用ProE制图软件计算转炉倾翻力矩.doc

中国冶金装备网中国冶金人的网用Pro/E制图软件计算转炉倾翻力矩摘 要：转炉倾翻力矩计算有多种方式，本文采用三维制图软件Pro/E对转炉任一倾动角度下的炉液进行实体动态建模分析，通过系统数据自动生成进行力矩计算，简化传统力矩计算方式的工作量并提高计算精度。关键词：转炉；Pro-E制图软件；实体建模；倾翻力矩；Calculation of Converter Tilting Torque by Pro/ELiu jialian1 Li peizhen2 1. Engineering College of Linyi Normal University, Linyi, 276005 2.Jigang Group Co, Ltd, Jinan, 250100Abstract: There are many method for calculation of converter tilting torque. In this article, using Pro / E to analysis the modeling of furnace at any angle, obtain the date and calculate the tilting torque, simplify the traditional method of calculation, improve the accuracy of the date.Keyword: converter; pro/E; virtual prototype, tilting torque 1引言济钢第一炼钢厂425t转炉原设计最大出钢量为28t，最大倾翻力矩为84 。通过近几年的不断扩容改造，实际最大出钢量已达到42t,为满足生产工艺的要求，需对转炉继续进行扩容改造，最大出钢量达到50t。改造前转炉有效容积为26.5m3左右,炉容比为0.54Nm3/t，受炉容比过小影响，单炉出钢量限制在42吨左右, 在保证转炉支撑基础和托圈倾动等机构不变情况下对转炉进行改造，将炉身外径由原4200mm增加为4280mm（相应炉壳与托圈间隙由目前100mm缩小为60mm）；炉身长度向下延长200mm，同时炉底高度缩短200mm，同步对炉壳三点支撑销轴及销轴座、炉底销座进行了提高强度的改造。改造后转炉有效容积增加4m3，在总装入量由49吨提高到56吨时，炉容比仍由0.54提高到0.59，在生产上实现转炉炼钢的增产增效，稳定炼钢产量，降低生产消耗。为确保改造后整套系统的安全，稳定，可靠运行，需对45t转炉改造后的倾翻力矩进行详细计算，其计算结果为今后转炉扩容改造理论依据。2转炉倾翻力矩计算目前倾翻力矩的计算方法主要有高斯积分法、解析法、切割法、计算机法。计算机法能高效准确的得到转炉的倾翻力矩，其他几种方法计算工作量大，公式繁琐复杂，计算过程烦琐，液面上下限确定困难，精度差。【1】本文采用计算机三维制图软件Pro-E对转炉任一倾动角度下的炉液进行实体动态建模分析，通过系统数据自动生成进行力矩计算，确定转炉的倾翻力矩，简化计算过程，提高计算精度。2.1转炉倾翻力矩主要由三部分组成:式中：空炉力矩（由炉壳、炉衬、托圈、悬挂减速器及所有附件重量引起的静阻力距）。炉液力矩炉内液体（包括钢水和渣）引起的静止力矩。转炉耳轴上的摩擦力矩。【2】2.2 改造后转炉工艺指标参数：明细结果G壳衬炉壳及炉衬184.9tM G壳衬空炉力矩最大值15.45tmG总转炉本体（不含钢渣）322.6tG钢水总重（密度=7.0t/m3）50tG钢渣总重（密度=3.0t/m3）6t2.3数据处理：（1）空炉力矩：空炉中心与耳轴中心距离不变，在倾动过程中和倾动角度存在正弦函数关系，空炉力矩最大幅值已计算出，故（2）炉夜力矩，在倾动过程中，炉液的重心位置以及出钢过程中的重量均随倾动角度的变化而变化，故和倾动角度也存在函数关系。因此计算过程中只要能够确定炉液的重心坐标及每一倾动角度下的重量，即可求出炉液力矩（3）转轴摩擦力矩，在出钢过程中其值随炉液重量的变化而变化，在炉液力矩计算中已经将炉液重量变化值这一因素考虑在内，故摩擦力矩在转炉倾动过程中为常量。摩擦系数，耳轴处滚动轴承的平均直径：。2.4炉液力矩分析结果应用虚拟样机技术对改造后的炉壳进行动态分析模拟，首先利用Pro/E建立起在任意倾动角度下钢液的三维实体模型，图1。以转炉南北轴线为轴，垂直轴线为轴，耳轴线为轴，设定坐标系，对模型进行动态分析，得出任意倾动角下钢液重心的三维坐标值及重量，下列一组数据为转炉向出钢侧倾翻至62.77钢渣倾倒完毕钢水开始流出时的系统分析数据：体积V=7.1446951e+09毫米3曲面面积S= 2.6104534e+07毫米2密度=7.0000000e-06公斤/毫米3质量G=5.0012865e+04公斤 根据_PRT0001坐标边框确定钢液三维重心坐标值分别为:X Y Z： -6.5279886e+02 -1.2005061e+03 0.0000000e+00 毫米根据上述数据，采用Excel进行辅助计算，由计算出每一倾动角度下的倾翻力矩，计算得到的倾翻力矩曲线见图2、图3。图1 转炉炉液模型010203040506070809010001020304047.555606575858995105115125135145155165175倾角力距(t.m)M空1M合1M空2M合2图2转炉向出钢侧倾动时倾动角度与倾翻力矩关系曲线图01020304050607080901000102030405060708086878888.79095100105110115125135145155165175倾角力距(t.m)M空1M合1M空2M合2 图3转炉向出渣侧倾动时倾动角度与倾翻力矩关系曲线图从图2、3可以看出，45t转炉扩容改造后新炉的倾翻力矩曲线为全正力矩曲线。在炉口未挂渣的情况下，转炉向出钢侧及出渣侧倾动且当倾动角度为55时，倾翻力矩出现最大值为93.6。3 结论1)原高斯积分法、解析法、切割法的数值计算方法计算工作量大，计算过程烦琐，液面上下限确定困难且精确度难于保证，直接影响倾翻力矩计算精度，本次利用三维制图软件Pro/E首先建立起在任意倾动角度下钢液的三维实体模型，对模型进行动态分析，计算出任意倾动角度下钢液重心的三维坐标值及其重量，然后根据计算出每一倾动角度下的倾翻力矩，此计算方法简单，计算精确度高。2)经计算得, 考虑转炉炼钢实际生产工艺流程，确定新炉的倾翻力矩最大值出现在炉口未挂渣时且当倾动转角为55，此时。实际最大倾翻力矩大于设计倾翻力矩，转炉倾动系统运行无安全系数，可靠性低。3)针对计算后的最大倾翻力矩大于设计力矩情况，为保证系统的可靠运行，经多方考虑，通过增加炉帽铸铁裙板厚度方式增加炉帽重量2.8t，从而降低最大倾翻力矩10.2tm，将实际力矩控制在84tm以下，确保整套系统的稳定可靠运行。，参考文献1 Pro/E Wildfire 3.0 中文野火版制图软件 美国PTC公司。2陈雪春。公式法计算铁水罐倾翻力矩J。山东冶金，2008（