畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目：電弧爐渣門機構(gòu)設(shè)計系別機電信息系專業(yè)機械設(shè)計造及其自動化班級姓名學(xué)號導(dǎo)師2012年12月26日11.畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）(1)題目背景本題目來自工程實際，具有很高的實用價值，涉及到機械、流體力學(xué)、熱學(xué)和液壓設(shè)計方面的知識，學(xué)生通過本畢業(yè)設(shè)計，能夠?qū)⒋髮W(xué)中學(xué)到的機械、電子、液壓設(shè)計方面的知識很好的用到實際工程中，培養(yǎng)學(xué)生進行實際工程設(shè)計的技能。(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。對電弧爐渣門進行深入研究，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)驗和技術(shù)，從而進一步改進電弧爐渣門的結(jié)構(gòu)，提高電弧爐在工作時的穩(wěn)定性、安全性以提高電弧爐煉鋼的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟意義。(3)國內(nèi)外相關(guān)研究情況1)國內(nèi)研究情況我國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90年代起,我國相繼建設(shè)了多座大容量超高功率電弧爐。據(jù)統(tǒng)計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構(gòu)的改進。早期的的冷卻方式主要是使用耐高溫材料，我國中小型電爐、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，對爐門的維護有很大不便，而且維修費事費力，造成很多經(jīng)濟損失。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)國外研究情況電弧爐（電爐）鋼產(chǎn)量增長在過去幾十年。許多這樣的生產(chǎn)在國家藝術(shù)生產(chǎn)更高價值加上產(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。現(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弧，要求在不同時期制定弧。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、補爐等。渣門要求能開啟和閉合，渣門機構(gòu)由渣門本體、提升機構(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構(gòu)的設(shè)計，及其冷卻水量的相關(guān)計算等內(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，首先在整個冶煉過程中要通過爐門進行觀察、搗料、補爐等，而后在冶煉完成后要從爐門出渣、清理。對爐門的保護、提高爐門的壽命對整個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)計方案常用的對爐門的保護有兩種方式，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)常運動，會受到損毀，因此會造成很多不便，甚至造成重大損失，這會嚴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冷卻系統(tǒng)，通過水泵使冷卻液再管道里流動，同時和水箱構(gòu)成一個循環(huán)系統(tǒng)，從而帶走熱量達到循環(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，縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。因此本論文設(shè)計中采用水冷方式。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)提升機構(gòu)方案電弧爐渣門的提升結(jié)構(gòu)可分為電動式和液壓式。電動式提升機構(gòu)中包括：爐門、支承架、電動卷揚機、提升輪、支承座及傳動軸和牽引鋼絲繩等組成。爐門與提升輪及卷揚機分別用鋼絲繩鏈接，是一個簡化了二卷筒結(jié)構(gòu)8。是由異步電機提供動力，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力，拉動鏈條，鏈條繞過鏈輪，連接到爐門，鏈輪與軸連接，并帶動軸轉(zhuǎn)動，軸另一端也是一個鏈輪，鏈輪帶動鏈條運動，實現(xiàn)兩側(cè)同時拉動爐門，達到平穩(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)計選用第二種方案，即液壓提升機構(gòu)。而液壓提升又分為氣壓缸機構(gòu)和液壓缸。氣壓缸機構(gòu)主要通過壓縮空氣使氣缸中的活塞動作。在爐門機構(gòu)中由活塞桿通過拉動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械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。由于氣壓傳動介質(zhì)的流動性、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)運動動態(tài)性能表現(xiàn)得比機械傳動復(fù)雜得多，極易出現(xiàn)振動、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、潤滑不良或氣壓缸孔徑加工超差、氣壓泵或氣壓缸進入空氣、密封件質(zhì)量與滑移或爬行，而這些問題都會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，再帶動軸一端的鏈輪，同時帶動鏈輪所在的軸轉(zhuǎn)動，而另一端也也為一鏈輪，和鏈條機構(gòu)，這樣，在液壓缸工作時能同時帶動兩邊同時上升，達到平穩(wěn)上升的過程。第二種是兩邊都有液壓缸，即雙液壓缸工作，同時帶動鏈條和鏈輪轉(zhuǎn)動，從而提升電弧爐渣門，這樣做可以提供較大的上升動力。比較兩種方式，由于液壓缸的能承載較大的負載，而且價格較高，維護修理較為不便，綜合比較經(jīng)濟性能，在滿足要求的同時兼顧經(jīng)濟效益，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必