲劳强度；（ 5）有较高的耐磨性 ；（ 6）有较高的韧性和较大的吸收冲 击负荷的 能力。综合各方面考虑，尤其是工作环境干燥高温，而且对传动的精度要求不严格，再考虑经济性，所以（论文） 14 选择圆环链条配合链轮传动 ,如图 4.2。 圆环链的服役条件是： (1)承受拉力； (2)由脉动负荷产生的疲劳； (3)链环与链环之间 、 链环与链轮之间 、 链环与中板和槽帮之间产生摩擦和磨损； (4)由煤粉、岩粉及潮湿空气作用产生腐蚀。 图 4.2链轮链条传动 链链轮的设计： 根据机械传动设计手册表 7-3-3 圆环链静力拉伸试验负荷和破断负荷，已知炉门充满水后总重量为约为 1.7 吨，所以 ，链条的规格选择 d t=10 40，材料为 Q235B， Q235B 有一定的伸长率、强度，良好的韧性和铸造性，易于冲压和焊接，广泛用于一般机械零件的制造。主要用于建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接结构件 。根据 械传动设计手册表 7-3-9 选择链轮齿数为 1615。 齿距角：z2 =161802=22.5 （ 4.2） 节圆直径： D0=22z90s indz90s int=221690s in101690s in40 （ 4.3）（论文） 15 =385mm； 链轮中心至链窝底面垂直距离： H=0.5 ddtD 220 （ 4.4） =0.5 101040385 22 =368mm； 齿廓圆弧中心坐标： x -t5.0 = 3-405.0 =18.5mm； y=H+0.5d=368+0.5 10=373mm； 齿廓圆弧半径： A=t+d+ =40+10+3=53mm； tg =d2HA （ 4.5） =103682 53 =0.07； 4.1； B= z180s insin A (4.6) = 1.4161 8 0s in1.4s in53 =757 0.12=90mm； R1= ddz2 dBB 5.02180c o s 22 (4.7) = 105.0321016180c o s32109090 22 = 105.06498.014408100 ； =92.8mm； 实际齿廓圆弧半径： 立槽宽度 L=1.35d=13.5mm； R3=0.5d+ 5.20 mm=5+2=7mm； 31 2Lsin R (4.8) =1413.5sin 1=87； R1 =R1+R3 cos1 (4.9) =92.8+ 7=99.45mm； 齿顶圆直径：（论文） 16 D dD 320a =385+30=415mm； 齿根圆角半径： R d5.02=5mm； 链轮中心至立槽底面垂直距离： Hn= dd-tD 220 (4.10) = 1030385 22 =371mm； 立槽根圆直径： D 405nf H (4.11) =331mm； 立槽底部圆弧半径： R mm75.6L5.04 ； 链轮齿肩宽度： W ；mm1055.1 dB 链轮轮缘宽度： 50dbb1 mm； 链轮齿部淬火处理。 电弧炉渣门的提升过程，传动过程选用动力来自液压缸，液压活塞杆的伸缩带动电弧炉渣门的升降。当液压缸的活塞杆伸出时，活塞杆推动小链轮，小链轮带动圆环链绕小链轮转动，由于主动轮上有链槽及凸缘，在圆环链运动时会带动主动轮转动，于是，链条拉动 U 形钩，提升炉门如图 4.3。 图 4.3 U 形钩 U 形钩校核： 由于 U 形钩只承受竖直方向的力，所以需要多 U 形钩的抗拉强度进行校核。布置 在炉门两侧各一个，材料选择 45 钢， 45 钢的 抗拉强度 为 600Mpa， 屈服强度 为 360Mpa， 伸长率 为 % 16。 U 形钩截面面积 A=10mm 40mm 2=0.0008mm；炉门总重量为 17044N，所以，一侧 U 形钩所承受的重力为 8522N； =0008.08522=10652500pa=10.7Mpa；（论文） 17 =10.7Mpa =72Mpa； 所以 U 形钩强度满足要求。 4.2.4 提升机构链条设计 圆环链的破断形式大致分为： (1)链子的负荷超过它本身的静力破断负荷而造成过早断裂，这种断裂多产生在链环肩部或直臂的缺陷部位 ,如裂缝焊接热影响区和个别棒料裂纹处； (2)运转一段时间后 ,链子尚未达到破断负荷就产生了因疲劳引起的断裂 ,这种断裂多发生在链环的直臂和圆弧的衔接处。 根据机械传动设计手册表 7-3-3 选用圆环链的规格为 10 40，材料选择45Mn 调制处理， 45Mn 中碳调质钢，强度、韧性及淬透性均比 45 号钢高，调质处理后可获得较好的综合力学性能，切削加工性能好，但焊接性能差，冷变形塑性低，有回火脆性倾向，一般在调质状态下使用，也可在淬火和回火或正火状态下使用 ， 用于制造受磨损的零件 ： 抗拉强度 b (MPa)： 620(63)屈服强度 ； s (MPa)： 375(38)； 伸长率 (%)： 15； 断面收缩率 (%)40； 冲击功 Akv (J)： 39； 冲击韧性值 kv (J/cm2 )： 49(5)硬度 ； 未热处理 241HB；退火钢 217HB。 电弧炉渣门总重力为 17044N，两条圆环链分别承受 FL=8522N的力，圆环链截面面积： A= 2r (4.12) A= （2100010） 2=3.14 0.000025= 0.0000785 2=0.000157mm。 =AFL (4.13)带入数值得： =0.001578522 =54280254.854Mpa； =54Mpa = s/5=124Mpa； （ 4.14）所以，圆环链强度满足要求。 4.2.5 提升机构传动轴设计 传动轴即长轴，是电弧炉渣门提升机构的一部分，是右侧主 动链轮将动力传递给左侧链轮的部件，如图 4.4。加工工艺路线见附录 3。（论文） 18 图 4.4 传动轴结构图 已知炉门提升速度为 V=3m/min=0.05m/s，链轮节圆直径为 D=385mm，炉门重力 17040N。 a. 求出轴上的功率 P、转速 n 和转矩 T： P=Fv=17040 0.05=852W=0.852kW； （ 4.15） 链轮的周长为： L=D=3.14 0.385=1.21m； （ 4.16） n=LV=21.13=2.48r/min； （ 4.17） T= mmN48.2 852.09 5 5 0 0 0 0 3280887 mmN 。 b. 求作用在链轮上的力 ： 链轮节圆直径为 D=385mm； Ft=DT2 （ 4.18） 把数值带入上式得： Ft =38532808872 =17043N； Fr=Fttan20 （ 4.19把数值带入上式得： Fr =17043 0.36=6135.2N。 c. 初步确定传动轴的最小直径 ： 根据机械设计 16初步计算轴的最小直径，选取材料 Q275， 具有较高的强度、较好的塑性和切削加工性能，一定的焊接性能 ， 小型零件可以淬火强化 。 用于制造要求强度较高的零件，如齿轮、轴、链轮、键、螺栓、螺母、农机用型钢、输送链和链节。 根据机械设计表 15-3，选择0A=112mm：（论文） 19 dmin=3 nPA0 （ 4.20） =3 2.480.852112 =78.44mm； 根据链轮的大小，取 dmin=82mm； 可以得出，传动轴的最小直径为 D1-2 与 D5-6 出，此处为安装链轮，所以：D1-2=D5-6=82mm。 d. 轴的结构设计，结构如图 8： 传动轴为两端对称，即 D2-3=D4-5； 1-2 轴段右端需要制出一段轴肩，根据机械设计书中，轴肩高 h=（ 0.070.1）d，所以， D2-3=82+（ 0.070.1） D1-285mm；所以 D2-3=D4-5=85mm； 2-3 段与 4-5 段之间需要制出一轴肩，同理可得： D3-4=85+（ 0.070.1）D2-390mm； 图 4.5 传动轴结构 e. 求轴上的载荷 ： 轴的载荷分布图如图 4.6： L1=L5=76mm， L2=L4=129mm， L3=2040mm； 水平面上， Ft1+Ft2=FNH1+FNH2=2Ft1=2Ft=34086N，且 FNH1=FNH2，所以： FNH1=FNH2=17043N； 垂直面上， Fr1+Fr2=FNV1+FNV2=2Ft1=2Ft=12270N，且 FNV1=FNV2，所以 FNV1=FNV2=6135.2N； MH1=MH=1295268Nmm； Mv1=Mv=456880Nmm； 总弯矩： M1=M2= 22 4568801295268 =1373464N； f. 按弯扭合成应力校核轴的强度 ：（论文） 20 对轴进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和最大扭矩出，即链轮中心处，根据机械设计，取 =0.6，轴的计算应力： ca= WTM 21 （ 4.21） = 32821.032808876.01295268 =19.2MPa； 材料已选为 Q275， 1=60MPa，ca1，所以，轴满足要求即安全。 图 4.6 轴的载荷分布图 4.2.6 提升机构液压系统设计 液压缸的布置方式有两种方式： 第一种，圆环链即环形超重链加链轮提升方式 17。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（论文） 21 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。 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备自锁功能，才能满足工作需要。控制主阀台由电磁换向阀、液压锁和单向节流阀等元件构成，实现炉门升降调速和位置锁紧的功能。其中平衡阀起到平衡炉门重力使得下降速度可控的作用，不会出现超速现象。溢流阀的作用是构成一个缓冲回路，使得炉门惯性得以缓冲，且缓冲力大小能够实现无级调节 18。为达到这种自锁要求，也可以使用“自锁式液压缸”，这种液压缸 解决了液压元件的数量多、维护不便、系统占用空间大的不足 19。但是这种液压缸价格高，精度高，一般适用于航空方面，不经济。而电弧炉门提升机构不需要太高精度，因此选择由液压元件组成的带自锁的回路即可，如图 4.7。 图 4.7液压回路 对于液压缸，需要根据要求计算出工作参数，而液压缸是由专门的液压缸生产厂家生产，液压缸选型计算过程如下 20： 由计算所得，液压管充满水后炉门总质量为 M=1704.4kg,总重力为： Fmax=17044N ，按如图 1 布置 ，即液 压缸推 杆所需 提供的 最大推 力F=Fmax=17044N。（论文） 22 D=PF4 mm； （ 4.22） F 液压缸的实际使用推力； 液压缸的负载率，一般取 0.5-0.7； 油缸的总效率； P 液压缸的供油压力，一般为系统压力。 油缸的总效率 由以下三种效率组成： m 机械效率，由各部件运动摩擦损失造成，在额定压力下一般取 0.9； v 容积效率，由各密封部件泄露造成，装弹性密封圈时：v=1； d 作用力效率，由出油口背压产生的反作用力造成，一般取 0.9； 所以总效率为 0.9 0.9 1=0.8； 把数值带入公式 4.21 计算可得： D=2.178.05.0170444mm； 100mm； 根据表 4.1 附录 1，选择液压缸直径为 D= ,100mm，推杆直径 d= 70mm。 F=Fmax=17044N； 液压缸内最大压力计算： 液压缸工作要求：有足够强度，能够承受动态工作压力，长时间工作不会变形；有足够刚度，承受活塞侧向力和安装反作用力时不会弯曲；内表面和导向件与密封件之间摩擦少，可以保证长期 使用；缸筒和法兰要良好焊接，不产生裂纹。 液压缸缸体材料采用 材料名称： 45 钢 。 因为没有特殊要求，所以选用45 号钢作为活塞杆的材料，本次设计中活塞杆只承受压应力，所以不用调制处理，但进行淬火处理是必要的，淬火深度可以在 0.51mm 左右。安装活塞的轴颈和外圆的同轴度公差不大于 0.01mm，保证活塞杆外圆和活塞外圆的同轴度，避免活塞与缸筒、活塞杆和导向的卡滞现象。安装活塞的轴间端面与活塞杆轴线的垂直度公差不大于 0.04mm/100mm，保证活塞安装不产生歪斜。理是必要的，淬火深度可以在 0.51mm左右。 活塞杆材 料 可选 45 号锻钢，直径 d(同缸内径 )等各种回转面 (不含密封圈 )圆柱度按 10 级，活塞杆为实心杆材料为 45钢， 45 钢的 抗拉强度 为 600Mpa， 屈服强度 为 360Mpa， 伸长率 为 16%。 已计算出最大工作推力为 F=Fmax=17044N，液压缸直径为 100mm；得液压缸内工作面积： A= 2102100 =3.14 25=78.5m2 （ 4.23）（论文） 23 所以缸内压强 P 为： P= =78.517044 （ 4.24） 217.1210kgf/cm22.17Mpa； 缸筒材料的许用应力： =ns=5360=72Mpa （ 4.25） 其中 n=5 是选取的安全系数，来源于表 4.2： 表 4.2 液压缸的安全系数 液压缸的安全系数 材料名称 静载荷 交变载荷 冲击载荷 不对称 不对称 钢、锻钢 3 5 8 12 根据工程机械用标准油缸的缸体外径（ JB1068-67）公式： 壁厚： t= CPDP ）（ 3.2 （ 4.26） P 油缸内工作压力（ kgf/cm2）； 强 度系数（当为无缝钢管时， =1）； C 计入管壁公差及侵蚀的附加厚度； D 油缸内径； 计算得 t= C 11.2176003.2 1002 1 7 . 1 ）（=11mm （ 4.27） 根据工程机械用标准油缸的缸体外径（ JB1068-67）取液压缸外径为D1=125mm； 液压缸壁厚的校核： 首先，液压缸的额定压力 Pn 要小于一定的极限值，才能保证工作的安全； Pn0.3521221s D ）D（D （ 4.28） Pn0.35 25.92=9.1Mpa；（论文） 24 而额定压力为 2.17Mpa，所以，缸壁厚度满足要求。 其次，为了避免缸在工作时发生塑性变形，液压缸的额定压力应与塑性变形压力有一定的范围： Pn（ 0.350.42） Pgl （ Mpa） （ 4.29） Pgl=2.3 s logDD1=2.3 72 0.1=16.56Mpa （ 4.30） Pn5.76Mpa； 已知额定压力为 2.17，所以满足要求。 液压杆的校核： =ns=5360=72Mpa； 液压杆的直径 d=70mm，截面面积： A= 21000270 =0.00385m； （ 4.31） =AF=0.00385 17044=4427012pa 4.4Mpa （ 4.32） 可知 =4.4Mpa =72Mpa （ 4.33） 所以液压杆满足要求。 为满足炉门的提升，已知炉门的提升行程为 1100mm，根据液压缸的行程系列 GB2349 1980 第二系列，液压杆的行程必须大于等于 550mm21。 表 3 液压缸的行程系列 GB2349 1980 第二系列 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3600 液压缸工作过程中 采取 固定式安装 ， 其作用力与支承中心处于同一轴线的工况；其安装方式选择位置有端部、中部或尾部三种 ， 在电弧炉门提升机构中，液压要满足推动负载，运动方向在一条直线上，所以液压缸的固定方式为尾部法兰固定，如图 4。 用液压缸上的法兰将其固定在机器上。法兰设置在活塞杆端的缸头上，外侧面与机械安装面贴紧，这叫头部外法兰式。由于液压缸工作时反作用力的作用，安装螺栓承受液压力的 拉伸作用，因而安装螺栓的直径较大，并且要求强度计算。法兰设置在活塞杆端的缸头上，内侧面与机械安装面贴紧，这叫头部内法兰式。液压缸工作时，安装螺栓受力不大，主要靠安装支承面承受，所以法兰直径较小，结构较紧凑。这种安装形式在固定安装形式中（论文） 25 应用得最多。法兰设置在缸的底部，与机械安装面用螺栓紧固，这叫尾部法兰式。这种安装形式使液压缸悬伸，安装长度较大。选取法兰式连接，并且法兰和缸筒用焊接方式连接。其优点是结构简单，易选取、易装卸；缺点是外径较大，比螺纹连接的重量大 。固定方式选用尾部法兰固定，根据液压缸的外径，尾部 法兰尺寸设计为长 310mm，宽 180mm，厚 25mm，四个与液压缸轴线平行的棱边倒角尺寸为 ： 10mm 45 。 缸底厚度计算，液压缸缸底采用平底缸底，按下式计算： 433.0 21 spD （ 4.34） 2D 缸底止口内径（ m） ； Ps 缸内额定压强； 缸底材料的许用应力， )(ab pn ； b 缸底材料抗拉强度（ Pa）； n 安全系数， 3n ； 把数值代入式 4.33 得： 721.91.0433.01 =0.015m=15mm，考虑到安全性，取 25mm； 液压缸缸底与法兰连接采用 4 颗 M16 螺栓，尾部法兰与电弧炉炉体采用 4 颗M12 的螺栓，按 GB/T5780-2000，材料为碳素钢 螺栓材 ， 公称抗拉强度达 400MPa级；螺栓材质的屈强比值为 0.6；螺栓材质的公称屈服强度达 4000.6=240MPa。 四颗 M16 螺栓强度校核： 螺栓截面面积： 2100025.116 A 4 =0.00068m2 ； F=17044N； 把数值代入 4.32 得： =25064705.88pa25Mpa； =48.7Mpa =240Mpa； 所以螺栓强度满足要求。 四颗 M12 螺栓强度校核： 螺栓截面面积： 2100025.112 A 4 =0.00035m2 ； F=17044N； 把数值代入 4.32 得： = 48697142.85pa48.7Mpa；（论文） 26 =48.7Mpa =240Mpa； 所以螺栓强度满足要求。 一般承压在 10MP 以上应当选用缓冲机构，本次设计中，工作压力为2.17MP，因此缓冲机构从略。密封装置选用 Yx 型密封圈，聚氨酯（ PU）和聚四氟乙烯（ PTFE）材料联合使用，达到良好的密封效果。工作介质的选用，因为工作在常温下，所以选用普通的是油型液压油即可。液压缸的 装配前必须对各零件仔细清洗 ； 要正确安装各处的密封装置 ： 安装形密封圈时，要注意其安装方向，避免因装反而漏油 ， 其唇边应对着有压力的油腔 。 此外， 因为是 Yx形密封圈 ，所以 还要注意区分是轴用还是孔用，不要装错 ；由于 密封装置与滑动表面配合，装配时应涂以适量的液压油 ； 螺纹联接件拧紧时应使用专用扳手，扭力矩应符合标准要求 ； 活塞与活塞杆装配后，须设法测量其同轴度和在全长上的直线度是否超差 ； 装配完毕后活塞组件移动时应无阻滞感和阻力大小不匀等现象 ，液压缸外形如图 4.8。 图 4.8 液压缸 液压缸技术要求：缸筒内径 D 采用 H7 级配合，表面粗糙度aR为 0.16，需要进行研磨；热处理：调制， HB 240；缸筒内径 D 的圆度、锥度、圆柱度不大于内径公差之半；刚通直线度不大于 0.03mm；油口的孔口及排气口必须有倒角，不能有飞边、毛刺；在缸内表面镀铬，外表面刷防腐油漆。 5 结论 27 5 结论 本次设计是针对电弧炉的炉渣门提升机构的设计。设计要求满足实际工作需要，即实现电弧炉炉渣门的升降，并且能够响应迅速，安全可靠，满足在任何时候想要打开炉门都能安全打开。内容涉及到冷却系统的设计、提升机构的设计，要求能在实际工作中发挥它的作用，满足实际的工作需要。本设计选用密排管 式水冷，采用单侧布置液压缸，采用圆环链条传动。由液压缸的活塞杆推动小链轮，从而带动链条，链条绕过链轮拉动炉门的同时，带动链轮转动，链轮通过键的传动带动传动轴传动，然后又通过键将动力传给另一端的链轮，然后拉动炉门，从而实现炉门的平稳提升。在经过检验，校核后，各部件能满足工作要求，传动过程及操作方式满足工作要求，所以本设计满足设计要求。 参考文献 28 参考文献 1 中国金属学会 .2001 年全国钢铁企业焦化、炼铁、炼钢技术经济指标览 J. 中国金属学会， 2002.22（ 2） 4-4. 2 李峰，刘润藻，李 士琦 .炉炼钢技术的国内外现状及发展趋势 J.2003,9.(6)85-86. 3 邢守渭 .炼钢电炉用耐火材料 .冶金部洛阳衬火材料研究院 J.工业加热1997,(3):2-3. 4 电弧炉用耐火材料同步寿命技术开发 J. 李纯 .辽宁科技大学材料学院 . 高东善 . 鞍山申嘉新技术开发有限公司 .任利华，李宝生，宋恩余 .鞍钢重型机械有限责任公司 :1-1. 5 Development of a Decarburization and Slag Formation Model for the Electric Arc FurnaceJ.Hiroyuki MATSUURA,1 Christopher P. MANNING,2 Raimundo A. F. O. FORTES3 and Richard J.FRUEHAN4 ISIJ International, Vol. 48 (2008), No. 9, pp. 11971205,2-2. 6 Comparative analysis of application of different kinds of current at electric arc steelmaking furnacesJ. Mironova, A.N.Mironov,Yu.M. Nov 1996.3-4. 7 西耶利 贝尔纳 ， 雅克 布拉姆 ， 雅克 勒 高夫 ，等 .电弧炉的排渣门 P.法国专利 ： CN93117515.1 1993.1-2. 8 朱志平，熊书华，赵永福，郭小翠，周瑜 .长沙理工大学化学与生物工程学院锅炉水冷壁管材料 20G 和 15CrMo 在含 Cl 溶液中的点蚀特性 J.中国电机工程学报， 2012，32 （ 2） :71-72. 9 王国 庆 .贾宝全 .张智超 热处理消除 Q235 钢焊接残余应力机理的研究 J.焊接技术，2011,40（ 10）： 56-57. 10 陈东平 .工业炉升降式炉门机构 CAD系统研制 J.广东工业大学李瑜煌英牛美软件有限公司，林绍 .南海市汽车修追厂 .1998.46-47. 11 一机部第一设计院 .工业炉设计手册 S.北京：机械工业出版社， 1981.287-288. 12 丁玉良 .电炉炉门传动装置改造 R.上海：上海重型机械厂 .1991.43-44. 13 巴玉华 .工业加热 J.中国一重集公司 .1995.(5):44-45. 14 王林鸿，吴波，杜润生，杨叔子 .华中科技大学机械科学与工程学院 .武汉 .南阳理工学院机电工程系 . 液压缸运动的非线性动态特征 J.南阳 .2007.43-44. 15 江耕华 .胡来瑢 .陈启松 .机械传动设计传动手册 M.北京：煤炭工业出版社， 973-998. 16 濮良贵 .纪名刚 .陈国定 .吴立言 .机械设计 M.北京：高等教育出版社， 2006.369-383.17 刘雅俊 .中冶东方工程技术有限公司 .秦皇岛研究设计院 .王海芳 .秦皇岛分校 控制工（论文） 29 程学院 .王 昕煜 .燕山大学 .机械工程学院 .一种大型炉门升降驱动平衡缓冲新型液压回路的设计与应用 J.液压与气动 .2012,(8):119-120. 18 吴榕 .厦门大学机电工程系 .李红 .福建厦门大学海滨 .自锁式液压缸 D.液压与气动 .2000,(5):9-10. 19 李瑜煜 .广东工业大学 .陈东平 .广东南海市汽车修造厂 .冶金设备 .炉门电动提升机构CAD 软件设计 M.1999,(4):48-49. 20 液压传动设计手册 .煤炭工业部 .煤炭科学研究院上海研究所 M.上海：上海科学 出版社 ， 1981.441-452. 21 液压传动设计手册 .煤炭工业部 .煤炭科学研究院上海研究所 M. 上海：上海科学出版社， 1981.491-500. 22 李 峰 .刘润藻 .李士琦 . 电弧炉炼钢技术的国内外现状及发展趋势 .第 5 届中国金属学会青年学术年会论文集 C.北京：中国金属学， 2010. 致谢 30 致 谢 在本次毕业设计中，我的指导老师。在张老师和李老师的指导下我才能顺利完成我的毕业设计。两位老师悉心解答我所遇到的问题，定期查看我