一種轉爐傾動力矩的計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金煉鋼技術，尤其涉及一種轉爐傾動力矩的計算方法。
【背景技術】
[0002] 轉爐傾動力矩是轉爐傾動機構的重要參數(shù)之一，不僅是設計傾動機構、爐殼、托圈 等部件的重要依據(jù)，同時也是設備安全生產和維護檢修的重要參考指標。轉爐設備傾動力 矩進行計算以確定耳軸的位置以及傾動機構額定力矩值，使設備既能保證安全生產又經濟 合理。轉爐的傾動力矩Μ由三部分組成：M=Mk+M^Mm，式中：Mk為空爐傾動力矩，My為爐液 傾動力矩，，Mn為轉爐耳軸上的摩擦力矩。其中空爐力矩由爐殼和爐襯和重量引起，空爐力 矩是傾轉角的正弦函數(shù)；摩擦力矩是指傾動時耳軸上的摩擦力矩，方向始終和傾動方向相 反，大小基本不變；爐液力矩由鐵水和熔渣引起，由于在轉爐傾動過程中，爐液形狀、重心位 置在不斷變化，而且出鋼過程中重量也在變化，所以My計算相對比較困難，是計算轉爐傾動 力矩的關鍵。對爐液傾動力矩傳統(tǒng)的計算方法有：解析法、切片法、圖解法，這些方法存在 以下問題：1)需要對轉爐原型進行簡化后才能建立其數(shù)學計算模型，所以計算精度難以保 證；2)計算困難，過程繁瑣。也有使用三維造型獲得模型物理屬性的方法，雖然計算容易 了，因為要反復與三維平臺進行交互，所以整個過程還是比較的繁瑣。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有技術中的缺陷，提供一種轉爐傾動力矩的 計算方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種轉爐傾動力矩的計算方法，包 括以下步驟：
[0005] 1)在三維系統(tǒng)中構建爐液隨傾動角度變化的三維模型，則某傾動角度時爐液的傾 動力矩:Mya =Gya ·(sinα·Hez-Xg) (1);
[0006] 其中，Mya為爐液力矩，Gya為爐液的重量，α為傾動角，Hez為轉爐重心到爐底中 點的距離，xg為爐液重心橫坐標；
[0007] 2)在轉爐傾動過程中，將對爐液構建的三維模型分為兩個階段：爐液流出前和爐 液開始流出后；爐液沒有流出前，其體積'。不變；滬液開始流出后，其液面與出鋼口平齊， 隨傾動角a變化其體積Va逐步減小至零；
[0008] 3)在三維模型中計算爐液剛開始流出時的臨界傾動角β;具體過程如下：以過坐 標原點的Χ0Υ平面為FRONT面，過爐口上點ΡΝΤ0做軸線Α-4,使其垂直FRONT面，再做自定 義平面DTM5繞自定義軸A-4轉動，轉動角度為Θ，切除DTM5上部的實體，則此時模型體積 為Ve ;坐標原點為爐底中點；
[0009] 設初始值Θmin= 〇，Θ_=A;其中A由轉爐尺寸參數(shù)確定；按以下流程計算臨界 傾動角β:
[0010] 3. 1)若Θmin〈Θmax，則將Θ賦值為θ= (Θmax+Θmin)/2,并計算Ve;否則， 轉入步驟3. 4);
[0011] 3. 2)若Ve〈Vy。，則將Θ賦值為Θ= 0max ;否則則將Θ賦值為θ=θπ?η;
[0012] 3. 3)若Θmax-Θmin<tolerence〇，轉入步驟 3. 4);否則轉入步驟 3. 1); tolerencee為自定義常量，tolerencee的取值大小決定該算法的復雜度和精確度，取值越 小，算法中迭代的次數(shù)越多，精度也越高；
[0013] 3.4)將臨界傾動角0賦值為0 = (0 11^+0 111；[11)/2，結束；
[0014] 4)在三維模型中，當α彡β時，計算在轉爐傾動過程中爐液高度h;所述爐液高 度為爐液平面與原點的距離，具體過程如下：
[0015] 以過原點的Χ0Ζ平面為DTM_0R面，DTM2為過原點的Υ0Ζ平面；平面DTM_0R與DTM2 隨α轉動，在三維空間中構造轉爐內腔模型，將與水平面（TOP)平行的DTM4平移h，切除其 上部實體，則剩余模型體積為Vh;
[0016] 設初始值hmin= 0,hmax=H，其中Η由轉爐尺寸參數(shù)確定；按以下流程計算爐液高 度h:
[0017] 4. 1)若hmin〈hmax，則將h賦值為h= (hmax+hmin)/2,并計算Vh;否則，轉入步驟 4. 4);
[0018] 4. 2)若Vh〈Vy。，則將h賦值為h=h_;否則將h賦值為h=h
[0019] 4· 3)若hmax-hmin<tolerence，轉入步驟 4· 4);否則轉入步驟 4· 1);tolerence為 自定義常量，tolerence的取值大小決定該算法的復雜度和精確度，取值越小，算法中迭代 的次數(shù)越多，精度也越高；
[0020] 4.4)將臨界傾動角β賦值為β= (h_+h_)/2,結束；
[0021] 5)根據(jù)α和h構造爐液的三維模型，通過二次開發(fā)接口得到爐液重心的橫坐標 xg，代入步驟1)中的公式中可獲得當α<β時的傾動力矩Mya;
[0022] 6)當β〈α彡A，此時滬液開始流出，液面與爐口保持水平，在此條件下h= h4 ·cosa+r4 ·sina;其中h4為爐體高度，r4為爐口半徑。
[0023] 根據(jù)α和h構造爐液的三維模型，通過二次開發(fā)接口得到爐液重心的橫坐標x# 爐液重量Gya，代入步驟1)中的公式可獲得當β〈α 時的傾動力矩Mya;
[0024] 7)計算轉爐傾動力矩，
[0025]
|式（2)式表示空爐力矩仏在 轉爐傾動過程中與傾動角度α存在正弦函數(shù)關系，心為空爐的重量，L為空爐重心到耳軸 線的距離；式（3)為摩擦力矩M"的計算公式，Gt為托圈重量，Gx為懸掛裝置重量，μ為流動 軸承軸摩擦系數(shù)，d為軸承直徑。
[0026] 本發(fā)明產生的有益效果是：
[0027] -、計算效率高，能夠保證精度。
[0028] 二、轉爐實現(xiàn)參數(shù)化造型，可以對不同的爐型進行計算。
[0029] 三、通過控制轉爐非尺寸參數(shù)（空爐、耐材、鐵水及爐渣的質量，預選耳軸的位 置），可對轉爐不同使用情況進行傾動力矩的計算。
【附圖說明】
[0030] 下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：
[0031]圖1是本發(fā)明實施例的轉爐轉動原理圖。
[0032]圖2是本發(fā)明實施例的臨界角計算流程圖。
[0033]圖3是本發(fā)明實施例的爐液高度計算流程圖。
【具體實施方式】
[0034] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限 定本發(fā)明。
[0035] -種轉爐傾動力矩的計算方法，包括以下步驟：
[0036] 步驟1轉爐傾動力矩計算有以下關系表達式 (1)式表示空爐力矩1在轉爐傾動過程中與傾動角度α存在正弦函數(shù)關系，Gk為空爐的重 量，L為空爐重心到耳軸線的距離。式（2)為爐液力矩My的計算公式，中GyS爐液的重量， Ly為力臂。式（3)為摩擦力矩M"的計算公式，Gt為托圈重量，Gx為懸掛裝置重量，μ為流 動軸承軸摩擦系數(shù)，d為軸