Solidworks在转炉炉帽设计中的应用

    济钢第二炼钢厂原先使用的转炉炉帽，其挡渣板是由钢板卷制的整体结构。本结构钢板卷制比较困难，支承板作用不明显，焊接处易开裂，更换频繁，更换量大。

    目前，第二炼钢厂采用的是拼接挡渣板式炉帽。拼接式挡渣板采用螺栓将多块耐热铸铁板联接成一体，安装拆卸都比较方便。已使用此种结构的第一炼钢厂，每台转炉挡渣板一年的更换量不超过十块，极大的减少了更换量，降低了使用成本。

    图1 出炉帽的立体图形

    但是，拼接式挡渣板的计算较多，最复杂有两处：一处是挡渣板在其母线长L确定（炉帽宽度由现场空间决定，宽度、炉口、母线与水平面倾角为定值，则L确定）的情况下其宽度W的计算，另外一处是联接支撑板与支承板所成的角度α（见图4）。这两个数据均需利用平面几何和立体几何知识，进行多步运算方能得出。我们可以利用简化设计计算。

    现在，我们以原卷制挡渣板母线与水平面成42°角，改为内接24块拼接式挡渣板的计算为例，说明在拼接挡渣板式炉帽中的应用。

    在下，先绘制母线与顶面成42°角的炉帽内锥体，而后作出一块支承板，利用阵列功能作出24块支承板；用同样的方法作出24块联接支撑板。然后利用测量工具测量本设计所需的参数。

1 挡渣板宽度W的计算

    挡渣板的母线长L确定，故只需知道其张角θ，其宽度W可表示为：

    W=L·cos(θ/2)    (1)

    如图2，无论是主视图还是向视图，弦长D的值是不变的，于是：

    图2 主视图和向视图

    主视图中，D=2R·cos42°·sin[( 360°/24)/2]    (2)

    向视图中，D=2R·sin(θ/2)    (3)

    由式(2)和式(3)可以得出0=11.132°。

    以上数值是由计算的方法得出的。方法如下：依据设计要求，在本软件中作出炉帽的立体图形（如图1），使用软件中的“测量”图标，点击同一块挡渣板的两条侧边，即得出挡渣板的张角θ=11.132°。可以看出，两种方法得出的张角值是相同的。

    由得出的θ/2值，即可确定挡渣板的宽度为：

    W=L·cos(θ/2)