无芯炉旋转烟罩设计说明书.docx
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无芯炉旋转烟罩设计说明书
无芯炉旋转烟罩设计说明书
一，无芯炉旋转烟罩装配尺寸设计说明
二，无芯炉旋转烟罩结构设计说明
三，无芯炉旋转烟罩回转支撑选型说明，及强度校核
四，无芯炉旋转烟罩各处螺栓强度校核
1，地脚螺栓强度校核
2，回转支撑处螺栓强度校核
3，悬臂处螺栓强度校核
4，烟罩处螺栓强度校核
五，无芯炉旋转烟罩管壁强度校核
六，无芯炉旋转烟罩使用说明书及安全注意事项
一，无芯炉旋转烟罩装配尺寸设计说明
根据2013年5月9日，车间、生产安环部、设备部、公司领导的讨论结果，确定使用在无芯炉顶部增加旋转烟罩的方法（即第二种方案），对无芯炉收尘烟道进行改造。
利用保温炉烟道，在保温炉烟道处焊接一可旋转收尘罩，加料化料时旋转致无芯炉罩上方，倒铜水时旋转开炉顶部即可。
旋转烟道设有阀门，和保温炉的烟罩阀门配合使用，不转注时打开无芯炉旋转烟道阀门，关闭保温炉烟罩阀门；转注铜水时，关闭无芯炉旋转烟道阀门，打开保温炉烟道阀门。
根据现场尺寸：
熔铸平台高3.3米，无芯炉烟罩高2.4米，总高5.7米，旋转烟罩离无芯炉烟罩顶部要求有400-700mm高，旋转烟罩本身高300mm，旋转烟道和烟罩弯头部分高度为500mm，所以最好确定该旋转烟道的总中心高位：
3300+2400+700+300+500=7200mm。
无芯炉旋转烟道的接入口为在无芯炉流槽平台外侧的保温炉烟道处，
从该处到无芯炉烟罩顶部下料口的中心距离为4973mm，所以无芯炉旋转烟道的悬臂段中心长度为4973mm。
二，无芯炉旋转烟罩结构设计说明
无芯炉旋转烟罩结构设计为6个部分，分别为：
插入段、基座端、旋转段、悬臂端、烟罩、回转支撑。
如图：
插入段：
长度3021mm，￠406.4x5，材料Q235,重量151kg
基座段：
长度3540mm，￠559x12.5，材料Q235,重量710kg
旋转段：
长度3650mm，￠406.4x5，材料Q235,重量200kg
悬臂段：
长度：
4973mm，￠406.4x5，材料Q235,重量260kg
烟罩：
1972x888x200x5（长x宽x深x厚），材料Q235，重量92kg
回转支撑：
外径￠662，内径￠458；外安装孔直径￠626，内安装孔直径￠494；型号：
010.30.560（普通无齿型）；重量100kg。
各部分的法兰连接处设计加强筋板。
旋转段管壁上设有2块直通筋板，弯头处2块加强筋板。
悬臂端上管壁设有1块直通筋板，下管壁2块部分加强筋板。
具体见图纸。
三，无芯炉旋转烟罩回转支撑选型说明，及强度校核
回转支撑连接基座段和旋转段，起支撑和回转的作用，根据基座段外径559mm和旋转段外径406mm，选择回转支撑型号为：
010.30.560（普通无齿型）。
外径￠662，内径￠458；外安装孔直径￠626，内安装孔直径￠494；n=20；如图：
回转支撑承载曲线
上右图为：
回转支撑承载曲线（单排四点接触球式轴承承载曲线）:
如下图，取回转支撑的安全系数为1.45，回转支撑所承受工作载荷Fa=（92+200+260）x9.8=5409N=5.4KN
M=5P+2.5q=5x92+2.5x260=11100N.m=11.1KN.m
回转支撑参照载荷为：
Fa’=1.45xFa=7843N=7.843KN
M’=1.45xM=16095N.m=16.1KN.m
螺栓的计算载荷为Fa=5.4KN，M=11.1KN.m
受了回回转支撑受力分析
如回转支撑承载曲线图：
回转支撑载荷点1点（Fa’=7.843KN，M’=16.1KN.m）在承载曲线的下方，因此强度满足要求
螺栓载荷点2点（Fa=5.4KN，M=11.1KN.m）在8.8级承载曲线的下方，因此8.8级螺栓满足强度要求
四，无芯炉旋转烟罩各处螺栓强度校核
1，地角螺栓强度校核：
无芯炉旋转烟罩的底座使用四只M24x400的地脚螺栓固定。
四只螺栓的间距为长1200mm，宽800mm。
螺栓承载力＝螺栓抗拉强度x有效面积；
M24螺栓有效面积查表为353平方毫米.
普通螺栓C级（4.6和4.8级）最小屈服强度是170N/平方毫米（取1.5倍安全系数）。
那么M24螺栓承载力极限就是：
170x353＝60010N=60KN
如上回转支撑受力分析图：
设烟道在停放位置2只螺栓受拉力均为F，根据力矩平衡，11.1KN=2Fx0.8，F=6.9KN<60KN，螺栓强度合格
设烟道在工作位置1只螺栓受拉力为F,根据力矩平衡，11.1KN=Fx0.7，F=15.8KN<60KN，螺栓强度合格
2，回转支撑处螺栓强度校核
回转支撑与基座段采用M16X120，20只8.8级螺栓连接
回转支撑与旋转段采用M16X120，10只8.8级螺栓连接
回转支撑与基座段强度比回转支撑与旋转段强度高，只需校核旋转段
回转支撑与旋转段：
如上回转支撑受力分析图：
10只螺栓均受拉力作用。
其中1和2螺栓受力最大。
假设只有1和2螺栓受拉力均为F，根据力矩平衡公式
M=5P+2.5q=5x92+2.5x260
=11100N.m=11.1KN.m=2Fx0.494
F=11.2KN
8.8级M16螺栓的承载力为=有效面积x强度
有效面积=157平分毫米
8．8级螺栓屈服强度为640Mpa，所以M16螺栓的承载力=640x157=100.48KN，取1.5倍安全系数，100.48/1.5=66.98KN>11.2KN，强度也符合要求。
设计中有10只M168.8级螺栓满足强度要求。
3，
悬臂处螺栓强度校核
10只螺栓均受拉力作用。
其中1和2螺栓受力最大。
假设只有1和2螺栓受拉力均为F，根据力矩平衡公式
M=5P+2.5q=5x92+2.5x260
=11100N.m=11.1KN.m=2Fx0.51
F=10.88KN
8.8级M16螺栓的承载力为=有效面积x强度
有效面积=157平分毫米
8．8级螺栓屈服强度为640Mpa，所以M16螺栓的承载力=640x157=100.48KN，取1.5倍安全系数，100.48/1.5=66.98KN>10.88KN，强度也符合要求。
设计中有10只M168.8级螺栓满足强度要求。
4，烟罩处螺栓强度校核
烟罩重量92kg,10只M16X8.8级螺栓，平均每只螺栓受拉力为：
920/10=92N《66.98KN，满足强度要求。
其中，该M16x8.8级螺栓使用45号钢热处理加工而成，45号钢的回火温度为450摄氏度左右，由于旋转烟罩吸烟时产生热量，所以要控制旋转烟道各法兰连接处的温度小于450度，防止螺栓回火或者退火而降低强度。
可用红外线测温枪定期检查。
五，无芯炉旋转烟罩管壁强度校核
无芯炉旋转烟道管壁采用￠406.4x5，材料Q235焊接钢管。
管壁受力分析图如下，红色部分受力最大，蓝色部分受力最小，图中旋转段的弯头部分受力最大，为危险截面，需要对此段进行加强和强度校核。
如下图中增加了6、8加强筋板各2块。
强度校核：
Q235，￠406.4x5，钢管许用正应力查得为σp=375Mpa。
弯头部分应力σ=M/W<σp
M=11100N.m=1110000N.mm
W=0.0982X（D4–d4）/D
0.0982X（（406.44–396.44）/406.4=676575
σ=11100000/676575=16<375强度合格
对应烟罩处的弯头，只承受92kg的重力，强度满足要求无需校核，但是该处受火焰烘烤，要定期检查有无变形和裂缝等。
六，无芯炉旋转烟罩使用说明书及安全注意事项
无芯炉烟罩加料和化料时旋转至无芯炉罩上方，使用钎杆通过回转支撑筋板上的孔进行旋转。
转注时将旋转烟罩旋转离开无芯炉烟罩顶部，旋转角度要大于45度，防止转注时无芯炉平台站板抵住旋转烟罩。
变更：
（2013/7/23）无芯炉烟罩加料和化料时旋转至无芯炉罩上方，用钩子勾住烟罩上的挂钩就可以轻松旋转。
转注时将旋转烟罩顺时针旋转离开无芯炉烟罩顶部，
加料和化料时：
（工作位置，使用时）
转注铜水时：
（非工作位置，不用时）
旋转烟道安全注意事项
1，烟罩和旋转臂下严禁站人。
烟罩附近操作戴好安全帽。
2，无芯炉功率不得超过60%,保持50%比较合适。
3，使用中如果下料管被烧掉、或烧损变短，火焰冲出很大要及时更换下料管或暂停使用旋转烟罩，以防烟罩温度太高变形或烧损。
4，每班应注意烟罩、烟罩弯头处、旋转臂有无明显变形、坍塌、倾覆，如果有应立即暂停使用旋转烟罩。
5，化料结束后应立即将烟罩旋转至非工作位置（离开炉顶部），有利于烟罩降温。
6，转注铜水时，应将旋转烟罩逆时针旋转超过45度，防止无芯炉罩刮到旋转烟罩。
7，定期检查各法兰连接处、回转轴承处的螺栓有无松动，断裂等迹象。
定期检查各法兰连接处及管壁的温度，法兰处温度应小于400度，以免螺栓发生退火或回火而降低强度。
附件图纸：
装配尺寸图纸、基座段制作图、旋转段制作图、悬臂端制作图、烟罩制作图。
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