電弧爐渣門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目：電弧爐渣門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)系別機(jī)電信息系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)造及其自動(dòng)化班級(jí)姓名學(xué)號(hào)導(dǎo)師2012年12月26日11.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）(1)題目背景本題目來自工程實(shí)際，具有很高的實(shí)用價(jià)值，涉及到機(jī)械、流體力學(xué)、熱學(xué)和液壓設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，學(xué)生通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒋髮W(xué)中學(xué)到的機(jī)械、電子、液壓設(shè)計(jì)方面的知識(shí)很好的用到實(shí)際工程中，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的技能。(2)研究意義電弧爐的排渣門，包括諸如被冷卻的、可垂直滑動(dòng)地裝在所述爐的排渣口前面的板，其特征在于門包括用于形成朝向門檻，并大致在門的整個(gè)寬度上延伸的氣簾，以在門關(guān)閉或部分打開期間密封門的底部的裝置1。對(duì)電弧爐渣門進(jìn)行深入研究，了解其發(fā)展過程，掌握電弧爐渣門在發(fā)展過程中所積累的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，從而進(jìn)一步改進(jìn)電弧爐渣門的結(jié)構(gòu)，提高電弧爐在工作時(shí)的穩(wěn)定性、安全性以提高電弧爐煉鋼的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)意義。(3)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1)國(guó)內(nèi)研究情況我國(guó)電弧爐以冶煉合金鋼為主,多集中于特殊鋼廠,一般容量小于50t。從20世紀(jì)90年代起,我國(guó)相繼建設(shè)了多座大容量超高功率電弧爐。據(jù)統(tǒng)計(jì)2,為了提高鋼的質(zhì)量,電弧爐鋼廠還建有鋼包精煉裝置(LF爐)并采取全連鑄生產(chǎn)。有些鋼廠,如上海寶鋼、天津鋼管公司等還擁有VD真空精煉裝置3。電弧爐門的發(fā)展，主要是在冷卻方式和提升機(jī)構(gòu)的改進(jìn)。早期的的冷卻方式主要是使用耐高溫材料，我國(guó)中小型電爐、爐頂使用高鋁燒成磚和不燒磚。局部使用高鋁質(zhì)或剛玉質(zhì)不定形耐火材料；爐墻一般使用焦油鎂砂磚,焦油白云石磚,油浸鎂磚和鎂碳磚4。由于爐門主要是排放鋼渣、吹氧、添加各種輔助材料,觀察、檢測(cè)爐內(nèi)狀態(tài)和鋼水溫度的地方。鋼渣物理滲透和化學(xué)侵蝕、氧化、熱震是造成損毀的主要原因5。因此，對(duì)爐門的維護(hù)有很大不便，而且維修費(fèi)事費(fèi)力，造成很多經(jīng)濟(jì)損失。于是，隨著科技的發(fā)展，爐門也在一步步發(fā)展，現(xiàn)在的電弧爐爐門發(fā)展為用一套液體冷系統(tǒng)來冷卻爐門，這樣不僅更方便，而且提高電弧爐的效率。2)國(guó)外研究情況電弧爐（電爐）鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)在過去幾十年。許多這樣的生產(chǎn)在國(guó)家藝術(shù)生產(chǎn)更高價(jià)值加上產(chǎn)品如連鑄扁平軋制鋼。這些大量使用生鐵，注入氧和碳，注入泡沫和電能源。注入的氧可以直接與鐵形成鐵氧化物，碳在鐵或固體碳形成公司，或公司在氣相形式的后燃生產(chǎn)二氧化碳。如何氧分布在這些反應(yīng)是至關(guān)重要的性能6?，F(xiàn)2代交流電弧爐高效的工作模塊，開始與基本氧爐。然而，應(yīng)用高功率電弧爐引起的問題導(dǎo)致的電流引線與有害影響供電網(wǎng)絡(luò)。這限制了應(yīng)用直流電弧爐。應(yīng)用直流導(dǎo)致解決電特性的爐和方式的改進(jìn)弧，要求在不同時(shí)期制定弧。在其研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前概念開發(fā)7，爐門的研究總是隨著電弧爐的發(fā)展而深入，同時(shí)隨科技的發(fā)展而發(fā)展。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施(1)主要內(nèi)容電弧爐的渣門作用有出渣、觀察、搗料、補(bǔ)爐等。渣門要求能開啟和閉合，渣門機(jī)構(gòu)由渣門本體、提升機(jī)構(gòu)組成，渣門本體要求通水冷卻，本論文主要為電弧爐渣門的本體和提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，及其冷卻水量的相關(guān)計(jì)算等內(nèi)容。(2)研究方案電弧爐的渣門在冶煉的過程中有著重要的作用，首先在整個(gè)冶煉過程中要通過爐門進(jìn)行觀察、搗料、補(bǔ)爐等，而后在冶煉完成后要從爐門出渣、清理。對(duì)爐門的保護(hù)、提高爐門的壽命對(duì)整個(gè)冶煉過程的效率起到至關(guān)重要的作用。1)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案常用的對(duì)爐門的保護(hù)有兩種方式，使用耐火材料和管式水冷。傳統(tǒng)的方式是使用耐火材料，而這種方式存在很多不足，其最大的問題就是爐門經(jīng)常運(yùn)動(dòng)，會(huì)受到損毀，因此會(huì)造成很多不便，甚至造成重大損失，這會(huì)嚴(yán)重影響電弧爐的工作效率。管式水冷是通過循環(huán)液、水泵、管道和水箱組成一個(gè)冷卻系統(tǒng)，通過水泵使冷卻液再管道里流動(dòng)，同時(shí)和水箱構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，從而帶走熱量達(dá)到循環(huán)冷卻的圖1爐門冷卻回路目的。采用水冷可以大大提高冷卻效率，縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。因此本論文設(shè)計(jì)中采用水冷方式。3為節(jié)約成本，冷卻液選擇水，冷卻管選擇耐熱鋼材料。根據(jù)要求水壓為0.6Mpa，計(jì)算出管壁內(nèi)徑為mm5.82mm60外徑為，壁厚為6.75mm。校核管壁所承受的壓力，排布方式為中間間隔20mm，冷卻管排布形狀如圖1。2）電弧爐渣門結(jié)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)方案電弧爐渣門的提升結(jié)構(gòu)可分為電動(dòng)式和液壓式。電動(dòng)式提升機(jī)構(gòu)中包括：爐門、支承架、電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、提升輪、支承座及傳動(dòng)軸和牽引鋼絲繩等組成。爐門與提升輪及卷揚(yáng)機(jī)分別用鋼絲繩鏈接，是一個(gè)簡(jiǎn)化了二卷筒結(jié)構(gòu)8。是由異步電機(jī)提供動(dòng)力，以鋼絲繩提升輪方式。這種結(jié)構(gòu)形式其使用性、通用性和經(jīng)濟(jì)性較好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,被廣泛使用9。液壓提升式中液壓缸或氣壓缸為動(dòng)力，拉動(dòng)鏈條，鏈條繞過鏈輪，連接到爐門，鏈輪與軸連接，并帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，軸另一端也是一個(gè)鏈輪，鏈輪帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)同時(shí)拉動(dòng)爐門，達(dá)到平穩(wěn)的上升，完成爐門提升。爐門是電弧爐在冶煉過程中扒渣、吹氧、取樣、測(cè)溫及加少量原料的窗口。正常爐門熱損失占全部輸人功率的0.17-0.35%，爐門打開時(shí)則更大。所以，爐門與爐門框間能否壓緊、保證良好的密封是很重要的,這就要求爐門裝置傳動(dòng)可靠,操作迅速,并保證爐門口密封10。綜合分析以上兩種方案本設(shè)計(jì)選用第二種方案，即液壓提升機(jī)構(gòu)。而液壓提升又分為氣壓缸機(jī)構(gòu)和液壓缸。氣壓缸機(jī)構(gòu)主要通過壓縮空氣使氣缸中的活塞動(dòng)作。在爐門機(jī)構(gòu)中由活塞桿通過拉動(dòng)定滑輪上的爐門鏈子使?fàn)t門升降11。液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。由于氣壓傳動(dòng)介質(zhì)的流動(dòng)性、可壓縮性、粘性、易受污染等特性以及易受溫度、壓力等環(huán)境的影響等原因，使得氣壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)態(tài)性能表現(xiàn)得比機(jī)械傳動(dòng)復(fù)雜得多，極易出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲、沖擊和爬行等不正常工作狀態(tài)，而且故障原因不易確定，圖2液壓缸4影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行12。相比之下，液壓缸與氣壓缸存在明顯的區(qū)別。氣壓缸易出現(xiàn)氣壓缸內(nèi)部澀滯、潤(rùn)滑不良或氣壓缸孔徑加工超差、氣壓泵或氣壓缸進(jìn)入空氣、密封件質(zhì)量與滑移或爬行，而這些問題都會(huì)氣壓缸活塞滑移或爬行將使氣壓缸工作不穩(wěn)定。綜合比較，液壓缸有更穩(wěn)定的工作性能。所以本設(shè)計(jì)選擇液壓缸，如圖2。3）液壓缸的布置方案液壓缸的布置方式有兩種方式。第一種，環(huán)形超重鏈加鏈輪提升方式13。即使用單液壓缸，在爐門一邊使用液壓缸，通過鏈條，再帶動(dòng)軸一端的鏈輪，同時(shí)帶動(dòng)鏈輪所在的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而另一端也也為一鏈輪，和鏈條機(jī)構(gòu)，這樣，在液壓缸工作時(shí)能同時(shí)帶動(dòng)兩邊同時(shí)上升，達(dá)到平穩(wěn)上升的過程。第二種是兩邊都有液壓缸，即雙液壓缸工作，同時(shí)帶動(dòng)鏈條和鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而提升電弧爐渣門，這樣做可以提供較大的上升動(dòng)力。比較兩種方式，由于液壓缸的能承載較大的負(fù)載，而且價(jià)格較高，維護(hù)修理較為不便，綜合比較經(jīng)濟(jì)性能，在滿足要求的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，所以選擇單液壓缸工作。裝配結(jié)果如圖3。圖3裝配圖4）液壓回路的設(shè)計(jì)方案液壓回路是控制液壓缸的伸縮，從而使電弧爐渣門提升、下降，并且能使?fàn)t門在打開后能停留，所以此液壓回路必須在滿足要求的同時(shí)必