高爐開口機(jī)鉆具優(yōu)化及系統(tǒng)仿真.pdf

1、近年來，隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)高爐煉鐵技術(shù)和設(shè)備均提出了更高的要求。高爐開口機(jī)和鉆具是高爐爐前關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行效果直接影響到高爐安全生產(chǎn)。目前，國(guó)內(nèi)各鋼鐵廠家均面臨著由電動(dòng)和氣動(dòng)開口機(jī)向全液壓開口機(jī)升級(jí)改造的重要課題，而開口機(jī)鉆具壽命短、成本高、效率低也一直是困擾我國(guó)鋼鐵冶煉行業(yè)的技術(shù)難題。本課題正是順應(yīng)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展要求，針對(duì)濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)生產(chǎn)中開口機(jī)和鉆具存在的技術(shù)難題提出的，旨在突破目前高爐開口機(jī)和鉆具的技術(shù)瓶頸，提高生產(chǎn)效

2、率，降低生產(chǎn)成本，推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。 本文主要采取理論研究、虛擬樣機(jī)仿真和有限元分析進(jìn)行高爐鉆具和開口機(jī)系統(tǒng)的分析研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)。 首先分析了高爐炮泥的功能要求、原料配比和理化性能等基本特性；研究了高爐炮泥的結(jié)構(gòu)特性和脆性材料的強(qiáng)度理論，確定了適合炮泥的類混凝土脆性材料破壞準(zhǔn)則；建立了高爐出鐵口炮泥的有限元模型，利用ABAQUS軟件對(duì)高爐出鐵口炮泥的溫度場(chǎng)進(jìn)行了有限元分析，明確了出鐵孔炮泥的溫度分布情況，為下一步高爐鉆

3、具的受力分析奠定基礎(chǔ)。 建立了開口機(jī)鉆具系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型，用ADAMS軟件對(duì)模型進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析，明確了鉆具系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性；理論和仿真分析了鉆頭的受力情況；分析了開口機(jī)鉆頭在常溫和高溫環(huán)境下的失效形式，明確了鉆頭在開鐵口過程中的失效主要是刀片從鉆頭體刀槽中脫落所致。 以釬具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為依據(jù)，在充分考慮鉆頭失效原因的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型開口機(jī)鉆頭，并進(jìn)行了初步的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，新型鉆頭克服了原用鉆頭在高溫下刀片

4、易脫落的缺陷，使用效果明顯優(yōu)于原用鉆頭，能顯著提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。 系統(tǒng)分析了開口機(jī)鉆桿的工作狀態(tài)及其產(chǎn)生橫向振動(dòng)的原因；利用鉆具系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)鉆桿進(jìn)行了仿真研究，明確了鉆桿的動(dòng)力學(xué)特性；提出了一種解決鉆桿橫向振動(dòng)的方案，并用ADAMS對(duì)方案進(jìn)行了優(yōu)化；對(duì)比研究結(jié)果表明，新方案能夠有效降低鉆桿的橫向振動(dòng)。 建立了全液壓開口機(jī)的虛擬樣機(jī)整機(jī)模型，對(duì)開口機(jī)開鐵口過程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真分析，明確了開口機(jī)整個(gè)工作過程的