CN201864743U - 球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种转炉托圈与炉壳的连接装置。球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置，它由3个连接单元组成；其特征在于：每一连接单元包括悬盘、大耳座、支承轴、滑动套、球铰轴承；悬盘由焊接在炉壳上的支承圈和沿支承圈圆周放射状布置的筋板组成，筋板分别与支承圈、炉壳焊接；大耳座位于托圈的下方，大耳座与托圈固定连接，大耳座上设有滑动套通孔，滑动套位于滑动套通孔内，支承轴的外端部与滑动套固定，支承轴的内端部为轴肩，支承轴的内部与球铰轴承的内圈固定连接，球铰轴承位于轴肩的外侧；球铰轴承的外圈与支承圈固定。该连接装置具有结构简单可靠、炉壳承载静定、可有效改善受力状况的特点。

Description

球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置

技术领域

本实用新型涉及一种转炉托圈与炉壳的连接装置，应用于转炉炼钢设备技术领域，或其它类似冶炼炉的工艺需求。

背景技术

转炉炉壳和托圈的连接装置是转炉设备的重要部件，通过它托圈才能带动炉壳转动来完成炼钢过程中的装料、取样、测温、出渣及出钢等操作。所以连接装置应能保证转炉在任何倾动位置时，都能将炉壳负荷传递到托圈上面，并保持炉壳在托圈中的正确位置，同时能适应炉壳在轴向和径向的胀、缩，而不产生晃动，并将炉壳负荷均匀地分布在托圈上，对炉壳的强度与变形的影响减小到最低限度。当炉壳和托圈变形时，在连接装置中还可能引起载荷的重新分布，造成局部过载，连接装置也要能避免这种变形和破坏。连接装置还应便于安装、加工，具有高的可靠性、维护性和安全性。在炼钢设备的发展过程中，国际国内开发了很多炉壳与托圈的连接装置。在大型转炉上目前较常用的有日本开发的三点球铰螺栓连接装置、奥钢联球铰二力杆VAI-CON LINK连接装置、SMS-Demag弹簧薄带连接装置等。

1、三点球铰螺栓连接装置：日本的三点球铰螺栓连接装置的连接件布置在托圈上方，采用带球面垫圈的自调螺栓将炉壳与托圈连接在一起，三个螺栓在圆周上呈120度布置，炉壳的垂直重量由三个点来支承。在托圈的上部有三组卡板，下部有四组卡板。当炉壳产生热胀冷缩位移时，自调螺栓本身倾斜并靠其球面垫圈自动调位，使炉壳中心位置保持不变，七组卡板除可使转炉中心位置保持不变外，当转炉倾动到水平位置时，也可以把转炉的负荷传给托圈。这种连接装置的卡板结构，使用中存在限制炉壳相对托圈的胀缩的情况，且球铰连接处零件较多，易产生腐蚀，使炉壳倾转时产生晃动，甚至还发生球铰螺栓断裂、球面垫圈被压溃的事故。另外，布置在托圈上部的球铰螺栓连接装置不仅不利于上部裙板的布置，而且抬高了转炉重心，实际使用时需要在炉底设置配重块。

2、奥钢联球铰二力杆VAI-CON LINK连接装置(专利申请号：ZL93117357.4)：该连接装置是在托圈与炉壳间设置了3根垂直、3根(或2根)水平的球铰二力杆，将炉壳和托圈以静定(自由度为0)的方式连接于一体，设计巧妙完美，是目前应用最为广泛的连接方式。但因专利的限制，国内引进造价太高。另外，该连接装置使用的球铰轴承太多，机加工件、装配要求也较高。

3、SMS-Demag弹簧薄带连接装置：该连接装置是在炉壳的下部设置了8组弹簧薄带，将炉壳以“托笼”的型式与托圈牢固的连接于一体，为避免弹簧薄带受压失稳，在托圈上方设置了两组卡板。该连接方式结构简单、实用，但炉壳与托圈之间为过约束，炉壳的热膨胀受到了一些限制，易产生额外的附加应力。弹簧薄带板的材质要求很高，目前只能从美国进口。另外，该连接方式的连接点过多，安装难度较大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置，该连接装置具有结构简单可靠、炉壳承载静定、可有效改善受力状况的特点。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置，它由3个连接单元组成；其特征在于：每一连接单元包括悬盘、大耳座、支承轴、滑动套、球铰轴承；悬盘由焊接在炉壳上的支承圈和沿支承圈圆周放射状布置的筋板组成，筋板分别与支承圈、炉壳焊接；大耳座位于托圈的下方，大耳座与托圈固定连接，大耳座上设有滑动套通孔，滑动套位于滑动套通孔内(滑动套能在大耳座内沿轴向自由滑动)，支承轴的外端部与滑动套固定，支承轴的内端部为轴肩，支承轴的内部与球铰轴承的内圈固定连接，球铰轴承位于轴肩的外侧；球铰轴承的外圈与支承圈固定。

所述的3个连接单元中的一个连接单元设置在转炉非传动侧托圈的正下方，另外两个连接单元以90度夹角沿耳轴轴心线对称的方式布置在传动侧托圈的下方。

球铰滑杆型转炉托圈与炉壳连接装置其最佳实施方式(不排除其它组合布置方式)是使用3个连接单元(三组球铰滑杆连接单元)置以沿耳轴对称(135°+90°+135°)的方式将炉壳与托圈牢固的连接于一体，其连接自由度等于0，整体上把炉壳约束住，对每个连接点局部又能够让炉壳自由膨胀，结构简单巧妙。

从机械原理上分析，对于三点连接的组装型式，该机构有4个构件，3个球铰副，3个两级滑动副，每个滑杆还有一个绕自身轴线转动的局部自由度，于是，炉壳的自由度F＝4×6-3×3-3×4-3×1＝0，显然这种连接的机械原理设计是非常好的。

本实用新型的球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置是与现有的“三点球铰螺栓连接”、“奥钢联球铰二力杆连接”、“SMS-Demag弹簧薄带连接”等连接装置完全不同的一种新型连接装置，它利用三点静定结构完成了炉壳与托圈的支承连接，没有其它额外的辅助支承点，结构非常简单，连接零件少，可靠性高，且能适应炉壳的自由胀缩，同时该连接装置完全布置在托圈的下部。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型与现有的球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置的区别在于：布置方式不同，本实用新型的这两种布置方式在转炉转至轴线水平时连接装置的受力较现有的好很多；

2、本实用新型的连接装置的滑动套设计成很厚(与现有的连接装置相比)的结构，把滑动套与支承轴固定，让滑动套在大耳座内滑动。而现有的连接装置是支承轴在滑动套内滑动，也就是滑动的位置不同。本实用新型这样做的好处是滑动套与悬盘的支承圈之间不必留空间来适应炉壳的膨胀，当炉壳膨胀时，滑动套向外滑动，悬盘的支承圈可钻入大耳座的大孔(滑动套通孔)内，这就大大减小了该连接装置的悬臂距离，有效改善受力状况。

3、由于大耳座的大孔很大，这样安装球铰轴承和支承轴就很方便，所以取消了现有的连接装置在支承圈内支承轴上的轴端压板和安装长螺栓，而用轴肩取代，结构简单，且轴肩的安全性高；

4、连接单元的结构比现有的连接装置紧凑，可完全安装在托圈的下方，这有利于转炉外罩的设计。

5、仅用了3个连接单元(三组球铰滑杆连接单元)就完成了炉壳与托圈的连接，结构非常简单可靠；

6、炉壳的自由度等于零，属静定结构，无附加应力，炉壳承载静定；

7、炉壳可完全自由膨胀和局部变形，不产出附加应力；

8、连接装置免维护，即使随着炉壳变形的增大以及蠕变的累积，该连接装置仍然能保持良好的连接特性，无需维护；

9、连接装置全部设置在托圈的下方，实现全下部吊挂，这易于实现全正力矩设计，无需在炉壳底部加配重块；

10、托圈上部没有辅助支承点，炉体上部罩裙简单，倾角大，易于炉渣滑落；

11、与现公知的转炉连接装置相比，该连接装置重量轻，投资低廉，仅使用了三个球铰轴承；

12、安装简单，连接装置全部设置在托圈的下部，托圈可从上部套装到炉壳上，这与那些托圈上部和下部都设置了连接的方式相比，其安装要简单得多。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的仰视图；

图3为图2中沿A-A线的剖视图；

图4为图3中I局部放大图；

图5为本实用新型的轴侧视图；

图6为本实用新型的机械原理图；

图7为本实用新型的另一种应用布置图；

图中件号：1-炉壳、2-托圈、3-第一连接单元、4-第二连接单元、5-第三连接单元、6-传动端耳轴、7-支承耳轴、8-大耳座、9-支承轴、10-滑动套、11-压盖、12-支承圈、13-筋板、14-轴肩、15-球铰轴承、16-通风大孔、17-轴端板、18-密封圈、19-出钢口。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置，它由3个连接单元组成(即第一连接单元3、第二连接单元4、第三连接单元5)；其中一个连接单元(即第二连接单元4)设置在转炉非传动侧托圈的正下方(第二连接单元4位于支承耳轴7的下方)，另外两个连接单元(即第一连接单元3与第三连接单元5成90度夹角)以90度夹角沿耳轴轴心线(传动端耳轴6和支承耳轴7的轴心线)对称的方式布置在传动侧托圈的下方，这样三个连接单元以沿耳轴对称(135°+90°+135°)的方式将炉壳和托圈连接成一体。

每一连接单元包括悬盘、大耳座8、支承轴9、滑动套10、压盖11、球铰轴承15、轴端板17、密封圈18；悬盘由焊接在炉壳1上的支承圈12和沿支承圈12圆周放射状布置的筋板13组成，筋板13分别与支承圈12、炉壳1焊接(起加固作用)；

大耳座8位于托圈2的下方，大耳座8与托圈2固定连接(如焊接)，大耳座8上设有滑动套通孔，滑动套10位于滑动套通孔内(滑动套10能在大耳座8内沿轴向自由滑动)，支承轴9的外端部与滑动套10固定连接{固定连接为：支承轴9的外部穿入滑动套10内(远离炉壳1的一端为外端，靠近炉壳1的一端为内端)，支承轴9的外侧设有轴端板17，且轴端板17位于滑动套10的外侧，轴端板17由螺杆与支承轴9固定连接}，支承轴9的内端部为轴肩14(相当于挡块)，支承轴9的内部与球铰轴承15的内圈固定连接(球铰轴承15的内圈套装在支承轴9的内部)，球铰轴承15位于轴肩14的外侧；球铰轴承15的外圈与支承圈12固定连接(由压盖11压紧固定。球铰轴承15的外侧设有压盖11，且压盖11位于滑动套10的内侧，压盖11套在支承轴9上，压盖11由螺杆与支承圈12固定连接)。

压盖11与支承轴9之间设有密封圈18。支承轴9上设有通风大孔16。

支承轴一端通过球铰轴承以球铰副与炉壳铰接，炉壳在该铰接点可任意转动；支承轴另一端通过滑动套以滑动副与托圈滑动连接，以适应炉壳的热膨胀运动。

球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置从机械原理上看每个连接单元是以典型的球铰滑杆机构将炉壳连接在托圈上，并以两级约束副约束炉壳，三点共约束炉壳的六个自由度，使得炉壳与托圈构成一个静定结构，有效避免炉壳受到额外的附加载荷，同时每个连接单元处炉壳能自由转动和膨胀，以适应炉壳的热胀和局部变形。

倾动式转炉含有一个托圈2、传动端耳轴6和支承耳轴7(两个承重耳轴)，托圈2环绕在转炉炉壳1的周围且与炉壳相隔一定距离，两个承重耳轴设置在径向上互相相对的位置上，转炉炉壳1由3个连接单元支承在托圈2上。

实施例2：

如图7所示，所述的3个连接单元中的两个连接单元(即第一连接单元3、第二连接单元4)设置在转炉耳轴与托圈连接处的托圈的下方(第一连接单元3位于传动端耳轴6的下方，第二连接单元4位于支承耳轴7的下方)，另外一个连接单元(第三连接单元5)与耳轴轴心线垂直的方式布置在传动侧托圈的下方，且另外一个连接单元位于炉壳1的出钢口19的对侧。

Claims (3)

1.球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置，它由3个连接单元组成；其特征在于：每一连接单元包括悬盘、大耳座(8)、支承轴(9)、滑动套(10)、球铰轴承(15)；悬盘由焊接在炉壳(1)上的支承圈(12)和沿支承圈(12)圆周放射状布置的筋板(13)组成，筋板(13)分别与支承圈(12)、炉壳(1)焊接；大耳座(8)位于托圈(2)的下方，大耳座(8)与托圈(2)固定连接，大耳座(8)上设有滑动套通孔，滑动套(10)位于滑动套通孔内，支承轴(9)的外端部与滑动套(10)固定，支承轴(9)的内端部为轴肩(14)，支承轴(9)的内部与球铰轴承(15)的内圈固定连接，球铰轴承(15)位于轴肩(14)的外侧；球铰轴承(15)的外圈与支承圈(12)固定。

2.根据权利要求1所述的球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于：所述的3个连接单元中的一个连接单元设置在转炉非传动侧托圈的正下方，另外两个连接单元以90度夹角沿耳轴轴心线对称的方式布置在传动侧托圈的下方。

3.根据权利要求1所述的球铰滑杆型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于：所述的3个连接单元中的两个连接单元设置在转炉耳轴与托圈连接处的托圈的下方，另外一个连接单元以与耳轴轴心线垂直的方式布置在托圈的下方，且另外一个连接单元位于炉壳的出钢口的对侧。

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