李珊珊++郑琳++刘瑞林

摘 要：以300 t转炉为研究对象，采用一种倾动力矩测试的分析方法，研究了在不同工况下转炉倾动力矩随转炉倾动角度、速度的变化规律，以及在不同角度时力矩载荷的变化情况，以期为耳轴倾动力矩和扭力杆力矩的研究提供依据。

关键词：转炉；耳轴；扭力杆；倾动力矩

中图分类号：TF748.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.109

我国某大型钢铁厂的300 t转炉是我国自行设计、制造和安装的大型转炉，其倾动装置型式为四点啮合全悬挂式。由于转炉炉体庞大，转炉倾动过程中不仅存在较大的静力矩，而且在起制动、加废钢、兑铁水和刮渣等过程中存在很大的冲击力。由此可见，倾动系统的正常、可靠工作是整个转炉系统长期、安全、稳定运行的保障。因此，在正常生产中倾动系统的实际受载状态和倾动系统所能提供的极限载荷是相关生产人员应关注的问题。

研究实际生产中转炉倾动系统的载荷主要有理论计算和实际测试两种方法。其中，理论计算是转炉设计过程中的重要环节，对托圈位置的确定、倾动机构电机的选型、结构尺寸的确定等具有重要意义。但由于实际生产中炉衬会被腐蚀，使炉型具有不确定性，加之存在炉口挂渣等不确定因素，导致准确计算实际生产中的倾动力矩几乎是不可能的。此外，转炉倾动系统采用点动工作方式，其极限载荷一般表现为冲击载荷，但无法通过简单的理论分析得出冲击载荷。因此，要想准确把握实际生产中转炉倾动系统的载荷水平，现场实测是不可或缺的环节。

为了保证投产时倾动装置可正常运行，避免炉内装入钢水后无法倾动的现象出现，转炉投产前一般要进行倾动系统的有载试验——装球试验。装球试验需要在没有炉衬的情况下进行，炉内钢球的重心与耳轴轴线的距离会比有炉衬时更远，所以，装球试验时会产生更大的倾动载荷。因此，装球试验是直接考研倾动系统极限载荷水平的手段。

1 倾动力矩的测试原理

力能参数包括耳轴倾动力矩、扭力杆倾动力矩和相应的冲击载荷。测试均采用在轴表面焊接电阻应变片的方式进行。焊接电阻应变片采用全桥的方式，扭转应变信号通过应变仪和信号接口箱后进入计算机采样记录。同时，为了获得倾动力矩与转角、转速的关系，从转炉控制系统引入了倾角和转速的电信号。

2 倾动力矩的测点布置和工况

转炉倾动力矩测试的测点布置在了倾动系统耳轴位置处，扭力杆力矩测试的测点直接布置在了扭力杆的中部位置。对于转炉测试的倾动力矩部分，进行了空炉运行试验和装球试验。

3 典型曲线

为了从总体上分析转炉力矩测试信号的分布情况，以本厂某一转炉空炉状态下测得的转炉各个信号为基础，对转炉测试信号进行了总体分析和描述。图1为空炉摇炉实验状态过程中典型的测试信号。

以上测试信号对应的实际物理过程和炉口位置为：转炉炉口自正对下方开始从出钢侧摇至直立状态，再从直立状态向出渣侧摇至炉口向下状态，循环往复，形成完整的转动周期。值得注意以下2点：①力矩的正负。所有使转炉回复直立状态的

力矩为正，最大正力矩水平即最大放炉力矩水平；使转炉偏离直立状态的力矩为负，最大负力矩水平即为最大抬炉力矩水平。②为了便于区别钢与倒渣过程的角度信号，规定转炉向出钢侧运动时的倾角为正，向出渣侧倾动时的倾动角度为负。

图1倾动力矩测试典型信号

4 结论

综上所述，在一个完整转动周期范围内无重心径向偏移和摩擦力矩理想的状态下，耳轴扭矩信号应为2个标准的正弦曲线，但现场实测后发现，耳轴扭矩信号的曲线与正弦曲线有较大的相位差，证明转炉在此状态下重心存在较大的径向偏移；在转动全周期过程中，出钢侧摇上与出钢侧摇下、出渣侧摇上与出渣侧摇下均存在一定的差值，因此，转炉在转动过程中有摩擦力矩存在；耳轴扭矩与扭力杆扭矩在形态上一致，证明转炉转动过程中的扭矩大部分成功传递给了扭力杆；空炉状态下转炉转动过程中接近直立状态的炉口向下、向上位置附近均发生了转动速度的浮动，且体现在了扭矩的测试信号中，进而引发了较大的动载荷。

〔编辑：张思楠〕