转炉重心与倾动力矩动态仿真研究

摘要

氧气顶吹转炉设备在现代炼钢设备中已经占很大比例,随着氧气转炉向大吨位大规模的趋势发展,对氧气转炉设备的要求也逐渐提高。转炉在倾动过程中的特点是低速重载,所以转炉在生产过程中要求安全平稳。转炉的倾动力矩对转炉的倾动过程的平稳性有很大影响,所以在转炉的设计过程中必须计算转炉的倾动力矩,并确定转炉的最佳耳轴位置。传统计算转炉倾动力矩一般是对转炉进行手工计算,但是手工存在计算效率低和精确度不足的缺点。计算机模拟计算依靠三维仿真软件与计算软件大大减少了计算倾动力矩是的工作量并提高了计算精度,但是其缺点是对具体转炉模型进行建模,因此建模过程复杂,且只能对一种特定模型进行计算,通用性不好。
　　本课题主要以手工计算为基础,再对转炉重心与倾动力矩动态模型进行仿真研究,利用其结果与动态模拟仿真结果作对比,进行误差分析,修正手算模型结果,建立参数驱动的转炉数学计算通用模型,并进行可视化编程计算界面。具体研究内容如下:
　　(1)按120t转炉算例的设计尺寸对转炉炉体进行体积、重量、重心及空炉重心的计算;对炉液在不同倾动角度下的液面、体积、重量、重心及炉液力矩进行计算;按未出钢的情况下计算转炉的摩擦力矩;合成转炉的倾动力矩。
　　(2)计算最佳耳轴位置。
　　(3)对转炉进行二维绘制;应用SolidWorks对转炉进行三维建模,并对转炉进行三维动态模拟仿真。将模拟结果进行处理,对比手算进行误差分析,确定误差影响范围,找出误差原因,修正手算数学模型误差。
　　(4)利用修正后的手算数学方法建立数学模型,并利用VB软件将数学模型作为计算基础,进行参数驱动的通用模型视窗化编程,得到大型转炉倾动力矩及最佳耳轴位置的通用计算程序。以120t转炉作为具体算例,将炉体尺寸参数及其他工艺参数代入程序,得到转炉的和倾动力矩及最佳耳轴位置,与模拟仿真结果进行误差分析,以验证模型的实用性。

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1绪论

1.1课题研究背景

1.2课题的目的和意义

1.3课题的研究内容

2 120吨转炉算例倾动力矩计算

2.1 空炉重心计算

2.2 炉液力矩计算

2.3 摩擦力矩计算

2.4 转炉倾动力矩合成

2.5 最佳耳轴位置的选择

2.6 本章小结

3 120吨转炉算例几何实体建模

3.1 二维炉体绘制

3.2 三维炉体建模

3.3 三维模拟

3.4 三维仿真

3.5 手算与模拟算法的误差比较分析

3.6 本章小结

4 大型转炉通用计算模型与VB可视化程序的编制

4.1 数学计算模型建立

4.2 可视化计算程序的编制

4.3计算模型的误差比较

4.4 本章小结

结论

参考文献

附录（大型转炉通用计算可视化程序主程序）

在学研究成果

致谢