李珊珊

摘 要：主要分析了轉(zhuǎn)爐在負載狀態(tài)下彈簧板的應(yīng)力分布情況。根據(jù)測試數(shù)據(jù)可見，轉(zhuǎn)爐在負載狀態(tài)下可承受最大應(yīng)力的彈簧板，同時，可找到不同狀態(tài)下同一彈簧板的應(yīng)力集中區(qū)域。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；鋼液；彈簧板；耳軸

中圖分類號：TF748.2 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.094

本文主要分析了轉(zhuǎn)爐在正常負載狀態(tài)下彈簧板的應(yīng)力分布情況，從而找到轉(zhuǎn)爐在正常冶煉條件下彈簧板的薄弱部位。雖然采用轉(zhuǎn)爐裝球模擬實際冶煉的方法無法完美地分析正常冶煉條件下彈簧板的應(yīng)力分布情況，但可大致分析出彈簧板的應(yīng)力分布及其變化情況。

1 彈簧板應(yīng)力零點的確定

在裝球試驗中，由于鋼球無法真實地模擬鋼液的流動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐同一位置的鋼球重心不一致，使彈簧板的應(yīng)力產(chǎn)生差異，進而無法找到測點的應(yīng)力零點。因此，應(yīng)力變化的幅值范圍在試驗中有較大的參考意義。

2 彈簧板中點應(yīng)力隨傾動角度的變化規(guī)律

彈簧板中點應(yīng)力隨傾動角度的變化規(guī)律為：①鋼球在轉(zhuǎn)爐內(nèi)具有流動性，無法與真實的液體對比，彈簧板應(yīng)力在轉(zhuǎn)爐正、反向通過直立位置時存在明顯差異。②部分彈簧板居中測點的應(yīng)力曲線呈上凸形，主要承受拉應(yīng)力，其余彈簧板居中測點的應(yīng)力曲線呈下凹形，主要承受壓應(yīng)力。上述現(xiàn)象形成的原因是受到了耳軸扭矩的影響，因為耳軸扭矩作用在托圈上，彈簧板連接在托圈與爐體之間，以耳軸軸線為界，一邊承受壓應(yīng)力，另一邊承受拉應(yīng)力。此外，爐體本身的質(zhì)量會對彈簧板形成應(yīng)力，進而使各彈簧板呈不同的受力狀態(tài)。③不同彈簧板的居中測點應(yīng)力在不同階段的變化趨勢不同，比如在0°～100°范圍內(nèi)，有的彈簧板應(yīng)力增加，有的彈簧板應(yīng)力減小。從理論上講，以耳軸中心線為分界點，四塊彈簧板應(yīng)力的變化趨勢相同，另外四塊也相同，但4#彈簧板和8#彈簧板的應(yīng)力變化趨勢有差異。

3 不同彈簧板的中點應(yīng)力水平對比分析

在裝球質(zhì)量不同的情況下，各彈簧板的中點應(yīng)力不同。為了便于比較，在裝球質(zhì)量不同的情況下，設(shè)置了相同的彈簧板傾動角度，每塊彈簧板居中測點的應(yīng)力對比情況為：①在轉(zhuǎn)爐直立位置，應(yīng)力值在一定的范圍內(nèi)有所波動。上述現(xiàn)象的原因為轉(zhuǎn)爐內(nèi)裝的是鋼球，雖然轉(zhuǎn)爐直立時彈簧板的角度沒有變化，但在轉(zhuǎn)爐平穩(wěn)運行的過程中，鋼球的滾動會造成中點變化，進而使各彈簧板的應(yīng)力變化。②隨著裝球質(zhì)量的增加，多數(shù)彈簧板居中測點的應(yīng)力會增加。③各塊彈簧板的受力不均，其中，5#彈簧板的應(yīng)力較大，2#和7#彈簧板的應(yīng)力較小。④在該傾動角度范圍內(nèi)進行裝球試驗時，彈簧板中部的應(yīng)力幅值最大為19.7 MPa。

裝球質(zhì)量為310 t時各彈簧板中點應(yīng)力對比如圖1所示。

圖1 310 t裝球質(zhì)量時各彈簧板中點應(yīng)力對比

4 同一彈簧板上不同位置應(yīng)力水平的對比分析

在裝球試驗中，測試了7#彈簧板和8#彈簧板不同位置的應(yīng)力，結(jié)果如下：①彈簧板角部測點的應(yīng)力大于居中測點的應(yīng)力，7#彈簧板最大應(yīng)力集中系數(shù)為3.4，出現(xiàn)在裝球質(zhì)量為116 t的工況下；最小應(yīng)力集中系數(shù)為1.9.應(yīng)力集中系數(shù)出現(xiàn)最多的值圍為3.0.②角部與中部應(yīng)力的變化曲線基本相似，但存在一定的相位差。③在不同的裝球質(zhì)量下，7#彈簧板居中測點的應(yīng)力隨裝球質(zhì)量的增加而增大，7#彈簧板角部測點的應(yīng)力隨裝球質(zhì)量的增加未發(fā)生較大變化。④8#彈簧板居中測點的應(yīng)力只在前兩次裝球試驗時有效，且裝球質(zhì)量為210 t時的應(yīng)力波動范圍小于裝球質(zhì)量為116 t時的應(yīng)力波動范圍，信號異常。此外，8#彈簧板角部測點的應(yīng)力波動范圍稍有增加。⑤角部應(yīng)力幅值最大為50.9 MPa，出現(xiàn)在裝球質(zhì)量為364 t時的8#彈簧板。

5 總結(jié)

綜上所述，隨著負載的增大，各彈簧板所受應(yīng)力隨之增大，同時，各彈簧板受力不均，受力最大的彈簧板為5#，2#彈簧板所受的應(yīng)力最小。彈簧板中部的最大應(yīng)力值一般出現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐接近滿載狀態(tài)時；彈簧板角部應(yīng)力大于中部應(yīng)力，應(yīng)力最大值出現(xiàn)在滿載狀態(tài)。

〔編輯：張思楠〕