Solidworks在VD炉设计中的应用

    炉外精炼能提高钢液纯净度、改善成品内在性能，且是开发纯净钢和超纯净钢产品的必要设施。VD炉（钢液真空脱气系统）作为炉外精炼的一种，是我国近年来推广的冶炼工艺的重要设备，该设备工艺复杂，运行于高温、高压状态下，对设备的设计要求较高。一套好的VD炉需要有良好的机构布置方案，合理的零部件结构设计和空间布置，保证工艺流程，满足系统强度、刚度及稳定性要求。

    传统的设计方法中，系统结构强度计算通常是使用经验公式或力学等效方法，其计算过程繁琐且结果无法保证，使得设计上存在很多不确定性，需要进行多次样机试制试验，设计开发周期长，成本高；而将CAD/CAE技术应用在产品的设计阶段，可以建立样机及各种优化方案的三维模型，通过有限元仿真直观的得到不同模型的应力、位移、应变等结果。作为一款功能强大的中高端CAD软件，方便快捷，应用了参数化或变量化的设计技术，并且其无缝集成的Cosmos-simulation有限元分析模块能够快速解决大型计算问题，Cosmos采用FFE(Fast finite Element)技术使得复杂耗时的工程分析时间大大缩短，结果可靠性高，它易学易用，简洁直观，可为工程师应用来进行静力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析，为产品开发提供依据，节省了搜索最佳设计所需的时间和精力，大大缩短设计周期，降低设计成本，提高产品质量。

1 50t VD炉工作原理及结构设计

    工程实际中，VD炉精炼时，内部装有钢包的车载式真空罐移动至精炼工位，罐盖下降盖在罐体顶部，罐盖上真空管道通过与真空泵相连通进行抽真空，然后对VD炉内钢包的钢水进行精炼。

    为满足钢厂生产需求，提高企业核心竞争力，CISDI自主研发50t VD炉系统。设备开发中，需要设计合理的结构形式使钢水包能进出真空罐体和罐盖组成的密闭的空间，即罐盖与罐体间要有水平和垂直的相对位移，其实现方式有三种：罐体固定，罐盖台车提升并直线移动罐盖；罐体固定，罐盖台车提升并旋转移动罐盖；罐盖在固定位置升降，罐体在地面台车上直线移动（车载真空罐式）。三种形式中，旋转台车式刚性相对较小，近来已趋于淘汰；罐体固定罐盖移动式VD炉，常用于100t以上VD系统；车载真空罐式VD炉，其真空罐与平移台车合为一体，可走行，罐盖在固定位置升降，省了水电气拖链，设备有效减轻，该结构形式对于小型VD炉较合理。因此，50t VD系统采用车载式布置，应用对其进行三维建模设计，主要结构形式见图1。VD炉真空罐与平移台车合为一体，可在吊罐位和处理位之间横移。真空罐盖通过液压缸连接在平台上，可在固定位置升降运动。工作时，真空罐与真空罐盖组成一个密闭容器，由真空管道与蒸汽喷射泵相接，并进行抽真空，对罐内钢包里的钢水进行真空精炼。