一種300 t轉(zhuǎn)爐傾動力矩研究方法探討

李珊珊++鄭琳++劉瑞林

摘 要：以300 t轉(zhuǎn)爐為研究對象，采用一種傾動力矩測試的分析方法，研究了在不同工況下轉(zhuǎn)爐傾動力矩隨轉(zhuǎn)爐傾動角度、速度的變化規(guī)律，以及在不同角度時力矩載荷的變化情況，以期為耳軸傾動力矩和扭力桿力矩的研究提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；耳軸；扭力桿；傾動力矩

中圖分類號：TF748.2 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.109

我國某大型鋼鐵廠的300 t轉(zhuǎn)爐是我國自行設(shè)計、制造和安裝的大型轉(zhuǎn)爐，其傾動裝置型式為四點嚙合全懸掛式。由于轉(zhuǎn)爐爐體龐大，轉(zhuǎn)爐傾動過程中不僅存在較大的靜力矩，而且在起制動、加廢鋼、兌鐵水和刮渣等過程中存在很大的沖擊力。由此可見，傾動系統(tǒng)的正常、可靠工作是整個轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定運行的保障。因此，在正常生產(chǎn)中傾動系統(tǒng)的實際受載狀態(tài)和傾動系統(tǒng)所能提供的極限載荷是相關(guān)生產(chǎn)人員應(yīng)關(guān)注的問題。

研究實際生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)的載荷主要有理論計算和實際測試兩種方法。其中，理論計算是轉(zhuǎn)爐設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，對托圈位置的確定、傾動機構(gòu)電機的選型、結(jié)構(gòu)尺寸的確定等具有重要意義。但由于實際生產(chǎn)中爐襯會被腐蝕，使?fàn)t型具有不確定性，加之存在爐口掛渣等不確定因素，導(dǎo)致準(zhǔn)確計算實際生產(chǎn)中的傾動力矩幾乎是不可能的。此外，轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)采用點動工作方式，其極限載荷一般表現(xiàn)為沖擊載荷，但無法通過簡單的理論分析得出沖擊載荷。因此，要想準(zhǔn)確把握實際生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)的載荷水平，現(xiàn)場實測是不可或缺的環(huán)節(jié)。

為了保證投產(chǎn)時傾動裝置可正常運行，避免爐內(nèi)裝入鋼水后無法傾動的現(xiàn)象出現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)前一般要進行傾動系統(tǒng)的有載試驗——裝球試驗。裝球試驗需要在沒有爐襯的情況下進行，爐內(nèi)鋼球的重心與耳軸軸線的距離會比有爐襯時更遠(yuǎn)，所以，裝球試驗時會產(chǎn)生更大的傾動載荷。因此，裝球試驗是直接考研傾動系統(tǒng)極限載荷水平的手段。

1 傾動力矩的測試原理

力能參數(shù)包括耳軸傾動力矩、扭力桿傾動力矩和相應(yīng)的沖擊載荷。測試均采用在軸表面焊接電阻應(yīng)變片的方式進行。焊接電阻應(yīng)變片采用全橋的方式，扭轉(zhuǎn)應(yīng)變信號通過應(yīng)變儀和信號接口箱后進入計算機采樣記錄。同時，為了獲得傾動力矩與轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速的關(guān)系，從轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)引入了傾角和轉(zhuǎn)速的電信號。

2 傾動力矩的測點布置和工況

轉(zhuǎn)爐傾動力矩測試的測點布置在了傾動系統(tǒng)耳軸位置處，扭力桿力矩測試的測點直接布置在了扭力桿的中部位置。對于轉(zhuǎn)爐測試的傾動力矩部分，進行了空爐運行試驗和裝球試驗。

3 典型曲線

為了從總體上分析轉(zhuǎn)爐力矩測試信號的分布情況，以本廠某一轉(zhuǎn)爐空爐狀態(tài)下測得的轉(zhuǎn)爐各個信號為基礎(chǔ)，對轉(zhuǎn)爐測試信號進行了總體分析和描述。圖1為空爐搖爐實驗狀態(tài)過程中典型的測試信號。

以上測試信號對應(yīng)的實際物理過程和爐口位置為：轉(zhuǎn)爐爐口自正對下方開始從出鋼側(cè)搖至直立狀態(tài)，再從直立狀態(tài)向出渣側(cè)搖至爐口向下狀態(tài)，循環(huán)往復(fù)，形成完整的轉(zhuǎn)動周期。值得注意以下2點：①力矩的正負(fù)。所有使轉(zhuǎn)爐回復(fù)直立狀態(tài)的

力矩為正，最大正力矩水平即最大放爐力矩水平；使轉(zhuǎn)爐偏離直立狀態(tài)的力矩為負(fù)，最大負(fù)力矩水平即為最大抬爐力矩水平。②為了便于區(qū)別鋼與倒渣過程的角度信號，規(guī)定轉(zhuǎn)爐向出鋼側(cè)運動時的傾角為正，向出渣側(cè)傾動時的傾動角度為負(fù)。

圖1傾動力矩測試典型信號

4 結(jié)論

綜上所述，在一個完整轉(zhuǎn)動周期范圍內(nèi)無重心徑向偏移和摩擦力矩理想的狀態(tài)下，耳軸扭矩信號應(yīng)為2個標(biāo)準(zhǔn)的正弦曲線，但現(xiàn)場實測后發(fā)現(xiàn)，耳軸扭矩信號的曲線與正弦曲線有較大的相位差，證明轉(zhuǎn)爐在此狀態(tài)下重心存在較大的徑向偏移；在轉(zhuǎn)動全周期過程中，出鋼側(cè)搖上與出鋼側(cè)搖下、出渣側(cè)搖上與出渣側(cè)搖下均存在一定的差值，因此，轉(zhuǎn)爐在轉(zhuǎn)動過程中有摩擦力矩存在；耳軸扭矩與扭力桿扭矩在形態(tài)上一致，證明轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動過程中的扭矩大部分成功傳遞給了扭力桿；空爐狀態(tài)下轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動過程中接近直立狀態(tài)的爐口向下、向上位置附近均發(fā)生了轉(zhuǎn)動速度的浮動，且體現(xiàn)在了扭矩的測試信號中，進而引發(fā)了較大的動載荷。

〔編輯：張思楠〕