钢水包倾翻力矩的计算

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1、q秽佣翻力，，大连特殊钢47·专题研究·钢水包倾翻力矩的计算孙玉琢(设计院)1F761D1前言钢承包倾翻力矩的计算是钢水包设计过程中的一项重要内容。计算钢承包倾翻力矩的主要方法有：计算机法、切割法、公式法等。本文仅就如何利用公式法计算钢水包的倾翻力矩做简要介绍。2计算原则和步骤钢水包的倾翻力矩=M=M—M+M。+M皿M：空包力矩，即由包壳重量及耐火材料重量引起的顺翻力矩M。；钢水力矩，即由钢液及钢渣重量引起的顺翻力矩M：摩擦力矩，即由吊钩与耳轴之间的摩擦引起的力矩。其中；M=G：包壳、耐火材料、钢液及钢渣重量的总和D；耳轴直径；；摩擦系数。‘从

2、上述公式中很显然可班看出M与钢包各部分的重心位置无关。但是另外两项主要力矩，即空包力矩M和钢水力矩M。刚与各部分的重心位置有关。因此可说倾翻力矩计算的问题在很大程度上可以归结于重心位置计算的问题。所谓公式法计算钢水包的倾翻力矩，就是如何选用合适的或近似的公式计算出各部分的体积及重心位置，从而最终完成惯翻力矩的计算。2．1M的计算r0．．j481994年第3期空包力矩是由包壳及耐火材料重量引起的倾翻力矩。它的计算由两部分内容组成。一是重心的计算；二是力矩的计算。在锕水包惯翻过程中，由于包壳及耐火材料的几何形状不发生变化，因此它们的重心位置相对于本

3、体也不发生变化(但相对于所选定的座标系是变化的)。因此其要计算出各部分的体积和重心位置，则M的计算就很容易了。(1)重心的计算空包重心的计算也由两部分组成，即包壳重心的计算和耐火材料重，L-的计算。每一部分的计算可按以下公式进行：=·plx，-Fp24-⋯⋯+pnpipj-Fp2+⋯⋯+一塑一±!!±：：：：：：±，v：卸f+pl+Pz-}-⋯⋯+p式中；p，pz⋯⋯P是根据包壳结构或耐火材料的布置情况而计算出来的包壳各部分或耐火材料各部分的重量；X1，⋯“；yt，yz⋯⋯，分别是包壳各部分或耐火材料各部分豹重心在已选定座标系中相对于x轴和y轴

4、的座标；x、y分别是包壳各部分或耐火材料各部分合成后的重心在选定座标系中相对于x轴和y轴的座标。分别计算出包壳和耐火材料两部分的各自霞心后，仍利用上述公式求出合成后的空包重心。』一照：士堕：+ply堕蔓L。p十pH(2)力矩的计算空龟重心位置计算出来以后，则可根据在某一颤翻角度下重心相对于耳轴的力臂，最后计算出M。2．2M的计算钢水力矩是由钢液和钢渣重量引起的倾翻力矩。在实际计算中，钢渣重量可以忽略不计，或可以一并作为钢液重量进行计算。钢水力矩的计算是全部计算中最重要也是晟复杂圉i的一项。因为在倾翻过程中，随着倾翻角度的变化，钢液的几何形状和体

5、积不断地发生变化，因此其重心位置也在变化。如图l所示。钢水包熔池的几何形状是一个上口大下口小的倒圆台形，在倾翻过程中，当包底还完全被钢水爱盖时，整个钢液形成一个斜截圆台体。随着倾翻角度的增大，钢液不断地流出，包底开始裸露，这时包中的钢液成一不规则的马蹄形体。对于斜截圆台体和不规则的马蹄形体来说，找不到合适的计算其体积和重心的公式。这就给用公式法计算惯翻力矩带来困难。为了解决这一难题，可以设想把整个锕液看做一个圆柱体。其直径取为大口与小口直大连特殊钢49径的平均值。由于钢水包设计中，其锥度一般都很小(10往右)，因此这种假设是能够成立的。实际计算

6、结果也表明，由此而引起的误差是很小的。按照这种假设，钢包在顺翻过程中，当包底全部被钢水覆盖时，构成整个钢液体积的是一个斜截圆柱体，当包底露出时，整个钢掖是一个马蹄形体对于这两种几何形体都可以找到合适的公式进行体积和重心的计算。根据这一原则，下面分两种情况讨论M的计算(1)从开始倾翻到包底还未露出以前。如图2所示原钢液上口直径为。，下口直径为：，高为h。当倾翻角度为n时，整个钢液形成一个斜截圆柱体，其长边高度与短边高度分别为h：和hi,其半径R一，A为耳轴位置分别按以下公式计算其积V和重心位置G(x，y)。v=f～R(hz—h。)一ly一+图2如

7、前所述，钢液体积V和重心位置计算出来后，再利用三角函效关系，计算出G(x，y)相对于耳轴的力臂，则M就可以计算出来了(2)当倾翻到包底局部裸露时，如图3所示。图中A点为耳轴位置。设此时倾翱角为，包底已局部露出，包中的钢液成一马蹄形体。从包底处截开，在截面图A—A中可以看出液面角为2鼽。此时马蹄形体钢液的体积V：V=R。(3

8、n吼一{sin啦一啦c0s甲2)tgal重心位置{G(x，Y)fx。一({一{s．m2+s．m4)tgaIy一Vr8+{~zcos2一{g{n2一壶sin4％)tg需要注意的是上述计算出来的x与Y。是相对于座标系x一o一y。

9、的，其座标原点O-是钢液面与钢水包轴向中心线的交点。另外，关于X与Y正负的确定t由座标原点o，竖直向上Y值为负，向下Y，为正值；由O水平向右X。为正值