[发明专利]一种转炉倾动力矩的计算方法

摘要

本发明公开了一种转炉倾动力矩的计算方法，包括以下步骤：1)在三维系统中构建炉液随倾动角度α变化的三维模型；2)在转炉倾动过程中，将对炉液构建的三维模型分为两个阶段：炉液流出前和炉液开始流出后；3)在三维模型中计算炉液刚开始流出时的临界倾动角β；4)在三维模型中，当α≤β时，计算在转炉倾动过程中炉液高度h；5)根据α和h构造炉液的三维模型，获得当α≤β时的倾动力矩；6)根据α和h构造炉液的三维模型，获得当β＜α≤A时的倾动力矩；7)计算转炉倾动力矩。本发明计算效率高，能够保证精度，可以对不同的炉型进行计算。

主权项

一种转炉倾动力矩的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在三维系统中构建炉液随倾动角度变化的三维模型，则某倾动角度时炉液的倾动力矩：M_yα＝G_yα·(sinα·H_ez‑x_g)   (1)；其中，M_yα为炉液力矩，G_yα为炉液的重量，α为倾动角，H_ez为转炉重心到炉底中点的距离，x_g为炉液重心横坐标；2)在转炉倾动过程中，将对炉液构建的三维模型分为两个阶段：炉液流出前和炉液开始流出后；炉液没有流出前，其体积V_y0不变；沪液开始流出后，其液面与出钢口平齐，随倾动角α变化其体积V_α逐步减小至零；3)在三维模型中计算炉液刚开始流出时的临界倾动角β；具体过程如下：过炉口上点PNTO做轴线A‑4，使其垂直FRONT面，再做自定义平面DTM5绕自定义轴A‑4转动，转动角度为θ，切除DTM5上部的实体，则此时模型体积为V_θ；设初始值θ_min＝0，θ_max＝A；其中A由转炉尺寸参数确定；按以下流程计算临界倾动角β：3.1)若θmin<θmax，则将θ赋值为θ＝(θmax+θmin)/2,并计算V_θ；否则，转入步骤3.4)；3.2)若V_θ<V_y0，则将θ赋值为θ＝θmax；否则则将θ赋值为θ＝θmin；3.3)若θmax‑θmin≤tolerence_θ，转入步骤3.4)；否则转入步骤3.1)；tolerence_θ为自定义常量，tolerence_θ的取值大小决定该算法的复杂度和精确度，取值越小，算法中迭代的次数越多，精度也越高；3.4)将临界倾动角β赋值为β＝(θmin+θmin)/2，结束；4)在三维模型中，当α≤β时，计算在转炉倾动过程中炉液高度h；所述炉液高度为炉液平面与原点的距离，具体过程如下：以过原点的XOZ平面为DTM_OR面，DTM2为过原点的YOZ平面；平面DTM_OR与DTM2随α转动，在FRONT空间中构造转炉内腔模型，将与水平面平行的DTM4平移h，切除其上部实体，则剩余模型体积为V_h；设初始值h_min＝0，h_max＝H，其中H由转炉尺寸参数确定；按以下流程计算炉液高度h：4.1)若h_min<h_max，则将h赋值为h＝(h_max+h_min)/2,并计算V_h；否则，转入步骤4.4)；4.2)若V_h<V_y0，则将h赋值为h＝h_max；否则将h赋值为h＝h_min；4.3)若h_max‑h_min≤tolerence，转入步骤4.4)；否则转入步骤4.1)；tolerence为自定义常量，tolerence的取值大小决定该算法的复杂度和精确度，取值越小，算法中迭代的次数越多，精度也越高；4.4)炉液高度h赋值为h＝(h_max+h_min)/2，结束；5)根据α和h构造炉液的三维模型，通过二次开发接口得到炉液重心的横坐标x_g，代入步骤1)中的公式中可获得当α≤β时的倾动力矩M_yα；6)当β<α≤A，此时沪液开始流出，液面与炉口保持水平，在此条件下h＝h₄·cosα+r₄·sinα；其中h₄为炉体高度，r₄为炉口半径；根据α和h构造炉液的三维模型，通过二次开发接口得到炉液重心的横坐标x_g和炉液重量G_yα，代入步骤1)中的公式可获得当β<α≤A时的倾动力矩M_yα；7)计算转炉倾动力矩，$\left\{\begin{array}{c}{M}_k=G_k\&CenterDot;L\&CenterDot;\sin \mathrm{\&alpha;}\left(2\right)\\ M_m=(G_k+G_y+G_t+G_x)\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;d/2\left(3\right)\end{array}\right.,$式(2)式表示空炉力矩M_k在转炉倾动过程中与倾动角度α存在正弦函数关系，G_k为空炉的重量，L为空炉重心到耳轴线的距离；式(3)为摩擦力矩M_m的计算公式，G_t为托圈重量，G_x为悬挂装置重量，μ为流动轴承轴摩擦系数，d为轴承直径。