专利名称：球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转炉托圈与炉壳的连接装置。本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、縮，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-C0N 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。当炉壳产生热胀冷縮位移时，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縮的情况，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O)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
本发明的目的在于提供一种结构简单、可靠性高的球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置。 为了实现上述目的，本发明所采用技术方案是球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于它由3-4个连接单元组成； 每一连接单元包括耳座、支承轴、滑动套、支承圈、球铰轴承，耳座与托圈固定连接，耳座上设有滑动套通孔，滑动套位于滑动套通孔内，滑动套与耳座固定连接，支承轴的外端部穿入滑动套内，支承轴的内端部与球铰轴承的内圈固定连接，球铰轴承的外圈与支承圈固定连接，支承圈与炉壳固定连接。 所述的连接单元为3个时，相互之间成120度夹角。所述的连接单元为4个时，相互之间成90度夹角。 球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，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(或称为球铰滑杆机构)120。布置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(原理图中的标号1、2、3、4)，3个球铰轴承(球铰副)，3个两级滑动副(滑动套和支承轴)，每个支承轴(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 =4X6-3X3-3X4-3X1 = 0，显然这种连接的机械原理设计是非常好的。如果考虑转炉连接的安全性，以及托圈承载的对称均匀性，用4个连接单元(或称为球铰滑杆机构)来完成托圈与炉壳的连接也不失为一个较好的方式，当然其连接是超静定的。 支承轴中部的大通风孔与支承圈上的小通风孔是连通的，如果需要，可以从大通风孔处引入冷却气体进行强制冷却。 本发明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縮，同时该连接装置完全布置在托圈的下部。
归纳起来，本发明的有益效果是 ①本发明的连接装置的零部件非常少，没有辅助支承结构，结构非常简单，连接可罪； ②对于设置3个连接单元的炉壳是一静定结构，转炉作业时，不会产生附加应力；
③本发明的连接装置能适应炉壳和托圈的变形而带来的载荷重新分布，避免局部过载，特别是炉壳受热时可完全自由膨胀； ④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； ⑤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； ⑥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；
⑦与现公知的转炉连接装置相比，该连接装置重量轻，轴承少，投资低廉；
⑧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。
图1为本发明的结构示意图(主视图)； 图2为图1的俯视图； 图3为图2中的A-A剖视图； 图4为图3中I部的放大图； 图5为本发明的轴侧视图； 图6为本发明的机械原理图； 图7为本发明的另一种实施例的布置图； 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_耳座、9_支承轴UO-滑动套、11_压盖、12_支承圈、13-筋板、14-端盖、15-球铰轴承、16-通风大孔、17-通风小孔、18-第一密封圈、19-出钢口 、20-第二密封圈、21-第四连接单元。
具体实施方式
实施例1 : 如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，它由3个连接单元(或称为球铰滑杆机构)组成(即第一连接单元3、第二连接单元4、第三连接单元5); 每一连接单元包括耳座8、支承轴9、滑动套10、压盖11、支承圈12、筋板13、端盖14、球铰轴承15，耳座8与托圈2固定连接(如焊接)，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与耳座8固定连接(如由螺栓连接)，支承轴9的外端部穿入滑动套10内(支承轴9能在滑动套10内沿轴线滑动，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的内端部与球铰轴承15的内圈固定连接(球铰轴承15的内圈套装在支承轴9的内端部，并用端盖14压住)，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，压盖11由螺栓与支承圈12固定)，支承圈12与炉壳1固定连接(如焊接)，筋板分别与支承圈12、炉壳1焊接(起加固作用)。 所述的支承轴9的内端由螺栓与端盖14固定连接，端盖14与支承圈12之间设有第一密封圈18，支承轴9上设有通风大孔16，通风大孔16与端盖14上中部的孔相通，支承圈上设有通风小孔17。球铰轴承15的外圈的内端与支承圈12上的挡肩相接触，球铰轴承15的外圈的外端与压盖11相接触，压盖11由螺栓与支承圈12固定，压盖11与支承轴9之间设有第二密封圈20。 3个连接单元均布(即第一连接单元3、第二连接单元4、第三连接单元5)，相互之间成120度夹角(如图2所示)。位于炉壳1的出钢口 19侧的连接单元(第二连接单元4、第三连接单元5)与转炉中心的连线与耳轴轴心线(传动端耳轴6和支承耳轴7的轴心线)的夹角为25° 45° 。在炉壳的垂直方向上，连接单元布置在炉壳、以及炉壳内部耐材等的重心位置。 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。每一个连接单元设计成一种球铰滑杆机构，支承轴(或称滑杆)9的一端通过一个球铰轴承15以万向铰接的方式与固定在炉壳上的支承圈(或称悬盘)12铰接连接，支承轴(滑杆)9的另一端与固定在托圈上的耳座8滑动连接。
实施例2 : 如图7所示，所述的连接单元为4个(即第一连接单元3、第二连接单元4、第三连接单元5、第四连接单元21)，均布，相互之间成90度夹角。连接单元与转炉中心的连线与耳轴轴心线(传动端耳轴6和支承耳轴7的轴心线)的夹角为25° 45° 。在炉壳的垂直方向上，连接单元布置在炉壳、以及炉壳内部耐材等的重心位置。
权利要求
球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于它由3-4个连接单元组成；每一连接单元包括耳座(8)、支承轴(9)、滑动套(10)、支承圈(12)、球铰轴承(15)，耳座(8)与托圈(2)固定连接，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)与耳座(8)固定连接，支承轴(9)的外端部穿入滑动套(10)内，支承轴(9)的内端部与球铰轴承(15)的内圈固定连接，球铰轴承(15)的外圈与支承圈(12)固定连接，支承圈(12)与炉壳(1)固定连接。
2. 根据权利要求1所述的球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于所述的支承轴(9)的内端由螺栓与端盖(14)固定连接，端盖(14)与支承圈(12)之间设有第一密封圈(18)，支承轴(9)上设有通风大孔(16)，通风大孔(16)与端盖(14)上中部的孔相通，支承圈上设有通风小孔(17)。
3. 根据权利要求1所述的球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于所述的球铰轴承(15)的外圈的内端与支承圈(12)上的挡肩相接触，球铰轴承(15)的外圈的外端与压盖(11)相接触，压盖(11)由螺栓与支承圈(12)固定，压盖(11)与支承轴(9)之间设有第二密封圈(20)。
4. 根据权利要求1所述的球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于所述的连接单元为3个时，相互之间成120度夹角。
5. 根据权利要求1所述的球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于所述的连接单元为3个时，位于炉壳(1)的出钢口 (19)侧的连接单元与转炉中心的连线与耳轴轴心线的夹角为25。 45° 。
6. 根据权利要求1所述的球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于所述的连接单元为4个时，相互之间成90度夹角。
7. 根据权利要求1所述的球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于所述的连接单元为4个时，连接单元与转炉中心的连线与耳轴轴心线的夹角为25° 45° 。
全文摘要
本发明涉及一种转炉托圈与炉壳的连接装置。球铰悬盘型转炉托圈与炉壳的连接装置，其特征在于它由3-4个连接单元组成；每一连接单元包括耳座、支承轴、滑动套、支承圈、球铰轴承，耳座与托圈固定连接，耳座上设有滑动套通孔，滑动套位于滑动套通孔内，滑动套与耳座固定连接，支承轴的外端部穿入滑动套内，支承轴的内端部与球铰轴承的内圈固定连接，球铰轴承的外圈与支承圈固定连接，支承圈与炉壳固定连接。本发明具有结构简单、可靠性高、免维护、转炉作业时不会产生附加应力的特点。
文档编号C21C5/46GK101781696SQ20101013706
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者严国平, 刘斌奇, 叶理德, 宋晓燕, 张文, 徐时栋, 李贝, 杜斌, 田兆营, 盛正平, 盛汉桥, 邵远敬, 陶有能 申请人:中冶南方工程技术有限公司