计算炉液重心及倾动力矩的原理和数学模型.doc

计算炉液重心及倾动力矩的原理和数学模型1.冶金工程对炉型的要求采用本计算方法只要具有球缺底、一个锥台为下腰、一个锥台为口、中间为直筒腰的转炉(如图4-1-64)，或其它旋转体的容器均可进行计算。至于冶金工程球缺底、直筒腰、锥台帽的炉型，甚至盛钢桶那样的平底、直筒腰的容器都不过是它的特例。总之凡是对称回转体盛液容器都可进行计算。2. 计算原理和数学模型 在倾动力矩计算中，炉液力矩计算最为繁琐，因在炉子倾动过程中，炉液的形状和重心都在变化，不能用初等函数简单计算，而用手工计算不仅费时而精度也较差，采用电算不仅速度快精度也高。这里将炉液视为铁渣混合的单一炉液，在炉子倾动角度为!时，液面位置如图4-1-64，液面最高点为Z，今用垂直于旋转中心线(即Y轴）的平面切割炉液，其切割断面的形状成弓形、圆缺或圆形断面，然后计算出每个切割断面的对应半径R、弓高E和张角最后进行数值积分。在倾动力矩计算中，炉液力矩计算最为繁琐，因在炉子倾动过程中，炉液的形状和重心都在变化，不能用初等函数简单计算，而用手工计算不仅费时而精度也较差，采用电算不仅速度快精度也高。转炉在冶炼过程中，由于炉衬被浸蚀，Mk减小，但炉墙的浸蚀比炉底大得多，老炉重心下降。由于老炉铁水装入量增加，因此老炉合成力矩要大于新炉。但由于冶炼的强化，在炉役后期，炉口结渣量增大，空炉重心上移，有可能出现老炉的倾动力矩小于新炉的数值，甚至出现全负力矩的情况。因此在绘制倾动力矩曲线时，对炉口结渣要特别给予注意。耳轴位置在纵向的变化，对倾动力矩有强烈地影响，随着耳轴位置的上移，倾动力矩的波峰值和波谷值都上移，波峰值要增大，而波谷值可能由负值变为正值。当耳轴位置下降时与上述相反。炉体通过联接装置支承在托圈上，由于炉体很重，且在工作中应能在360。任意倾转，因此对联接装置应具有以下性能:一方面炉体能牢靠地固定在托圈上，任意倾转而不应产生任何横向或纵向窜动；另一方面又能适应炉壳和托圈热膨胀，在炉体的径向和轴向产生相对位移时所具有的补偿能力，以免造成炉壳或托圈由于挤压而产生严重变形和破坏。这些是设计联接装置时必须考虑的。图4-1-64计算用炉型图(1)切割断面半径R计算公式。：