蓄热式烤包器结构设计【字数：10377】
摘 要蓄热式烤包器对炼钢的质量起到关键作用，主要是对钢包进行烘烤，保证钢包内的温度，来减少钢水的热损失。本课题是针对蓄热式烤包器结构进行的设计，首先，对蓄热式烤包器的现状和发展进行具体的阐述。了解蓄热式烤包器的主要结构和其分类，然后提出了两种方案进行比较，经过分析比较选择了立式烤包器为本次课题的方案，再然后进行蓄热式烤包器传动设计，包括电机的选择，v带的选择，带轮的设计计算，齿轮的设计计算，空心转轴的设计计算和滚动轴承的选择，最后采用ANSYS分析软件对空心转轴的强度进行仿真分析，验证轴的抗变形的能力。
目 录
1 绪论 1
1.1本课题设计的目的和意义 1
1.2蓄热式烤包器的现状与趋势 2
1.3本课题设计的主要内容 4
1.3.1初始参数 4
1.3.2本课题设计的主要内容 4
2 蓄热式烤包器总体结构方案设计 5
2.1烤包器结构类型的选择 5
2.1.1 立式烘烤器 5
2.1.2卧式烘烤器 5
2.2 动力源的选择 6
2.3 动力传动装置的选择 6
2.4 驱动旋转臂传动装置的选择 8
2.5总体方案的确定 8
3 蓄热式烤包器结构设计 10
3.1电机的选择 10
3.2蓄热式烤包器传动系统的设计 12
3.2.1传动装置总传动比的确定和传动比的分配 12
3.2.2 传动装置运动学和动力学参数的计算 13
3.2.3 V带设计计算 14
3.2.4减速器齿轮传动设计计算 19
3.2.5空心转轴的设计 23
3.3 滚动轴承的选择计算 26
3.3.1 滚动轴承的类型选择 26
3.3.2滚动轴承的计算 26
4 空心转轴的强度仿真分析 29
4.1 建立空心转轴的三维模型 29
4.2材料属性的设置 30
4.3 划分网格 31
4.4施加约束 31
4.5施加载荷 32
4.6求解显示 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
32
全文总结 34
参考文献 35
致谢 36
1 绪论
1.1本课题设计的目的和意义
钢包在盛钢水前或者在新砌后都需要烘烤，钢包烘烤器一般用来烘烤钢包的装置，简称烤包。
钢包烘烤器有两种主要类型:在线烘烤器和离线烘烤器。离线烤面器主要有卧式烤包器和立式烤包器。
钢包烘烤是炼钢过程中的重要环节之一。主要用于烘烤各种新建、冷修、烘干、回转、在线快速加热的钢水箱。。烘烤装置的性能对出钢温度、炼钢操作速度和炉龄有很大影响。钢包烘烤是炼钢和连铸两个主要生产工序之间的过程。钢包烘烤温度对协调整体生产起着重要作用，对连铸生产更为重要。
从炼钢过程到连铸过程，钢水的热损失非常大，其中钢包的蓄热损失约占钢水热损失的一半。如果不采用钢包烘烤的方法来补偿钢水的热损失，保证浇注过程中钢水的温度，钢水的出钢温度必须提高，但这将带来一系列的问题。首先，要提高出钢温度，必须增加冶炼时间，增加原材料消耗，提高炼钢成本。其次，炉衬侵蚀速度加快，炉龄缩短。因此，提高钢包烘烤温度对降低出钢温度、延长炉体使用寿命、增加钢产量、降低原材料消耗、降低吨钢成本、保证连铸顺利进行具有重要意义。钢包烘烤器是炼钢过程中的重要工序，对钢包烘烤器的结构设计具有重要意义。
蓄热燃烧技术本质上是一种极限的余热回收技术。其工作原理是从燃烧加热装置的废气中回收尽可能多的显热，减少废气的热损失，提高燃烧装置的加热效率[1]。因此，提高钢包热效率的最佳方法是最大限度地降低废气温度。
蓄热式燃烧技术是一种既能大大降低钢包排烟温度，又能降低钢包排烟热损失的燃烧技术[2]。利用蓄热式燃烧技术，排气温度可以容易地降低到200℃以下。相应地，蓄热式燃烧器可以将空气或气体预热到仅比炉温低10050度的高温。废气温度低可以大大提高燃烧加热装置的热效率，同时能耗也大大降低。针对蓄热式烤包器的工作原理图如图1.1所示：
/
图1.1 蓄热式烤包器原理图
这个燃烧系统的烧嘴与蓄热体集成在一起，成对布置在钢包盖上，蓄热体的高温段埋在钢包盖内，减少热损失，提高热效率。当蓄热式烧嘴A处于燃烧状态时，另一个蓄热式烧嘴B处于蓄热状态。高温烟气经蓄热式烧嘴B的喷嘴流过蓄热体，将蓄热体加热后，通过换向阀和排烟系统，在100150℃的温度下排入大气。达到设定时间或设定温度后，两组蓄热式烧嘴交换工作状态。空气（煤气）流经加热的蓄热体，通过蓄热式烧嘴的喷嘴注入钢包，完成燃烧过程，从而加热钢包。因此，这一原理目前被广泛应用。。
1.2蓄热式烤包器的现状与趋势
目前国内钢铁企业常用的蓄热式烘烤器为套筒式烘烤器（如图1.2）或金属自预热式烘烤器。
图1.2 套筒式烘烤器示意图
其缺点是：能耗高，烘烤时间长，烘烤温度低，烘烤质量差。烟气损失约占总燃烧热的80%。为了提高烤包器的工作效率。最好的办法是降低排气温度。进入九十年代，由于陶瓷工业的发展，使小型陶瓷蜂窝蓄热体在燃烧器上的应用成为可能，并成功地制造出一种新型的烤包器。将烟气余热回收推至火焰极限（空气预热温度高达1000～1400℃，空气与火焰温差降低至50℃），实现低氮氧化物排放，大大提高了烟气余热回收效率，将燃烧空气和煤气预热到前所未有的高温(1000℃以上)，同时废气温度降低到100℃左右。火焰更稳定，温度更均匀，污染物排放更低。新的再生燃烧技术具有显著的优势。表现为：
目 录
1 绪论 1
1.1本课题设计的目的和意义 1
1.2蓄热式烤包器的现状与趋势 2
1.3本课题设计的主要内容 4
1.3.1初始参数 4
1.3.2本课题设计的主要内容 4
2 蓄热式烤包器总体结构方案设计 5
2.1烤包器结构类型的选择 5
2.1.1 立式烘烤器 5
2.1.2卧式烘烤器 5
2.2 动力源的选择 6
2.3 动力传动装置的选择 6
2.4 驱动旋转臂传动装置的选择 8
2.5总体方案的确定 8
3 蓄热式烤包器结构设计 10
3.1电机的选择 10
3.2蓄热式烤包器传动系统的设计 12
3.2.1传动装置总传动比的确定和传动比的分配 12
3.2.2 传动装置运动学和动力学参数的计算 13
3.2.3 V带设计计算 14
3.2.4减速器齿轮传动设计计算 19
3.2.5空心转轴的设计 23
3.3 滚动轴承的选择计算 26
3.3.1 滚动轴承的类型选择 26
3.3.2滚动轴承的计算 26
4 空心转轴的强度仿真分析 29
4.1 建立空心转轴的三维模型 29
4.2材料属性的设置 30
4.3 划分网格 31
4.4施加约束 31
4.5施加载荷 32
4.6求解显示 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
32
全文总结 34
参考文献 35
致谢 36
1 绪论
1.1本课题设计的目的和意义
钢包在盛钢水前或者在新砌后都需要烘烤，钢包烘烤器一般用来烘烤钢包的装置，简称烤包。
钢包烘烤器有两种主要类型:在线烘烤器和离线烘烤器。离线烤面器主要有卧式烤包器和立式烤包器。
钢包烘烤是炼钢过程中的重要环节之一。主要用于烘烤各种新建、冷修、烘干、回转、在线快速加热的钢水箱。。烘烤装置的性能对出钢温度、炼钢操作速度和炉龄有很大影响。钢包烘烤是炼钢和连铸两个主要生产工序之间的过程。钢包烘烤温度对协调整体生产起着重要作用，对连铸生产更为重要。
从炼钢过程到连铸过程，钢水的热损失非常大，其中钢包的蓄热损失约占钢水热损失的一半。如果不采用钢包烘烤的方法来补偿钢水的热损失，保证浇注过程中钢水的温度，钢水的出钢温度必须提高，但这将带来一系列的问题。首先，要提高出钢温度，必须增加冶炼时间，增加原材料消耗，提高炼钢成本。其次，炉衬侵蚀速度加快，炉龄缩短。因此，提高钢包烘烤温度对降低出钢温度、延长炉体使用寿命、增加钢产量、降低原材料消耗、降低吨钢成本、保证连铸顺利进行具有重要意义。钢包烘烤器是炼钢过程中的重要工序，对钢包烘烤器的结构设计具有重要意义。
蓄热燃烧技术本质上是一种极限的余热回收技术。其工作原理是从燃烧加热装置的废气中回收尽可能多的显热，减少废气的热损失，提高燃烧装置的加热效率[1]。因此，提高钢包热效率的最佳方法是最大限度地降低废气温度。
蓄热式燃烧技术是一种既能大大降低钢包排烟温度，又能降低钢包排烟热损失的燃烧技术[2]。利用蓄热式燃烧技术，排气温度可以容易地降低到200℃以下。相应地，蓄热式燃烧器可以将空气或气体预热到仅比炉温低10050度的高温。废气温度低可以大大提高燃烧加热装置的热效率，同时能耗也大大降低。针对蓄热式烤包器的工作原理图如图1.1所示：
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图1.1 蓄热式烤包器原理图
这个燃烧系统的烧嘴与蓄热体集成在一起，成对布置在钢包盖上，蓄热体的高温段埋在钢包盖内，减少热损失，提高热效率。当蓄热式烧嘴A处于燃烧状态时，另一个蓄热式烧嘴B处于蓄热状态。高温烟气经蓄热式烧嘴B的喷嘴流过蓄热体，将蓄热体加热后，通过换向阀和排烟系统，在100150℃的温度下排入大气。达到设定时间或设定温度后，两组蓄热式烧嘴交换工作状态。空气（煤气）流经加热的蓄热体，通过蓄热式烧嘴的喷嘴注入钢包，完成燃烧过程，从而加热钢包。因此，这一原理目前被广泛应用。。
1.2蓄热式烤包器的现状与趋势
目前国内钢铁企业常用的蓄热式烘烤器为套筒式烘烤器（如图1.2）或金属自预热式烘烤器。
图1.2 套筒式烘烤器示意图
其缺点是：能耗高，烘烤时间长，烘烤温度低，烘烤质量差。烟气损失约占总燃烧热的80%。为了提高烤包器的工作效率。最好的办法是降低排气温度。进入九十年代，由于陶瓷工业的发展，使小型陶瓷蜂窝蓄热体在燃烧器上的应用成为可能，并成功地制造出一种新型的烤包器。将烟气余热回收推至火焰极限（空气预热温度高达1000～1400℃，空气与火焰温差降低至50℃），实现低氮氧化物排放，大大提高了烟气余热回收效率，将燃烧空气和煤气预热到前所未有的高温(1000℃以上)，同时废气温度降低到100℃左右。火焰更稳定，温度更均匀，污染物排放更低。新的再生燃烧技术具有显著的优势。表现为：
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