新型高炉无料钟炉顶装料装置的研制与分析

摘要

炼铁是钢铁生产中的一个重要环节，生产出产品(主要是生铁)的质量和产量直接影响到炼钢生产。高炉生产是获得大量生铁的主要手段。在高炉顶部，炉顶装料设备是用来装料入炉并使炉料在炉内合理分布，同时要起到炉顶密封作用的设备。然而随着高炉冶炼技术的发展，传统炉顶仍然存在着设备复杂、密封性能差和氮气使用量高等缺点。本文研制一种新型的无料钟炉顶装料装置。这种炉顶装料装置具有设备结构简单、传动效率高、设备重量轻、布料灵活、密封性能好等特点，能够满足高炉大型化和超高压操作的要求。本论文研究内容主要包括炉顶装料装置中布料器倾动机构与旋转机构的设计；气密箱冷却密封机构的设计；受料漏斗、料罐、截料阀、料流调节阀、上下密封阀机构的设计。在设计时，对炉顶装料装置的关键部分——布料器进行了虚拟装配和运动仿真，并与设计要求进行比较分析，经过反复修改使其最终满足设计要求。应用ANSYS软件对工作环境最为恶劣的零部件——耳轴进行强度、刚度和疲劳强度分析。最后在理论设计、分析的基础之上，进行了样机的加工、安装和调试，并进行了运转实验。本装置的设计简化了炉顶结构，提高了炉顶布料装置的可靠性、密封性，降低了经济成本，对于今后高炉炉顶设备的研究，提供了新的思路。

目录

文摘

英文文摘

第一章 课题综述

1.1引言

1.2无料钟炉顶装料装置研究的意义

1.3高炉炉顶装料设备发展进程

1.3.1高炉炉项装料设备概况

1.3.2初期高炉布料器

1.3.3钟式炉顶布料器

1.3.4无料钟炉顶技术

1.4炉顶布料设备研究现状

1.5本课题研究的主要内容

1.6本章小结

第二章 新型无料钟炉顶装料装置的研制

2.1新型无料钟炉顶装料装置设计要求和基本参数

2.1.1无料钟炉顶布料工艺

2.1.2炉顶结构设计内容、要求及性能指标

2.2布料溜槽传动齿轮箱的设计

2.2.1布料溜槽传动齿轮箱总体设计方案

2.2.2布料器溜槽倾动机构设计

2.2.3布料器溜槽旋转机构设计

2.3布料器密封、冷却方案确定

2.3.1耳轴处的密封

2.3.2旋转结构密封

2.4炉顶装料装置其它机构的设计

2.4.1受料漏斗

2.4.2料罐

2.4.3截料阀

2.4.4料流调节阀

2.4.5上、下密封阀

2.5本章小结

第三章 基于Pro/ENGINEER系统的虚拟装配和运动仿真

3.1虚拟装配在Pro/ENGINEER下的实现

3.2布料器仿真模型的建立

3.2.1模型装配

3.2.2装配体的检查

3.3布料器模型的运动仿真分析

3.3.1布料器运动仿真的实现

3.3.2仿真结果分析

3.4本章小结

第四章 耳轴的有限元分析

4.1有限单元法的基本原理

4.1.1有限单元法发展与应用

4.1.2有限元法的特点

4.1.3有限单元法的计算思路

4.1.4结构力学有限单元法

4.2 ANSYS有限元软件简介

4.3耳轴结构的有限元计算与分析

4.3.1耳轴有限元模型的建立

4.3.2耳轴弯扭合成强度的有限元分析

4.3.3耳轴刚度的有限元分析

4.3.4耳轴疲劳强度有限元分析

4.3.5花键强度有限元分析

4.4本章小节

第五章 炉顶装料装置运转实验

5.1实验内容

5.1.1实验内容

5.1.2实验设备

5.2炉顶装料装置运转情况的测试

5.2.1炉顶装料装置整体运转情况的测试

5.2.2布料溜槽的运转测试

5.3实验结论

结 论

参考文献

附录

致谢