CN214937612U - 转炉自适应吊挂结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转炉自适应吊挂结构，包括连接托圈环体下缘和转炉下半炉体的垂直连杆机构，还包括连接托圈环体上缘与转炉上半炉体上的水平连杆机构，水平连杆机构处于垂直连杆机构的上方，以托圈环体上耳轴轴线和托圈环体轴线所在平面为第一基准面，每组垂直连杆机构自身对称中心处于第一夹角辐射的区域内，形成第一夹角两平面均与托圈环体轴线重合，且两平面分别与第一基准面形成15°和50°夹角。本实用新型吊挂结构，使得转炉倾动无异响，运行更平稳，不仅消除了超静定过约束问题，还有利于转炉悬挂连杆机构自适应工况，提高了吊挂机构使用寿命，使设备长期免维护，实现连杆机构主要零件互换，减少设备备件和设备维护工作量。

Description

转炉自适应吊挂结构

技术领域

本实用新型涉及冶金领域，具体涉及一种转炉自适应吊挂结构。

背景技术

悬挂系统是转炉关键部件之一，在实践中，悬挂系统中的托圈通过不同类型的吊挂结构定位在炉体外，实现对炉体的支撑。工作时，通过向托圈的耳轴施加倾动力矩，使力矩从托圈传递至炉体，同时，托圈吸收炉体由于温度变化而产生的各种应力及形态变化。

但是，转炉下悬挂支撑系统的技术难点是转炉处于非垂直工作姿态时的水平支撑，特别是连杆机构水平支撑结构和布置与转炉运行，尤其是转炉吨位较大时对设备运行安全和运行品质(转炉倾动是否平稳，有无冲击，振动，磨损和异响，以及转炉设备安全裕度等)有直接影响，而连杆机构水平支撑核心技术思路就是连杆机构所设置的数量和在转炉设备上所布置的位置。

理论分析和工程实践证明，无论采用何种吊挂结构，在转炉工作倾动旋转时，在正反转启动和停止巨大制动惯性机械力频繁冲击以及高热负荷设备变形情况下，炉体与托圈环体之间都会产生“交变错动位移”，包括转炉倾动时托圈本身所受弯扭作用导致的“交变错动量”和炉体与托圈环体之间因设备结构、运动惯性以及热膨胀差异等所产生的“交变错动位移”，因此，很多吊挂结构均具有一定的自适应变形能力，以适应这种交变错动位移。

在专利号为ZL93117357.4的发明专利《倾动式转炉》中，托圈下部与转炉炉身之间设置多个连杆机构，该连杆机构的种类有两种，即垂直连杆机构和水平连杆机构，水平连杆机构有三组，除了在转炉托圈下方中部设置摆杆7静定导向机构外，在转炉托圈下方每侧耳轴水平支撑的薄弱部位设置1个水平摆杆，工程实践证明：每侧耳轴端设置1个水平摆杆，不利于适应大吨位转炉的工况，当转炉处于炉口朝上的垂直工作姿态时，主要受力集中在垂直连杆机构上，垂直连杆机构能够自适应动作，而当转炉处于非垂直工作姿态时，主要受力集中在水平连杆机构上，水平连杆机构根据受力也会自适应动作。但有限元分析和工程实践证明，这种转炉中，在转炉正立和倒置两种姿态下，水平连杆机构在贴近耳轴托圈下方安装部位所受到弯扭作用最明显，在整个转炉倾动旋转过程中该部位“交变错动量”上升明显，“交变错动量”接近7mm～13mm，实际工程测量数据最大达到15mm，虽然连杆机构本身可通过自适应动作吸收部分相对位移，但由于该处错动位移量错动量大，且该处错动位移为交变错动冲击位移，水平连杆机构难以吸收全部的相对位移，在一定程度上，不仅影响了水平连杆二力杆件仅受拉压力的工作原理工况，也影响水平连杆机构工作寿命，工程实践证明：这种倾动式转炉水平支撑结构和布置是设计中固有的“短板”。

在专利号为ZL 201210291941.6的发明专利《一种转炉四点连杆吊挂装置布置结构》，托圈下缘与转炉壳体之间设置有四处垂直连杆机构，托圈上缘与转炉壳体之间设置挡座机构，此方案中的垂直连杆机构也具有一定的自适应变形能力，但是，只要转炉设有挡座机构，无论挡座机构布置在转炉设备任何位置，炉壳挡座与托圈支撑座之间就有交变弹性滑移，就会有摩擦和磨损，并产生和导致炉壳挡座与托圈支撑座之间的间隙，在转炉强大惯性正反转制动时，就会有强烈冲击和声响，甚至导致挡座因冲击脱落，对转炉运行必然会带来设备和人身安全隐患，因此，必须定期对挡座装置进行维护和更换磨损件，这是挡座结构本身难以解决的根本“硬伤”，虽然该专利公开的方案中指出在炉壳挡座和托圈支撑座之间设置可更换的减磨垫块，但这意味着减磨垫块与挡座或支撑座之间要用连接件连接，在转炉炼钢冶炼高温、粉尘及喷溅等恶劣冶炼作业工况下，要逐一拆除该连接件，更换挡座和支撑座之间狭窄空间中减磨垫块是非常困难的，因为连接件在高温、粉尘及喷溅环境中会变形，粘接及咬死，根本无法拆卸，只能切割换新，增加设备维修成本和维修时间。

另外，无论是专利号为ZL93117357.4的专利《倾动式转炉》中采用的摆杆6或7静定导向机构的方式，还是专利号为ZL201210291941.6的专利《一种转炉四点连杆吊挂装置布置结构》公开的方案中在设置用于限定转炉炉壳沿耳轴轴向方向移动的导向座的方式，不仅使整个转炉悬挂支撑系统复杂，带来超静定过约束，而且不利于转炉悬挂系统的自适应工况，并增加设备维护工作量，实际上，经工程应用验证是没有必要的。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种转炉自适应吊挂结构，优化连杆机构所设置的数量和在转炉设备上所布置的位置，适应大吨位转炉的工况，并提高吊挂结构的使用寿命，降低吊挂结构的设备维护成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型技术方案如下：

一种转炉自适应吊挂结构，包括连接托圈环体下缘和转炉下半炉体的垂直连杆机构，该吊挂结构还包括连接托圈环体上缘与转炉上半炉体上的水平连杆机构，所述水平连杆机构对应处于所述垂直连杆机构的上方，以托圈环体上耳轴轴线和托圈环体轴线所在平面为第一基准面，每组所述垂直连杆机构自身的对称中心处于第一夹角辐射的区域内，形成所述第一夹角的两平面均与托圈环体轴线重合，且两平面分别与所述第一基准面形成15°和50°的夹角。

可选的，每组所述垂直连杆机构自身的对称中心均与托圈环体轴线共面。

可选的，所述水平连杆机构具有安装位置参考标识，所述安装位置参考标识处于第二夹角辐射的区域内，以所述垂直连杆机构自身的对称中心和托圈环体轴线所在平面为第二基准面，所述安装位置参考标识处于第二夹角辐射的范围内，形成所述第一夹角的两平面均与托圈环体轴线重合，且分别与所述第二基准面形成-10°和10°的夹角。

可选的，所述水平连杆机构包括第一连杆座、水平连杆和第二连杆座，所述第一连杆座设置于转炉上半炉体上，所述第二连杆座设置于托圈环体上缘，所述水平连杆分别与所述第一连杆座和第二连杆座铰接，所述安装位置参考标识于所述水平连杆上。

可选的，所述安装位置参考标识处于所述水平连杆的中心。

可选的，所述安装位置参考标识为设置在所述在水平连杆上的标识孔。

可选的，所述垂直连杆机构包括第三连杆座、垂直连杆和第四连杆座，所述第三连杆座设置于转炉下半炉体上，所述第四连杆座设置于托圈环体下缘，所述第三连杆座和所述第四连杆座分别与所述垂直连杆铰接。

可选的，各所述水平连杆机构中的所述水平连杆和各所述垂直连杆机构中的所述垂直连杆具有相同的形状和尺寸。

可选的，所述第一连杆座和所述第二连杆座分别与所述水平连杆通过第一关节轴承和第一铰接轴转动连接，所述第三连杆座和所述第四连杆座分别与所述垂直连杆通过第二关节轴承和第二铰接轴转动连接，所述第一关节轴承和所述第二关节轴承的结构和尺寸相同，所述第一铰接轴与所述第二铰接轴的结构和尺寸相同。

本实用新型转炉自适应吊挂结构，在实际工作中转炉倾动无异响，运行更平稳，连杆机构无需调整工作，不仅消除了超静定过约束的问题，还有利于转炉悬挂连杆机构的自适应工况，提高了吊挂机构的使用寿命，使设备长期免维护，并且水平和垂直连杆机构主要零件可以互换，减少了设备备件品种和设备维护工作量。

附图说明

图1为采用本实用新型的转炉自适应吊挂结构的一示例性的结构示意图；

图2显示为图1的俯视图；

图3显示为图2的K向视图；

图4显示为图1中Ⅰ处放大视图；

图5显示为图2中Ⅱ处放大视图。

附图标记说明：

炉体1、

托圈2、托圈环体21、耳轴22、

垂直连杆机构3、第三连杆座31、垂直连杆32、第四连杆座33、第二关节轴承34、第二铰接轴35、

水平连杆机构4、第一连杆座41、水平连杆42、第二连杆座43、第一关节轴承44、第一铰接轴45、安装位置参考标识401。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

参见图1至图3，转炉包括炉体1和托圈2，托圈2包括托圈环体21和设置在托圈环体21上设置的耳轴22，本实用新型的转炉自适应吊挂结构包括垂直连杆机构3和水平连杆机构4，垂直连杆机构3连接在连接托圈环体21下缘和转炉1下半炉体之间，水平连杆机构4连接在托圈环体21上缘与转炉1上半炉体之间，每组水平连杆机构4对应处于一组垂直连杆机构3的上方，以托圈环体21上耳轴22轴线和托圈环体21轴线所在平面为第一基准面m，每组垂直连杆机构3自身的对称中心处于第一夹角α辐射的区域内，形成第一夹角α的两平面均与托圈环体21轴线重合，且两平面中，第一平面A与第一基准面m形成15°夹角，第二平面B与第一基准面m形成50°的夹角，此处的15°夹角既包括顺时针的情况，也包括逆时针的情况，对于同一组垂直连杆机构3，其第一平面A和第二平面B处于第一基准面m的同侧。

此处，垂直连杆机构3自身的对称中心实质是指中心面n；此处的将水平连杆机构4对应处于垂直连杆机构3的上方是指：炉体1处于垂直姿态时，水平连杆机构4完全处于垂直连杆机构3的正上方或处于垂直连杆机构3上方稍微偏离正上方的位置。

参见图1至图3，连杆机构的数量总共有8组，其中，水平连杆机构4的数量为4组，垂直连杆机构3的数量为4组。在实际实施过程中，连杆机构的数量可根据实际转炉吨位情况来决定，连杆机构的数量还有6组(3组垂直连杆机构和3组水平连杆机构)、8组(4组垂直连杆机构和4组水平连杆机构)或10组(5组垂直连杆机构和5组水平连杆机构)，甚至可以根据需求布置更多数量的连杆机构。

在一些实施例中，参见图2，每组垂直连杆机构3自身的对称中心均与托圈环体21轴线共面。当然，在实际实施过程中，垂直连杆机构3的对称中心也可以不与托圈环体21共面，只要处于第一夹角辐射的区域即可。

在一些实施例中，水平连杆机构4具有安装位置参考标识401，安装位置参考标识401处于第二夹角辐射的区域内，以垂直连杆机构3自身的对称中心和托圈环体21轴线所在平面为第二基准面n，该安装位置参考标识401处于第二夹角辐射的范围内，形成第一夹角的两平面均与托圈环体21轴线重合，且分别与第二基准面n形成-10°和10°的夹角。也就是图2中，β的取值范围在大于等于-10°小于等于10°。此处的β取值的正负分别代表逆时针和顺时针。

这种方式，能够确保水平连杆机构4处于垂直连杆机构3的上方，且不会过度偏离垂直连杆机构3，有利于确保每对水平连杆机构4和垂直连杆机构3形成可靠且具有自适应调节能力的两点支撑结构。

在一些实施例中，水平连杆机构4包括第一连杆座41、水平连杆42和第二连杆座43，第一连杆座41设置于转炉1上半炉体上，第二连杆座43设置于托圈环体21上缘，水平连杆42分别与第一连杆座41和第二连杆座43铰接，安装位置参考标识401处于水平连杆42上。例如，参见图2和图5，该安装位置参考标识401可以为设置在在水平连杆42上的标识孔。在实际实施过程中，水平连杆机构4与垂直连杆机构3结构不同，水平连杆机构4自身可能并非采用对称的结构，因此，可能并没有对称中心面，且水平连杆机构4的水平连杆42是水平设置的，其具体设置位置不易确定，将该安装位置参考标识401设置于水平连杆42上有利于把控水平连杆机构4的布置位置，保证水平连杆机构4处于“交变错动位移”较小的区域。

在一些实施例中，安装位置参考标识401处于水平连杆42的中心。

在一些实施例中，参见图1、图4，垂直连杆机构3包括第三连杆座31、垂直连杆32和第四连杆座33，第三连杆座31设置于转炉1下半炉体上，第四连杆座33设置于托圈2环体下缘，第三连杆座31和第四连杆座33分别与垂直连杆32铰接。

在一些实施例中，各水平连杆机构4中的水平连杆42和各垂直连杆机构3中的垂直连杆32具有相同的形状和尺寸，使得水平连杆42和垂直连杆32可以相互置换，减少了零件种类，有利于降低设备备件成本，也更便于装配。

在一些实施例中，第一连杆座41和第二连杆座43分别与水平连杆42通过第一关节轴承44和第一铰接轴45转动连接，第三连杆座31和第四连杆座33分别与垂直连杆32通过第二关节轴承34和第二铰接轴35转动连接，第一关节轴承44和第二关节轴承34的结构尺寸相同，第一铰接轴45与第二铰接轴35的结构和尺寸相同。装配时，水平连杆机构4和垂直连杆机构3结构的关节轴承和铰接轴也可以互换，进一步减少了零件的种类，也有利于进一步降低设备备件成本，进一步提高装配便捷性。

在一些实施例中，参见图1至图2，各水平连杆机构对称分部在第一基准面m的两侧，各垂直连杆机构对称分部在第二基准面n的两侧。

本发明的有益效果在于：

1、经有限元分析和大量工程实践验证：这种吊挂结构将垂直连杆机构3设置于特定角度区域(也就是此处的第一夹角α辐射的区域)，并将水平连杆机构4设置于正对垂直连杆机构3上方，不仅使得垂直连杆机构3也成为约束水平连杆机构4在支撑面上“交变错动位移”的主要机构，而且无论是垂直连杆机构3和水平连杆机构4都远离了炉体1和托圈2之间交变错动量最大(～15mm)的位置，而水平连杆机构4处于炉体1与托圈2之间“交变错动位移”最小(1mm～2mm)位置范围内，水平连杆机构4安装“基础面”更牢固，工况更理想，工作寿命更长，实现转炉整个下悬挂自适应吊挂结构布置最优化。专利ZL93117357.4之所以将水平连杆支撑机构设置在贴近耳轴托圈下方位置，主要原因是将倾动“所产生的作用力被尽可能地直接引到承重耳轴上，从而使托圈最大程度地保持在无应力状态”，但是却忽略了该位置是整个托圈因弯扭作用产生“交变错动量”最大和水平连杆工况最不利的位置，实际上，转炉托圈环体和耳轴设备整个刚度和强度要远远大于水平连杆机构，相对而言，此处所安放的水平连杆机构的刚度和强度机械性能很薄弱，因此，将水平连杆机构安装在转炉设备炉体与托圈之间较小“交变错动位移”位置才是最佳位置。

2、去掉专利ZL93117357.4中摆杆7静定导向机构和专利ZL201210291941.6中用于限定转炉炉壳在倾动过程中沿耳轴轴向移动的导向座，简化转炉下悬挂水平支撑机构，消除了现有吊挂结构存在的超静定过约束的问题，有利于转炉悬挂连杆机构的自适应工况，降低设备维护工作量。

3、更重要的是，本实用新性的转炉自适应吊挂结构，利用成对的水平连杆机构和垂直连杆机构形成托圈上、下两侧的两点支撑结构，相较专利ZL93117357.4中仅在每侧耳轴下方设置水平连杆机构形成单点支撑的方式，本实用新型的吊挂结构更能够适用于大吨位转炉的工况。

4、简单，可靠的转炉下悬挂吊挂系统，托圈和炉壳之间的完美和最佳静定设计，托圈和炉壳之间灵活而强固的连接，每个连杆均匀分配载荷，并能自适应补偿热变形。应对高机械力和热负荷，长寿命，恶劣的环境。

5、本实用新型的吊挂结构中垂直连杆机构3和水平连杆机构4的主要零件，如：垂直连杆32，水平连杆42，关节轴承34、44和铰接轴35、45等均可以互换，这就大大减小了垂直连杆机构3和水平连杆机构4设备备品备件品种、设备维修成本和设备维修时间。

6、相较挡座机构的方式，连杆机构无需调整工作，本实用新型的吊挂结构中，无论是水平连杆机构还是垂直连杆机构都具有自适应动作的能力，对缺乏脂润滑的环境都不敏感，转炉倾动运行不会产生异响，且工作寿命更长，使设备长期免维护。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种转炉自适应吊挂结构，包括连接托圈环体下缘和转炉下半炉体的垂直连杆机构，其特征在于：还包括连接托圈环体上缘与转炉上半炉体上的水平连杆机构，每组所述水平连杆机构对应处于一组所述垂直连杆机构的上方，以托圈环体上耳轴轴线和托圈环体轴线所在平面为第一基准面，每组所述垂直连杆机构自身的对称中心处于第一夹角辐射的区域内，形成所述第一夹角的两平面均与托圈环体轴线重合，且两平面分别与所述第一基准面形成15°和50°的夹角。

2.根据权利要求1所述的转炉自适应吊挂结构，其特征在于：每组所述垂直连杆机构自身的对称中心均与托圈环体轴线共面。

3.根据权利要求2所述的转炉自适应吊挂结构，其特征在于：所述水平连杆机构具有安装位置参考标识，所述安装位置参考标识处于第二夹角辐射的区域内，以所述垂直连杆机构自身的对称中心和托圈环体轴线所在平面为第二基准面，所述安装位置参考标识处于第二夹角辐射的范围内，形成所述第一夹角的两平面均与托圈环体轴线重合，且分别与所述第二基准面形成-10°和10°的夹角。

4.根据权利要求3所述的转炉自适应吊挂结构，其特征在于：所述水平连杆机构包括第一连杆座、水平连杆和第二连杆座，所述第一连杆座设置于转炉上半炉体上，所述第二连杆座设置于托圈环体上缘，所述水平连杆分别与所述第一连杆座和第二连杆座铰接，所述安装位置参考标识处于所述水平连杆上。

5.根据权利要求4所述的转炉自适应吊挂结构，其特征在于：所述安装位置参考标识处于所述水平连杆的中心。

6.根据权利要求5所述的转炉自适应吊挂结构，其特征在于：所述安装位置参考标识为设置在所述水平连杆上的标识孔。

7.根据权利要求3所述的转炉自适应吊挂结构，其特征在于：所述垂直连杆机构包括第三连杆座、垂直连杆和第四连杆座，所述第三连杆座设置于转炉下半炉体上，所述第四连杆座设置于托圈环体下缘，所述第三连杆座和所述第四连杆座分别与所述垂直连杆铰接。

8.根据权利要求7所述的转炉自适应吊挂结构，其特征在于：各所述水平连杆机构中的所述水平连杆与各所述垂直连杆机构中的所述垂直连杆具有相同的形状和尺寸。

9.根据权利要求8所述的转炉自适应吊挂结构，其特征在于：所述第一连杆座和所述第二连杆座分别与所述水平连杆通过第一关节轴承和第一铰接轴转动连接，所述第三连杆座和所述第四连杆座分别与所述垂直连杆通过第二关节轴承和第二铰接轴转动连接，所述第一关节轴承和所述第二关节轴承的结构和尺寸相同，所述第一铰接轴与所述第二铰接轴的结构和尺寸相同。

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