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1、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页 RH真空处理顶枪升降及旋转机构设计摘要RH真空处理是提高钢水质量的方法之一，它是由德国鲁尔钢公司与真空泵厂家赫拉乌斯公司共同设计的。顶枪机构是其中非常重要的一部分。通过顶枪除碳、除磷、脱氧、脱硫、去除夹杂物。可使钢水质量得到有效的提高。顶枪在工作中需要完成升降和旋转两个动作，升降运动的目的是使插入钢水中的枪体离开真空室,而旋转运动的目的是使枪体离开工作位，以便维修、检查炼钢设备。在本次设计中顶枪升降动作是通过齿轮蜗杆减速器减速加链传动机构实现的,旋转动作通过液压传动来实现。 通过对该升降及旋转机构的设计，加深对炼钢设备的进一步了解与认识，同时熟练掌
2、握运用齿轮传动、蜗杆传动、链传动等机构的设计方法，树立起严谨的设计理念，从而达到综合训练的目的，为将来走向工作岗位打下坚实的基础。 关键词：RH真空氧枪； 升降机构； 旋转机构RH vacuum Top Gun movements and institutions designed rotaryAbstractRH vacuum processing is to improve the quality of molten steel one of the ways, it is from Germanys Ruhr steel company and the vacuum pump manuf
3、acturers Helawusi jointly designed. Top Gun institutions is one very important part. In addition to the gun through the roof of carbon, phosphorus, deoxy, desulfurization, the removal of inclusion. The quality of molten steel can be effectively improved. Top guns in their work to be done movements a
4、nd rotating the two movements, movements of the movement to make molten steel inserted in the left chamber of the gun, and rotating the purpose is to leave the guns of work stations, for maintenance, inspection steel-making equipment . In the design of top-gun action movements through the worm gear
5、reducer slowdown and chain drive mechanism to achieve, through hydraulic rotary action to achieve.Rotating through the movements and the design, deepen their understanding of the steel-making equipment to further understanding and awareness, and mastering the use gear transmission, the worm transmis
6、sion, such as the chain drive design and establish strict design concept to achieve comprehensive training The purpose, to work for the future and lay a solid foundation. Keywords: Vacuum lance RH； Body movements； Rotating bodies目录摘要IAbstractII1. 绪 论11.1 RH法介绍11.2 RH真空处理装置的特点31.3真空处理设备的工作原理31.4顶枪控制的
7、方法41.5本课题研究的主要内容42.总体方案设计52.1从运动状态角度分析62.2从加工角度分析62.3从经济角度分析73.电动机的选择与计算83.1计算电动机功率83.2选择电动机型号84.传动比的分配及各轴动力参数计算104.1传动比的分配104.2从电动机开始计算各轴运动及动力参数105. 传动系统设计135.1链传动的设计计算135.2减速器设计计算155.2.1选择减速器155.2.2斜齿圆柱齿轮传动设计155.2.3普通圆柱蜗杆传动设计225.3选择联轴器275.3.1输入轴联轴器选择275.3.2输出轴联轴器选择285.4选择液压缸286.主要零件强度校核计算306.1输出轴键
8、的连接强度校核306.1.1蜗轮键的校核306.1.2联轴器键的校核306.2轴承与轴的校核316.2.1轴承的寿命验算326.2.2轴的强度校核347.顶枪冷却水控制与安全策略407.1 顶枪冷却水控制407.2 顶枪安全控制策略418.设备可靠性与经济评价428.1机械有效度计算428.2预测投资回收期42结 束 语44致 谢45参考文献46 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 1. 绪 论1.1 RH法介绍随着科学技术的进步和我国工业的飞速发展，人们对钢铁的性能和质量有了更高的要求。炉外精练是炼钢过程中提高钢水质量的一项必不可少的环节。所谓炉外精炼就是把转炉或电炉中所炼的钢水移到另一
9、个容器中进行精炼的过程。也叫二次炼钢或钢包精炼。炉外精炼把传统炼钢分成两步，第一步叫初炼，在氧化性气氛下进行炉料的溶化、脱磷、脱碳和主合金化；第二步叫精炼，在真空、惰性气氛或可控气氛下进行脱氧、脱硫、去除夹杂、夹杂物变性、微调成分、控制钢水温度等。可实现提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本RH真空精炼技术产生于50年代末期。在近30年的时间里,RH的功能和精炼的钢种范围不断扩大,发展成为多功能真空精炼技术,在炉外精炼中占主导地位。至今,全世界已有100余台。在西欧、日本、美国得到普遍推广,仅日本就有40余台,1989年日本转炉钢真空精炼率达56.5%,新日铁大分厂、川崎制铁水
10、岛厂已全量进行RH真空精炼。实践证明,RH真空精炼技术是提高产品质量,降低成本,扩大品种,提高炼钢生产能力,保证连铸顺行,实现全连铸,优化炼钢生产工艺的重要手段。 到1992年止,我国只有10台RH设备(其中3台在机电部机械厂),除宝钢RHOB和武钢2号RH设备水平较高外,其余的水平较低,功能有限。 从钢铁工业发展来看,炉外精炼已成为炼钢生产不可缺少的重要工序,铁水预处理转炉复合吹炼RH精炼(炉外精炼)连铸是现代炼钢厂的最佳工艺流程。而我国RH普及率很低,1990年全国冶金系统不包括吹氩、喂丝的钢水精炼比为2.68%,其中电炉钢3.6%,转炉、平炉钢精炼比2.49%,真空精炼比仅1.99%。预
11、计未来510年里,将有710家企业采用RH真空精炼技术。RH法钢水处理炉外精炼，通常在炼钢工业中使用两种真空循环脱气法，单连通管法或称DH工艺及双连通管法或称RH工艺。其中RH工艺是较为常见的方法。RH法是德国鲁尔钢（Ruhrstahl）公司和真空泵厂家赫拉乌斯（Heraeus）公司共同设计的。根据铅和汞做模拟实验，确认了技术的可能性之后，继而发展起来的，随着RH真空精炼的实践RH真空精炼技术的发展， RH真空处理装置既是转炉充分发挥效率的可靠保证，又为连铸提供优质钢水。稳定连铸生产工艺条件的重要手段，同时转炉与连铸之间起着重要的缓冲作用。它的冶金功能得到了充分的发展，扩展到了十余项冶金功能。
12、炉外精炼的种类很多，大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同，又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等在炉外精炼中，基础自动化的功能大致包括以下几个部分：（1） 数据采集，包括炉外精炼工艺过程的主要参数的检测。（2） 自动控制，即炉外精炼工艺过程中，主要工艺参数的自动控制以达到炉外精炼最终目标。 （3） 电气传动顺序控制，即对炉外精炼所有的电气设备按工艺所要求的顺序进行控制、联锁。起停。（4） 故障报警，包括工艺过程参数的超报警，以及电气，仪表，设备本身的故障报警而这些报警又分成轻、中、重三度报警。（5） 数据处理，对精炼过程中所采集的数据进行处理和存储，以供控制
13、、显示和打印用，主要处理包括差压、流量的开方、温度压力补正等运算，消耗按班、日、月的累计计算以及历史数据的存储趋势记录等一糸列的运算显示。（6） 在精炼过程中接受上位机的设定值进行SPC（设定值控制），包括数学模型设定以及人工智能如模糊控制，神经元网络等指令并进行控制。（7） 画面显示，包括CRT上显示工艺流程画面操作画面、工艺参数趋势曲线、历史数据、图形画面等。（8） 数据记录，包括班报、日报、月报记录以及专门的报表如合金投入量、喂丝重量等。（9） 数据通迅、包括PLC之间，PLC和DCS之间，上下位机之间通迅。虽然炉外精炼有许多不同的工艺流程，但上述功能都是一样的。目前国内外RH真空处理都
14、向插入管长寿命化、处理功能多样化、处理连续化、生产过程控制全自动化方向发展。主要目标就是要降低生产成本，稳定和优化冶金生产工艺操作，提高产品产量的质量。由于自动化及计算机应用不仅节省人力，更重要的是能把工艺参数严格控制在规定值范围之内，监控生产过程，优化工艺过程，缩短处理时间，达到高产、优质、节能降耗以及降低成本。而且能生产过去不能生产的产品，故自动化及计算机应用不仅是工业现代化的标志，而且是生产必需和关键的环节，因此世界各国都努力发展工业自动化。到目前为止，工业自动化发展到了多级计算机自动化系统。1.2 RH真空处理装置的特点（1） 真空室采用双室平移交替式，钢包采用钢包车运送和液压顶升方式
15、。（2） 设有贮料能力大，数量足够的高位料仓，以满足多钢种的要求和今后的发展。铁合金称量和加料系统设有精调与细调，以确保合金化的精度和速度。（3） 采用大抽气能力的确蒸汽喷射真空泵，装备有真空自动控制系统和高压水清洗装置。（4） 采用地下皮带运输机和垂直皮带运输机相结合的方式把铁合金由地面运送到高位贮料仓，占地面积少。（5） 预留RH顶吹氧枪位置，在未装氧枪前，装备真空室煤气加热系统和石墨棒直流电加热系统，以提高内衬温度并防止内衬结瘤。（6） 装备包括全自动喷补机，真空室部件更换和平共处五项原则维修设备，以缩短辅助作业时间。（7） 设有铁合金上料及称量时的收尘装置。1.3真空处理设备的工作原理真空处理主设备主要由真空室、真空室加热设备、升降设备和旋转设备、合金加料设备、真空泵系统和电气设备以及测量控
