精炼炉钢包设计【钢包精炼炉】【说明书+CAD+PROE】
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钢包精炼炉
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自动化表面精加工注塑模具钢球形研磨和抛光工艺球英文翻译 学院：机械学院 专业班级：机制07-1班 指导老师：向道辉 学号：310704010124 姓名：杨勇自动化表面精加工注塑模具钢球形研磨和抛光工艺球收件日期：2004年3月30日/接受日期：2004年7月5日/发表时间：05年3月30号施普林格出版社伦敦有限公司2005要 本研究探讨球形研磨和抛光表面处理的自动化的可能性，正如在自由曲面注塑模具钢PDS5 在数控加工中心。设计和制造，研磨工具持有人已经完成了这项研究。最佳参数的确定，采用磨削的塑料注射成型法交PDS5加工中心。最佳表面磨削，荷兰国际集团的注塑模具钢PDS5参数 一个PA的氧化铝，研磨材料组合磨削，荷兰国际集团18 000 rpm时，磨削深度为20微米的速度，以及50毫米/分钟。试样的表面粗糙度Ra可提高到1.60微米至0.35微米的最佳使用表面磨削参数。表面粗糙度Ra可进一步改善至约0.343微米至0.06微米之间，挤光与抛光的最佳参数。 应用表面打磨和抛光最佳参数，顺序为细研磨自由曲面模，表面粗糙度Ra的自由曲面上的测试区部分可提高到约2.15微米至0.07微米。关键词自动化表面精加工球研磨抛光工艺过程测量表面粗糙度的方法塑料是重要的工程材料，由于其特定的特性，如耐化学腐蚀，密度低，易于制造，并有越来越多在工业应用中替代金属部件。 注射成型是重要的质粒成形工艺之一 。该模具的注塑表面的光洁度是一个基本要求，由于其直接影响塑料的外观。整理过程，如研磨，抛光和研磨常用来改善表面光洁度。装入的研磨工具（轮），已被广泛应用于在传统模具精加工产业。几何模型安装工具磨床自动化表面光洁度，荷兰国际集团过程中引入了1。一个整理过程模型球研磨系统自动化表面精加工的工具，电信设备制造商开发了在2。磨削速度，切削深度，进给如研磨材料，磨料率，车轮性能，晶粒尺寸，都为球形研磨主导参数，荷兰国际集团的过程，如图所示。 1、最佳球面磨床，注塑模具钢的参数尚未掌控的以文献为基础。 近年来，一些研究已经在德国进行了挤光球的最佳参数的研究（图2）。例如，它已经发现，塑料对工件表面形成可减少使用碳化钨球或滚子，从而提高了表面粗糙度，表面硬度和抗疲劳性3-6。该抛光过程是由加工中心3，4和车床5，6。主要参数有打磨。表面粗糙度的影响是滚珠或滚子的材料，打磨力，进给速度，抛光速度，润滑，打磨等3通过。最佳注塑模具钢抛光参数PDS5是一个组合的润滑脂，进给速度200毫米/分钟，打磨抛光速度是40微米，力量是 300 N。该深度的渗透抛光表面采用最佳球挤光参数约2.5微米的表面粗糙的改善，通过打磨一般介于40和903-7。这项研究的目的是开发和球面磨削挤光表面光洁度过程而言，是一个自由曲面。 2、 在注塑模具加工中心。该流程图利用自动化表面光洁度研磨球，其过程如图所示。 3、我们通过设计和制造球形研磨工具及其对准去副加工中心上使用。最佳表面球形磨削工艺参数进行了测定，利用正交表的方法。四因素三对应，然后选择了矩阵实验。最佳装球的表面磨削参数研磨，然后应用到一个自由曲面光洁度表面的载体。为了改善表面粗糙度，对表面进一步打磨，使用最佳挤光参数。 2设计和球面磨削工具的定位装置了能从球面磨削过程中的自由曲面表面上看，球磨床中心应配合Z轴加工中心轴。装入的研磨球工具及其调节装置的设计，如图4所示。电动砂轮机是安装在刀架上有两个支点螺丝。该磨床球中心以及相同走线的COM的锥形槽求助。经对齐磨床球，两个可调整的支点螺钉拧紧之后，校准组件可能被取消。中心坐标之间的偏差，球磨床和纳茨是约5微米，它是衡量一台数控三坐标测量机。由机床振动引起的力量是AB - 吸附由螺旋弹簧。所生产的球形磨削荷兰国际集团的工具和球挤光工具被安装，如图5主轴被锁定为球面磨床，其进程和由主轴锁球及制程机制。3规划矩阵实验3.1配置的直交几个参数的影响可以达到有效通过开展正交阵列的实验8。为配合上述球面磨削的PA，该磨床球研磨材料（与直径10毫米），进料速度，磨削深度和电动砂轮机被选定为四个实验因素（参数）和一个指定的因子D（见表1）研究。三个等级（设置）为每个因素被配置，其范围是由数字1，2和3确定。三研磨材料，即碳化硅（SiC），白铝氧化物（氧化铝，），粉红色三氧化二铝（Al2O3微粉，）分别被选用和研究。每个因素三个数值乃根据预先研究的结果开展4个3级的球形研磨工艺因素矩阵实验。3.2定义的数据分析工程设计问题可分为较小的，更好的类型，标称的最佳类型，较大的，更好的类型，签署的目标类型，其中包括8。该信号与信噪比（S / N）作为优化目标函数的产品或工艺设计。表面粗糙度值通过适当的磨削参数组合应比原表面小。因此，球面磨削过程是一个较小的，更好的类型问题的例子。S / N比，是由以下方程定义8：之后的S / N从每个实验数据比 正交表进行计算，各因素的主效应测定使用方差分析（ANOVA） 8。较小的，很好的解决问题的优化策略是尽量由公式式定义。 水平，最大限度地将负责的因素，有一个显著的影响的选择。球形研磨的最佳条件可以被确定。4实验工作和结果在这项研究中所使用的材料是PDS5工具钢（相当于采用AISI P20的）9，这是常见的大型注塑产品的模具用于汽车零部件和家用电器领域。这种材料的硬度为HRC33（HS46）9。这样做的一个好处是物质特殊加工后，模具可直接用于未经热处理的进一步整理，由于其特殊的前处理工艺。该标本的设计和制造，使它们可以在一个测力计测量反应上。大体标本的PDS5加工，然后安装在测功机上进行三轴加工中心作出铣削。钢铁公司（类型的MV - 3A）款，配备了FUNUC的数控控制器（类型0M的）10。预加工表面的粗糙度进行了测量，使用Hommelwerke T4000装备，将约1.6微米。图6显示了实验设置在球面磨削工艺。一个MP10触摸触发由雷尼绍公司生产的探针也集成加工中心刀库来衡量和确定试样的原产地。该数控为球挤光加工路径生成所需的代码是PowerMILL CAM软件。这些代码可以传到该加工中心。数控控制器通过RS232串行接口。表2总结了地面测量表面粗糙度值Ra和计算的S / N为每18课比正交氩 光用均衡器。 1，后执行的18式实验。平均的S / N为每四个因素可以得到的比率，如表3所列，采取的数值见表2。平均的S / N为每四个因素的比率是图形如图所示。 7图。实验装置，以确定运算球面磨削参数 表2.PDS5试样表面粗糙度表3.平均的S / N比值因子水平（分贝）朗读显示对应的拉丁字符的拼音在球面磨削过程的目的是尽量减少表面的粗糙度由determin地面标本价值荷兰国际集团各因素的最佳水平。因为是一个单调减函数，我们应尽量的使用S / N比。形成机制，我们能确定每个因素的最佳水平作为一级的最高值。因此，在试验的基础矩阵，最佳研磨材料呈粉红色氧化铝;最佳的进给为50毫米/分钟;最佳的磨削深度为20微米，以及最佳转速18000转，如表4所示。各因素的主要作用是进一步确定使用方差分析（ANOVA）技术分析和F比为了测试，以确定其意义（见表5）。该 F0.10，2,13是平等的显著性水平2.76至0.10（或90置信水平）;因素的自由度为2，汇集了错误的自由度为13，根据F分布表11。一架F比值大于2.76可归纳为表面粗糙度有显著影响，并确定了一个星号。因此，进给和深度磨削表面粗糙度有一个显著的效果。五，进行了验证实验，观察重复性使用研磨的最佳组合，如表6。表面粗糙度的索取这些标本价值进行测量，约为0.35微米。在使用球面磨削参数的最佳组合后表面粗糙度提高约78。在表面进一步打磨使用最佳挤光参数的RA = 0.06m的表面粗糙度值的OB 抛光球。用30 光学显微镜观察改进光面粗糙度，如图所示。预加工表面粗糙度的改善约95，打磨的过程。 表面研磨球的最佳工艺参数的OB从实验被应用于对自由曲面模具插入到evalu表面光洁度， 表面粗糙度的改善，一个选定为测试载体。模具的数控加工，为测试对象是与PowerMILL CAM的SERT的模拟软件。经过精细加工的模具，进一步地插入与球面磨削获得最佳参数的矩阵实验。此后不久，表面抛光的最佳挤光参数，进一步提高被测物体的表面粗糙度（见图。9）。模具的表面粗糙度测量插入， 与Hommelwerke T4000设备。平均表面粗糙度对模具的插入精细研磨表面价值平均为2.15微米，这对表面为0.45微米 图7 控制因素的影响表4。优化组合球面磨削参数因子水平磨料Al2 O3 , PA进给50 mm/min磨削深度20 m公转18000 rpm表5。方差分析表的S / N的表面粗糙度比因子 自由度 平方和 平均平方 F比率A224.79112.3963.620B20.6920.346C228.21814.1094.121D24.7762.388错误939.043总和1797.520汇集错误1344.5113.424* F比率值 2.76有显着影响表面粗糙度表6.表面的粗糙度值测试后验证实验标本图。 8。一个工具制造者对被测样品表面和预加工表面之间的打磨情况在显微镜下的比较（30 ）图. 9.精细研磨，研磨和抛光模t图85结论在这项工作中，自动球形的最佳参数，卡尔研磨和球挤光表面处理过程中一个自由曲面注塑模具开发了cessfully的加工中心。装入的研磨球工具（和其排列组成部分）的设计和制造。最佳球形表面磨削参数磨削确定了矩阵进行实验。最佳球面磨削参数为注塑模具钢PDS5是对合并磨料粉红色的铝氧化物（氧化铝，），50毫米/分钟，20微米的磨削深度，以及18000转的寿命。试样的表面粗糙度Ra可提高约1.6微米的表面用研磨球的最佳条件，以0.35微米研磨。通过应用最佳表面打磨和抛光参数对自由曲面模的表面光洁度，表面粗糙度进行测量，为改善表面约79.1，在表面上，约96.7的磨光表面上。朗读显示对应的拉丁字符的拼音致谢：作者感谢国科会的支持与中华人民共和国共和国授予国科会89 - 2212 - - 011 - 059本研究。References 1. Chen CCA, Yan WS (2000) Geometric model of mounted grindingtools for automated surface finishing processes. In: Proceedings of the6th International Conference on Automation Technology, Taipei, May 9-11, pp 43-472. Chen CCA, Duffie NA, Liu WC (1997) A finishing model of spherical grinding tools for automated surface finishing systems. Int J Manuf SciProd 1(1):17-263. Loh NH, Tam SC (1988) Effects of ball burnishing parameters on surface finish-a literature survey and discussion. Precis Eng 10(4):215-2204. Loh NH, Tam SC, Miyazawa S (1991) Investigations on the surface roughness produced by ball burnishing. Int J Mach Tools Manuf 31(1):75-815. Yu X, Wang L (1999) Effect of various parameters on the surface roughness of an aluminum alloy burnished with a spherical surfaced polycrystalline diamond tool. Int J Mach Tools Manuf 39:459-469 6. Klocke F, Liermann J (1996) Roller burnishing of hard turned surfaces.Int J Mach Tools Manuf 38(5):419-4237. 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Wiley, New York 机械工程系 机械设计与制造机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称十字轴零件名称共 页第1 页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工车间1粗车四端面16Mn毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数模锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三抓卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车轴380端面1 YT5硬质合金可转位车刀游标卡尺2.01.470.390.314s2粗车轴360端面22.01.470.390.314s3粗车轴285端面32.01.470.390.314s4精车轴380端面42.01.470.390.314s5精车轴360端面46铣轴的斜端面 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）肖杨闵20130701标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期钢包设计I摘要摘要钢包精炼炉，是用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备。钢包炉是炉外精炼的主要设备之一。钢包精炼炉主要功能：1、使钢液升温和保温功能。钢液通过电弧加热获得新的热能，这不但能使钢包精炼时可以补加合金和调整成分，也可以补加渣料，便于钢液深脱硫和脱氧。而且连铸要求的钢液开浇温度得到保证，有利干铸坯质量的提高。关键词关键词：钢包；液压；滑动水口 IIAbstractLadle Turret in continuous casting machine is pouring position over the top of the ladle used to carry cross and bearing steel casting equipment packages，it is the most commonly used in modern continuous casting and the most common bearing steel ladle for pouring the key machinery and equipment.In this paper, we make a design calculations for the Ladle Turret slewing device system, helping to optimize the large package of turret structure, reduce costs and increase the economic efficiency.This topic is mainly making a design calculation of correlation of Ladle Turret slewer , including the calculation of the drives power , the selection of the electrical machine and electrical machine ,the checking of exposed gear ,the selection and checking of exposed gear ,the checking of coupling bolt and foundation bolt.Keywords：The Ladle ；hydraulic；slide gate3第一章 总论1.1 钢包精练炉的简介钢包精炼炉，是用来对初炼炉（电弧炉、平炉、转炉）所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备。钢包炉是炉外精炼的主要设备之一。钢包精炼炉主要功能：1、使钢液升温和保温功能。钢液通过电弧加热获得新的热能，这不但能使钢包精炼时可以补加合金和调整成分，也可以补加渣料，便于钢液深脱硫和脱氧。而且连铸要求的钢液开浇温度得到保证，有利干铸坯质量的提高。2、氩气搅拌功能。氩气通过装在钢包底部的透气砖向钢液中吹氛，钢液获得一定的搅拌功能。3、真空脱气功能。通过钢包吊入真空罐后，采用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时通过包底吹入氩气搅动钢液，可以去除钢液中的氢含量和氮含量，并进一步降低氧含量和硫含量，最终获得较高纯净度的钢液和性能优越的材质。钢包精炼炉的应用对整个企业来看，至少可增加如下得益：加快生产节奏，提高整个冶金生产效率。应用领域：钢包精炼炉被广泛用于工业、钢铁、冶金等行业。1.2 钢包精炼炉的研究意义 炉外精炼技术由于其具有提高钢质量、加快产量、降低成本、改善劳动条件和生产环境条件等优点日益成为全世界钢铁行业的新宠。钢包精炼炉以其冶金效果好、具有设备费用低、易于操作等特点而成为炉外精炼技术有代表性的设备,正得到普遍应用。1.3 钢包精炼炉的研究背景 钢铁是国民经济的中流破柱,是国家生存和发展的物质保障。钢铁工业在国民经济的发展过程中,起着举足轻重的作用,是国民经济水平和综合国力的重要标志。我国是发展中国家,正大力发展其国民经济,这使得我国对钢铁材料的需求量增大。同时我国也是钢铁产量世界第一的钢铁大国,在国民经济高速发展的今天,社会对钢材尤其是高质量钢材的需求不断加大,这就需要我们为钢铁强国的伟大目标努力奋斗。在一段时期之内,钢铁工业仍将是我国经济的支柱之一。 20 世纪以来,钢铁产品被广泛地应用在建筑、机械、汽车、船舶、石油和运输等各个行业中。因此,钢铁一直是国民经济的基础工业之一。现如今,虽然出现了许多新材料,例如陶瓷、塑料、高分子复合材料等等,这些新材料由于自身的一些特点在一定程度上取代了钢材,但是钢材具有其它材料不可比拟的综合性能。同时,与其它材料相比,钢材价格波动趋势相对较小。所以,钢铁材料仍是当代最主要的材料之一。随着市场经济的持续高速发展,使得企业的规模和产量越来越大,钢铁工业4也通过加快结构优化与调整,不断提高满足国民经济对钢材产量、品种、质量、成本等全面要求的能力。但是,随之而来的市场竞争又使各企业面临着生产规模、经济效益、产品质量和环境保护等方面的严峻挑战。企业要想立于不败之地,必须提高自身的竞争能力,提高生产效率、降低成本、降低能源消耗和原材料消耗、减轻对环境的污染和改进产品质量,以适应快速多变的市场需求。近 20 多年来,由于人类社会的飞速发展对钢材尤其是优质钢材、特殊钢材的需求越来越大,而随着科学技术的发展,钢材的冶炼技术也发生了质的变化。炼钢炉的容量不断扩大,超高功率电炉普遍应用于生产,连续铸钢技术也円臻完善。因此,炼钢的方法也发生了巨大的变化,由原始的一步炼钢法发展成为二步炼钢法即炉内初炼、炉外精炼。炉外精炼技术由于其具有提高钢质量、加快产量、降低成本、改善劳动条件、改善生产环境条件等等优点已日益成为全世界钢铁行业的新宠,发展极其迅速。全世界各大钢铁企业纷纷加大了对钢水炉外精炼的研究力度,研制了多种钢水炉外精炼的设备,尤其是提出了各种各样的理论和控制方法,并已创造了极其可观的经济效益。1.4 实施方案及主要研究手段（1）本课题对现有钢包精炼炉进行改进，重点解决现有钢包精炼炉的缺陷。 （2）根据钢包精炼炉的材料性质，确定工艺材料的选择（3）通过对已有的钢包精炼炉的结构进行改进，主要改善钢包包体、滑动水口、吹氩口。1.5 设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）：(1) 参阅相关资料，了解和掌握钢包精炼炉工作原理及其发展，并查阅和收集相关资料； (2) 完成原理方案设计和结构方案设计，确定实施方案； (3) 对钢包精炼炉结构进行设计； (4) 钢包起吊轴加工工艺规程设计；(5) 对钢包滑动水口的结构改善，并对结果进行分析； (6) 完成所设计部件的装配图和零件图。5第第 2 章章 钢包设计2.12.1、 钢包尺寸计算钢包尺寸计算(1)钢包容纳钢水量。钢包的容量应于转炉的最大出钢量相匹配，设钢包的额定容量为。一般考虑应用 10的过装余量，则钢包内钢水实际容量为( )P t =1.1250=275t0.11.1PPP(2)钢包内渣量。出钢时一般将炉内熔渣全部或绝大部分随钢水水倾入钢包。采用留渣出钢操作者除外，但留渣出钢操作时在钢桶中要新加渣料熔融成新渣层覆盖。渣量一般为金属量的 35，设计时取较大比例为 15。即渣量为： 15%0.15PP(3)钢包的容积。根据钢包实际容纳金属液与熔渣量计算容积。钢液比容取为 0.14，熔渣比容取为 0.28。因此，钢与渣的总体积即钢包容积应3/mt3/mt为：=0.141.1+0.280.15=0.20()，若采用1，锥度为VPPP3mDH15，则钢包下部内径(钢包内空间尺寸见图 1)：=0.8515%HDDHD 图 1 钢包内空间尺寸 钢包的容积按圆锥台计算：22()12HHHVDDDD6将，带入上式得：HD0.85HDD30.637VD又因为钢和渣体积为=0.20，故=0.20PVP30.637D11330.20()0.6670.673PDP从而可得钢包基本尺寸与容量的关系使如下: ； ；130.667DP130.667HP130.567HDP上面三个计算式是根据内衬厚度上下一致的情况下推出的。各部设计过程参考（钢铁厂设计下册，李传薪主编 P128-129）从而得到各部分参数如图2 所示。 图 2 钢包各部分尺寸1)0.11.1dHJDDD1外壳内高 H2)211.10.0121.112dDDD外壳全高 H =H3)12 0.071.14bJDDD 外壳上部内径 D=D +24)221.142 0.011.16bbJDDD 外壳上部外径 D =D +25)30.99HbJD外壳下部内径 D=D +2 76)4321.01bD外壳下部外径D =D说明： (1)盛钢桶砖衬厚度。盛钢桶砖衬包含保温层(外层)与耐火工作层(外层)，一般砌筑总厚度 100250mm。工作层砌砖有多种型式，陈列入标准的盛钢桶衬砖砖型外，可针对专用盛钢桶依据其锥度、直径、高度等参数设计专用衬砖，则砌筑工作更为方便顺利，砌筑质量也较高。 钢桶桶壁厚度约等于0.07D ；：包壁厚度（上下一致） ，bJdJmmD：钢包上部内径，mm:钢包底衬厚度，（=0.10D）bJmmbJ：钢包壳壁厚，(=0.01D)bmmb：钢包壳底厚，(=0.012D)dmmd砖衬部分加厚则须加以扩大修正，亦即增大 值方能保证实际容积为0.20P表示为: K=0.20P 。K 为 0930.96 的一个系数。意义是砖衬部分加30.637D厚使容积减小了 47，为弥补容积之不足故在式中乘以系数 K 并得下部内径（一般为 3060，取为 45） 。0.854HDDmmmm1/31/30.667(0.930.96)PD =4.2891/31/30.667 2500.94Dm=3.4660.854HDDm表 1 钢包各部分尺寸值参数名称数值(mm)参数名称数值(mm)D4289H428981D48891H47182D49752H47693D4246dJ4294D4332bJ300d51b43上述钢包设计的净空高度为300400mm , 为了适应现代真空冶炼的需要通常增大钢包的净空高度。RH 要求钢包的净空达400mm 以上即可。本设计中取钢包的净空高度为800mm 从而得到钢包的各部分尺寸如下表2所示表 2 改进后钢包各部分的值参数名称数值(mm)参数名称数值(mm)D4289+120H4289+8001D4889+1371H4718+8002D4975+1392H4769+8003D4246+119dJ4294D4332+121bJ300d51b432.22.2、钢包质量、钢包质量 钢包质量的精确计算须完成外壳、吊挂耳抽、支撑腿及滑动水口等结构计算后，根据详细图纸进行计算，但由上述已经确定的主要尺寸参数与选材亦可以较粗略地算出钢包的质量。(1)包衬质量。砖衬总体积体积与总质量为：桶壁砖衬体积为:9222223(1.14 )(0.99 )0.991.14(0.85 )0.850.21912bDVDDDDDDDD桶底砖衬体积为：23(0.99 )0.10.0774dDVDD砖衬总体积:3330.219D0.0770.296DVD衬砖衬总质量(现取平均密度约 1.81计算)3/ t m33333W0.219D0.077D1.810.396D0.139D0.535D衬（2）外壳钢板质量 桶底钢板体积：23(1.01 )0.0120.014DDD 桶壁钢板体积: 3(1.161.01 ) 1.1150.010.0392DDDDD外壳钢板质量:33W0.0390.01 D7.850.384D壳（3）空钢包质量，将式代入得：3WW0.919WD1衬壳130.667DP 10.273WP即空盛钢桶质量约为钢桶额定容量值的 2728。考虑到其它未计入的钢结构件与耐火砖(塞仔砖或滑板)质量，应增加约 10，则空桶质量为额定容量值的 3031。 （取为 30%）103031WP （. .） =0.3250=75 （t）1W（4）装满钢水与熔渣后的总质量。钢包容量按过装 10%计算，渣量为金属量 15%计算，则装满钢水和渣后的质量为：2W1.1P0.165P0.273P1.538P =1.538250=384.5t10因此，在选用浇注起重机时，其起重容量应大于加门形吊钩的质量。门2W形吊钩有固定在盛钢桶上(与耳铀饺接)和脱钩式两种，均须计入起重总量。2.32.3 钢包重心计算钢包重心计算计算钢包的重心是为了确定钢包耳轴的高低位置，使装满钢水与熔渣的钢包吊运与浇注过程稳定，无倾翻的危险；又要使其在倾倒出残钢与钢水时不需太费力。计算重心是采用力学常规的计算方法。 对于盛钢桶而言，如简化不计浇注操作机构(塞杆或滑动铸口)的质量，即忽略它们在盛钢桶上所引起的重心偏移，则可视盛钢桶桶体，内衬及钢水、熔渣是围绕铅垂轴线完全对称的。故计算重心只考虑坚直方向的距离即可以了。(1)钢桶桶壁砖衬的重心点由计算可得桶壁砖衬重心距上口为：010.487yD(2)盛钢桶底砖衬的重心点 由计算可得桶底砖衬重心距上口为：021.05yD(3)外壳侧壁之重心点由计算可得外壳侧壁重心距上口为030.537yD(4)底壳的重心点由计算可得底壳重心距上口为041.106yD(5)渣层的重心点由计算可得渣层重心距上口为050.099yD(6)盛钢桶内金属的重心点由计算可得盛钢桶内金属重心距上口为060.581yD(7)总重心。已知盛钢桶各部分重心的所有数据，总重心就可以求出。因盛钢桶是对称的，所有重心都在对称袖上，根据合力静力矩等于合力静力矩之和的原理，可列出下列方程式： 0001010202030300.mmW yW yW yW yWy =0W2W1.538P11 装满钢水的盛钢桶质量：321.538 3.365WD 钢水量: 331.11.1 3.3653.702PDD化简得：02.795D0.54D5.175y =0.544.289=2.3160ym同时，为了使盛钢桶稳定，必须使耳轴中心线与盛钢桶上缘的距离小于0.54D。同样计算方法，可得空盛钢桶之重心位置，亦即空盛钢00.642yD桶较盛满钢水、熔渣时重心为低，此时更为稳定，无倾覆之危险。表 3 钢包各部分参数参数名称数值(mm)参数名称数值(mm)D4409H50891D50261H55182D51142H55693D4365dJ4294D4453bJ300d51b430y2.31612第三章 钢包滑动水口设计随着快速、高效连铸和二次精炼技术及工艺的发展，滑动水口（Sliding Nozzle，简称 SN）系统在现代钢铁冶炼过程中变得越来越重要，成为冶炼中不可缺少的部分。它是连铸机浇铸过程中钢水的控制装置，能够精确地调节从钢包到连铸中间包的水流量，使流入和流出的钢水达到平衡，从而使连铸操作更容易控制。滑动水口系统因其可控性好，能提高炼钢生产效率而得到了迅速发展。现在，在钢包、中间包上国内外普遍使用了滑动水口系统。滑动水口的设计早在 1884 年就由美国人 D. Lewis 提出构思并申请了专利，后来也有不少类似的专利，但均因材质不过关而未能实现。直到 1964 年，西德本特勒钢铁公司在 22T 钢包上，采用滑动水口装置代替塞棒系统进行浇钢，首次获得成功，并迅速推广到许多国家。滑动水口一般由驱动装置、机械部分和耐火材料部分（即上下滑板、下水口）组成。滑动水口的工作原理是通过滑动机构使上下滑板砖滑动，从而带动流钢孔的开闭来调节钢水流量大小的。为获得较长的使用寿命和稳定的操作条件，滑板作为滑动水口系统的耐火材料和机械构件，都要求其具有优良的性能。当前，为了使滑动水口系统使用性能更加稳定可靠，对滑板的形状以及固定方式进行了许多改进和研究，其主要目的是抑制滑板使用过程中工作面裂纹的产生和扩展。滑板（Sliding Plate，简称 SP）是滑动水口系统的主要部件之一。按照组成滑动水口系统的滑板块数划分，可分为两层式和三层式。钢包用滑板一般为两层式，操作时上滑板固定不动，通过下滑板进行截流和节流。中间包用滑板一般为三层式，操作时将上滑板与上水口固定，下滑板与下水口固定，通过中间滑板来进行截流和节流。3.1 负载与运动分析3.1.1 计算工作负载由任务书给出缸1：F1=100KN 缸2：F2=100KN133.1.2 摩擦及惯性负载由于摩擦及惯性负载须由实验确定，且该系统的摩擦及惯性负载均不大，故忽略不计。3.1.3 工进速度由任务书给出缸1：V1=15mm/s 缸2：V2=15mm/s3.1.4 各工况负载由于忽略了摩擦及惯性负载，且由任务书可知，整个工作过程中，工3.1.5 各工况时间将启动和减速过程忽略工进：t1=7.33s退回：t2=7.33s3.2 确定液压缸基本参数3.2.1 初选系统压力由任务书给出系统工作压力 P1=16MPa，液压缸工作过程中，活塞杆主要受压，故取 d/D=0.7系统对活塞杆速度有要求，初步构想采用出口节流调速，故初取系统背压 P2=1MPa3.2.2 计算液压缸主要尺寸 A1=14去=0.9=71.6846= 则 A1=7168.46则液压缸直径 D=9.56cm去标准值 D=100cm由 d/D=0.7，则 A1=2A2，i=0.7则 d=70mm则液压缸的有效面积：A1=/4=78.5 A2=( )=40.1 活塞杆直径 A=A1-A2=38.43.3 拟定液压系统图3.3.1 选择基本回路 调速回路由于出口节流调速始终存在背压，故速度稳定性好。 油源形式的确定由第一部分分析看出，系统工作过程中主要由工进（高压大流量）和退回（低压大流量）两个工况组成，即泵主要要满足高压大流量的要求，故而，选择轴向柱塞泵。卸荷回路的选择由于钢水包滑动水口特殊的工作条件，要求液压系统在大部分时间内都处于不工作状态，但频繁的启动不仅消耗大量能量，而且对液压系统不利，故而系统应采用卸荷回路，现提出以下卸荷回路：（1）换向阀卸荷15（2）先导式溢流阀卸荷（3）先导式电磁卸荷溢流阀卸荷锁止回路的确定由于钢水包滑动水口要求在任何位置停止并锁紧，以稳定的调节钢水流出速率，故采用液控单向阀的锁紧回路。系统图的最终确定(1)16（2）系统的比较系统一采用双缸串联机构，工作中从动缸可随主动缸动作，从动缸的启动与停止完全跟随主动缸动作，运动控制精确，且系统简单，易实现。17系统二中，从动缸采用差动连接，并靠主动缸推动滑动水口为从动缸提供机械力，使从动缸运动，在主动缸停止运动时，从动缸可能会在惯性作用下继续运动，从而造成滑动水口的开度定位不精确，且此系统复杂，使系统搭建、调试以及发快的设计变得复杂。系统三才有用先导式卸荷溢流阀，卸荷溢流阀流量大，且系统简单。 系统四采用单缸系统，并利用换向阀中位锁紧，系统简单易实现，但单缸系统的液压缸尺寸计算时，须按有杆腔提供工作压力计算，导致液压缸尺寸变大，而由于此液压缸需要经常拆卸，过大的液压缸对工人操作不方便，且对机械机构要求也更高，而换向阀中位机能锁紧回路锁紧不可靠。综合以上分析，将系统一作为最终选定系统。3.4液压辅件的选择3.4.1 选择液压泵及驱动电机确定液压泵最大工作压力P1=16MPa由于系统管路简单，取 P=0.5MPa确定液压泵的流量18取泄露系数K=.3选择液压泵型号由以上计算数字查阅产品样本，选用规格相近的华德公司的A2F 10 R 2 P 1轴向柱塞泵确定驱动液压泵的功率取泵的总效率=0.8其中=10ml/r1500r/min=15l/min=5KW3.4.2 控制阀的选择 先导式溢流阀溢流阀通过的最大流量即为泵的额定流量，q=15L/min，最大调定压力 p16MPa选择华德公司的 DBW 10A-2-30B/315X/V 换向阀通过换向阀最大流量为系统工进时流量 q=7.065L/min，工作压力19p=16MPa系统电磁换向阀选择4WE6 J 50B/ A G24 V系统手动换向阀选择 H-4WMM 6JB/V调速阀及液控单向阀调速阀及液控单向阀的最大流量为系统工进工况时的流量q=7.065L/min，工作压力 p=16MPa调速阀选择 Z2F 6-30B/S2 V单向阀选择 Z2S 6-40 B/V3.4.3 蓄能器的选择蓄能器的参数计算（1）蓄能器充气压力的确定蓄能器的最低工作压力应由实验确定，但由于条件的限制，在此定位12MPa。则蓄能器的充气压力（2）蓄能器总容积 V0的计算由于蓄能器做应急能源使用，并要求在泵不工作时，靠蓄能器可工作2-3次，以下按工作三次计算则蓄能器有效工作容积V=A1S3 其中取 =1.2V=3.2L20工作过程可看做等温过程则蓄能器的选择有以上计算选择力士乐公司的HAB 20-262-2X/10 G09 2N111-SQLO- 皮囊式蓄能器3.4.4管道的选择 管道内径的计算管道内径计算公式 d=1.13吸油管路: 取 v=3m/sd=10.3mm回油管路：取 v=3.5m/sd=9.5mm/s压油管路：取 v=8.5m/sd=6mm/s 管道的选择液压泵至阀块之间管道的选择:由泵的 p 口螺纹尺寸为 M221.5，选择 M221.5的卡套式管接头，据此选择泵至阀块之间的管道为外径18，内径 12的钢管。阀块至油箱之间管道的选择：由回油管路的上述计算，取内径2110mm，外径 14mm 的钢管，选择 M181.5的卡套式管接头。阀块上 A、B 口至液压缸之间的管道选择：由亚油管路计算，选择内径 6mm，外径 10mm 的钢管，管接头选择 M141.5的卡套式管接头。3.5 确定油箱容量油箱容量由经验公式确定：V=qq=15L/min，取 =6即油箱容量 V=90L3.6过滤系统的设计3.6.1 过滤器的位置设置系统采用轴向柱塞泵，受泵的吸油特性限制，不采用吸油过滤由系统要求知道，系统大部分时间处于卸荷状态，故只采用压油路过滤，且过滤器装在溢流阀的上游，既可起到对泵下游液压元件的保护，又可保证流
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