30T氧气顶吹转炉主体设备及炉体与托圈连接结构设计.doc

本科毕业设计（论文）30T氧气顶吹转炉主体设备及炉体与托圈连接结构设计燕 山 大 学2013年 6月 本科毕业设计（论文）30T氧气顶吹转炉主体设备及炉体与托圈连接结构设计学 院： 里仁学院 专 业： 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 答辩 日期： 2013年6月 燕山大学毕业设计(论文)任务书学院：里仁学院 系级教学单位：冶金系 学号学生姓名专 业班 级冶炼09-2题目题目名称30T氧气顶吹转炉主体设备设计及炉体与托圈连接结构题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1、理论计算：工艺参数、传动系统及主要部件的强度计算；2、完成总装配、部件及零件图的设计；3、撰写开题报告、文献综述、翻译资料、设计说明书各一份。基本要求1、完成理论计算；2、完成6张A1图纸量，至少一张A0装配图，其中一张手工图；3、开题报告3千字以上，文献综述4千字以上；4、翻译与课题有关的外文资料不少于3千汉字以上；5、计算说明书2万字以上，参考文献15篇以上（其中学术期刊类参考文献不少于8篇，中文文献10篇以上，外文文献5篇以上）。参考资料1、炼钢机械2、炼钢技术3、有关的国内外期刊、文集周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容搜集熟悉资料总体方案确定撰写开题报告理论计算总装配图总装配图部件图中期考核报告部件图零件图撰写计算说明书完善设计准备答辩指导教师：许志强职称：教授 2013年3月3日系级教学单位审批： 年 月 日 第1章 绪论目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1氧气顶吹转炉主体概述11.2 30T氧气顶吹转炉主体设备设计总体说明2第二章 转炉炉型的设计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 30T转炉炉型设计过程3.3 30T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93.2.1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新炉炉液重量及重心位置113.3倾动力矩的计算123.3.1 计算方法简述123.3.2转炉倾动力矩的计算步骤：123.3.3转炉倾动力矩的计算数据12第四章 托圈的设计184.1 托圈部件整体说明184.2 托圈断面形状的选择194.3 托圈基本尺寸参数的确定194.4 托圈制造的技术要求和材料20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225.1.1工作特点：225.1.2对轴承要求：225.2游动侧轴承支座的选择225.3 耳轴的概述235.4 耳轴的设计235.4.1 按最大载荷计算耳轴强度245.4.2 按正常操作最大力矩校核耳轴疲劳强度276.1 托圈的说明306.2 托圈强度的校核30第七章 倾动机构的设计377.1倾动方案的确定377.2电动机的选择387.3一级减速器的选择397.4二次减速器的设计407.5本章小结40总结4130T氧气顶吹转炉设计的主要结构和参数如下所示41致谢45参考文献47附录一48附录二58附录三69摘要 氧气顶吹转炉主体设备是实现炼钢工艺操作的主要设备，它由炉体、炉体支承系统和炉体倾动机构等组成。本次设计针对30T氧气顶吹转炉主体设备进行，阐述了30T氧气顶吹转炉主体设备各部分的结构原理和设计特点，借鉴国内外部分厂家的先进经验，设计了转炉炉体及其支承装置一一托圈和耳轴。根据具体情况要求设计了a型30吨氧气顶吹转炉本体及整体式托圈，同时针对其工作状况，受力特点等应用实体理论进行分析和校核。关键词：氧气顶吹转炉 主体设备 托圈 耳轴 Abstract The main facilities of LD converter are the main equipments for steel making. It consists of the main body, the system of bracing, the dumping mechanism. The design of main facilities is for the 30T LD converter. The structure principles and design features of the main facilities of LD converter are systematically expounded. Using the experiences of some plants home and abroad for reference, the main body and its bracing system the bracket and the shaft are successfully produced. In terms of the concrete requirement ,the main body of A type for the 30T LD converter is produced, so is the integral bracket. In the meantime，the analyze and check determination are introduced in greater detail.Key words LD converter main facilities bracket shaft 第一章 绪论第一章 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 30T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。51 第二章 转炉炉型设计第二章 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 30T转炉炉型设计过程3.3 30T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，炉容比要取到0.91.05较为合适，因此初始炉容比取0.9。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0.98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0.6转炉炉帽锥角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28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炉型A型V/T0.98熔池直径2.99mT34.2tk2.1V33.75mt17分炉身内衬（永久层）100mm采用3孔枪头氧枪枪头出口直径29mm填充层50mm氧枪枪头出口处面积19.92c工作层550mm氧枪枪头出口处氧流速度863m/s钢板厚度30mm氧枪理论工作高度892mm炉底内衬（永久层）300mm理论熔池深度1104mm填充层50mm理论氧气流穿透深度662.4mm工作层550mm球缺高360mm钢板厚度30mm炉底体积1.5m炉帽内衬700mm铁水体积4.9m炉壳外径4460mmh/Hr0.6Hz/Dk1.5炉口直径1.3mHz6690mm出钢口直径110mm出钢角度85度炉帽高度1.6m出钢口倾角20度炉帽倾角62度炉帽体积6.11m炉身体积23.17m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 第三章 倾动力矩的计算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；（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：新炉( Assembly Configuration - 默认 ) 的质量特性输出坐标系 : - 默认 -质量 = 176716.683 千克体积 = 57.933 立方米表面积 = 355.539 平方米重心 : ( 米 )X = 0.000Y = 3.040Z = 0.0003.2.3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 ( Assembly Configuration - 默认 ) 的质量特性输出坐标系 : - 默认 -质量 = 113357.777 千克体积 = 35.305 立方米表面积 = 372.255 平方米重心 : ( 米 )X = 0.000Y = 2.752Z = 0.0003.2.4新炉炉液重量及重心位置新炉液心切片老炉液心切片 第三章 倾动力矩计算 老炉液心力矩 ( Part Configuration - 默认 ) 的质量特性输出坐标系 : - 默认 -3.3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老炉空炉力矩的计算新炉炉液力矩的计算0000236.4050.0440.730.087222222236.436.7963667100.0890.7340.174444444236.473.07390691150.1360.7460.261666667236.4108.0093625200.1850.7950.348888889236.4138.7125424250.2360.7840.436111111236.4172.7174921300.2930.810.523333333236.4201.1072779350.3530.8520.610555556236.4225.4642122400.4130.9030.697777778236.4246.739434450.4790.9550.785236.4264.9464863 500.5381.0280.872222222236.4278.8082414550.61.1110.959444444236.4288.1345349600.6671.211.046666667236.4291.5329650.7361.3341.133888889236.4287.5083226700.7991.491.221111111236.4275.0907028750.8521.6711.308333333236.4255.7238212800.8991.8731.395555556236.4229.9455392850.9292.1081.482777778236.4195.4568996901.0752.3151.57154.6108.8606199951.1982.7151.65722222282.5533.620220681001.2043.4511.74444444433.58-7.269901971051.2583.8441.83166666714.06-6.631474537角度x1y1弧度分液重量Gy倾动力矩My10000191.1050.070.5230.087222191.128.24151148100.140.5360.174444191.156.04014926150.2090.5580.261667191.1832890.5750.348889191.1107.8270294250.3660.6070.436111191.1131.3910405300.4320.6490.523333191.1154.9390292350.5050.6850.610556191.1176.7573936400.5660.7340.697778191.1197.804306450.6240.790.785191.1216.8621669500.6820.8530.872222191.1233.2929069550.740.9260.959444191.1246.5148305600.7991.0151.046667191.1255.3060048650.8551.1351.133889191.1257.2487905700.9221.2791.221111191.1252.2054874750.981.5041.308333191.1231.1950864801.0411.7511.395556191.1204.1084377851.0832.051.482778191.1166.4564986901.1362.3841.57161.8102.7583987951.252.9111.65722276.3716.533425191001.2763.7131.74444428.81-13.3135291051.2914.0491.83166712.08-7.9873922炉液倾动力矩M总空炉力矩Mk转炉力矩MzH0065.037878183.08043251968.11831073.02129.11405626.137421088135.25147733.02191.13999969.147700178200.28769973.02246.539571712.08835975258.62793153.02304.108532714.9370196319.04555233.02356.046307117.67199973373.71830683.02402.221605820.27248526422.4940913.02444.543739922.71868495467.26242493.02481.808653224.99198174506.80063493.02512.101148327.07507446539.17622283.02534.649365428.95210952563.60147493.02546.838904730.60880156577.44770633.02544.757113132.03254214576.78965523.02527.296190233.21249574560.50868593.02486.918907634.1396822521.05858983.02434.053976934.80704508468.8610223.02361.913398235.20950533397.12290353.02211.619018635.344246.96301863.0250.1536458735.209505585.363151363.02-20.5834309734.8070454114.223614443.02-14.6188667434.1396826919.520815953.02老炉炉液力矩的计算角度xy弧度合液重量Gy倾动力矩My00236.4050.110.6040.087222222236.419.3175177100.2220.6180.174444444236.437.84278412150.3380.6420.261666667236.454.78813598200.4440.6780.348888889236.472.84984589250.5410.7190.436111111236.491.88591718300.5850.8050.523333333236.4115.9161088350.6680.8570.610555556236.4133.9569757400.7840.8810.697777778236.4149.4596215450.860.9450.785236.4166.1435274500.9321.0190.872222222236.4180.7100001550.9991.110.959444444236.4191.6007902601.0691.2181.046666667236.4197.3090517651.1381.3561.133888889236.4195.4613303701.2121.5341.221111111236.4183.0087556751.2831.7541.308333333236.4160.1116824801.3392.011.395555556236.4128.7085871851.3782.3061.482777778236.487.69367922901.4682.6131.57185.4734.46606316951.5943.1031.65722222292.38-15.175968861001.6293.9161.74444444436.16-29.570316351051.6464.31.83166666715.17-15.54484977角度x1y1弧度分液重量Gy倾动力矩My10000191.1050.1720.470.087222191.16.043354325100.3330.4940.174444191.113.81379009150.4780.520.261667191.124.47726592200.590.5620.348889191.140.24844358250.6930.6040.436111191.157.23318247300.790.6460.523333191.174.95704613350.8710.6980.610556191.193.92340893400.9360.760.697778191.1113.4184355451.010.8180.785191.1131.1835297501.0740.8880.872222191.1147.7996654551.1360.9690.959444191.1161.922953601.1971.0651.046667191.1172.5715314651.2571.1841.133889191.1178.1652233701.3251.3331.221111191.1176.6280501751.391.5611.308333191.1159.7442465801.4531.851.395556191.1130.3544213851.4992.1911.482778191.190.74822487901.5412.5791.57171.6437.72180176951.6523.1781.65722276.45-17.88863121001.6733.9881.74444428.23-24.87283731051.6874.3041.83166711.85-12.0632979炉液倾动力矩M总空炉力矩总力矩H00.000 0.000 25.360872024.742 30.103 2.851.656574219.449 61.105 2.879.265401914.083 93.348 2.8113.098289518.610 131.709 2.8149.119099622.996 172.115 2.8190.873154927.206 218.080 2.8227.880384731.210 259.090 2.8262.87805734.976 297.854 2.8297.327057138.476 335.803 2.8328.509665641.683 370.192 2.8353.523743144.572 398.096 2.8369.880583147.123 417.003 2.8373.626553649.315 422.941 2.8359.636805651.131 410.768 2.8319.855928952.559 372.415 2.8259.063008453.586 312.649 2.8178.441904154.206 232.648 2.872.1878649254.413 126.601 2.8-33.0646000654.206 21.141 2.8-54.4431536453.586 -0.857 2.8-27.6081476252.559 24.951 2.8新炉与老炉合力矩对比新炉老炉最佳耳轴位置：3.02系列1：炉液力矩系列2：转炉力矩系列3：总力矩最大力矩：734kN*m 第四章 托圈的设计第四章 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。4.3 托圈基本尺寸参数的确定托圈断面尺寸包括:断面高度H、断面宽度B、盖板和腹板的厚度1、 2。 断面高宽比 H / B=2.33.5 托圈高宽： H=（0.220.24）H壳 B =（0.1150.135）DL式中： H壳炉壳全高上下盖板厚1 、内外腹板厚2 : 1 =（0.0460.052）H 2=（0.080.095）B根据原始参数：DL=2990 mm；H壳=5658mm及各参数约束关系：基本尺寸DnDwHB12单位/mm1304720592015006007555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。4.4 托圈制造的技术要求和材料 当托圈盖板与腹板厚度小十40毫米时，为了保证其焊接质量采用自动电弧焊，Ifu当厚度大十40毫米以上是，有条件的应尽量采用电渣焊。 盖板和腹板焊接的焊缝强度不得低十母材强度。16Mn钢板电渣焊后，需经900退火，600回火。 加强筋板的四角开一个1/4圆孔，其目的是为了避免四角与上下盖板及腹板焊接时受妨碍;另外也可避免或减少尖角处的应力集中。此外，在通水冷却时，一旦产生蒸汽还可以通过上部的孔进入出水管排出，不至十憋在死角处。托圈加工时，要求两耳轴孔之间的不同心度小十0. 1/1000;托圈上连接把持器的平面对托圈中心线的不垂直度为0. 5/10000在焊接托圈中，对十中小型转炉多采用A3或20号钢，Ifu对十大型转炉多选用各方向性能较高的低合金高强度钢。本设计中托圈材料采用16Mno第六章 托圈的校核第五章 耳轴支撑结构设计5.1耳轴轴承的工作特点及其选择5.1.1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。5.1.2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。5.2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。 第五章 耳轴支撑结构5.3 耳轴的概述 耳轴和托圈一样是转炉的重要承载和传动部件，它支撑着炉体、托圈的全部重量，并传递倾动力矩。在工作中承受着弯、扭力矩，以及由托圈传来的高温和周围热辐射产生的热负荷，和启动、制动、刮渣等的冲击载荷等。 耳轴分为从动端耳轴和驱动端耳轴。 从动端耳轴承受的力主要是炉体及托圈重量、支反力(水平和垂直方向)、弯矩和轴承摩擦力。由十从动端比驱动端耳轴短很多，所以从动端耳轴的受力情况要比驱动端耳轴好很多。 从动端耳轴采用40Cr钢，不允许有裂纹、火渣、气孔等缺陷，调质处理后的硬度为HB230一260。 驱动端耳轴承受的力有炉体、托圈重量、悬挂减速机重量及支反力(水平和垂直两个方向)、弯矩、倾动力矩、轴承摩擦力矩