D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1987.s3.203 ②“7611工程”用铜-钢复合板，于1981年交付使用； ③葛洲坝工程用钢-不锈钢复合板，于1981年交付使用， ④BHW-35超高压锅炉板，于1981年交付使用。 以上新产品的试轧成功，为闲家重点工程提供了关键材材。在轧机负荷能力解放以 后，至1986年又开发了十项新产品。 (5)提高4200轧机使用负背水平的工程测试研究与技术判断的研究。 巾于负荷限制，该轧机的设计能力不能充分发挥，经常处于“大马拉小车”状态， 严重妨碍了该轧机的特点和优势的发探。于1982~1983年对该轧机进行了以提高使用负 荷为门标的大规模工程测试研究和强化轧制试验。以大量科学数据和科学分析证明，该 轧机的使用负荷可以山原来设计负荷的60~70%提高到100%，相对负荷率提高43一 67%,于1983年10月经治金部批准使用。此项研究成果对充分发挥该轧机的能力和优 势、对开发急需宽幅钢板等新产品都具有重要意义和巨大的经济效益和社会效益。 本项门于1986年12月h治金部组织了鉴定。 攀钢120吨转炉托圈安全性研究 北京钢铁学院机械系攀枝花钢铁公司 (1978.5-1979.5) 攀钢炼钢厂3座120吨转炉是我国七十年代自行设计制造的最大转炉。其托圈直径 8470毫米，自重180吨，在制造过程中就发现所用厚度100及80毫米钢板质量不合格（存 在内部分布裂纹缺陷，当量大小中3毫米左右)，当时经机械工业部沈鸿副部长决定列 为监督使用。托圈是支承整个转炉炉体的要害部件，一旦发生事故，后果将异常严重。 1978年初原设计及制造单位向冶金部建议对该托圈强度安全性进行测定研究，以决定是 否继续使用或更换新托圈。我院承担了此项任务。 该托圈直接承受炉体荷载800吨及倾动力矩300吨·米，工作温度达250°℃。其机械应 力及热应力相当复杂，并均属交变性质。研究工作必须正确确定托圈在热态及动态情况 下应力场和应力交变的特性，及其对内部原始裂纹扩展的作用。为此，在现场进行了托 圈应力实测，应力测点72点，共测79炉（炉役前期16炉，后期63炉，直至炉役终了，共 延续23天)。示波图及应力值打印记录带长度共980米。取得了进行强度安全性判别所 需的应力水平、应力交变幅度、和应力循环次数等大量数据，是我国怡金系统历年来所 进行的规模及难度较大的现场测试工作之一。 为取得应力场的详细图景，并与实测结果相互校核，与水科院合作用KDDK三维有 限元程序在国产一百万次计算机上进行了多种工况下应力分量的全面计算，有限元模型 结点数1980点，单元数6222个。特别计算了当托圈内部裂纹扩展联接成贯穿性裂缝的极 端情况下应力及变形的情况。根据以上大量数据，进行断裂力学分析后作出结论：原有 8座转炉托图均不须更换，可继续安全使用。并且，将转炉容量增大至150吨也不彩响 156
② ，’ 工程 ” 用铜 一 钢 复合板 ， 于 年交 付使用 ③ 葛洲 坝工程 用钢 一 不锈钢 复合板 ， 于 年交付使用 ④ 一 超高压锅 炉板 ， 干 年交付使 用 。 以 上新产 品的试轧 成功 ， 为闰家重 点工程 提供 了关 键材材 。 在轧机负荷能力解放以 后 ， 至 年又开 发 了十项新产品 。 提 高 轧机使用负荷水平的工程 测 试研究 与技术判断 的研究 。 由于负荷限 制 ， 该 轧 机的 设计能力 不能充分发 挥 ， 经 常处 于 “ 大马 拉小 车 ” 状 态 ， 严 重妨碍 了该轧 机的特点和 优势的发挥 。 于 年对 该轧 机迸 行 了以 提高使用负 荷 为 日标的大规模工程 测 试研 究和强 化轧 制试验 。 以 大 量科学数据 和科学分析证明 ， 该 轧 机的使用 负荷可以 山原来 设计负荷的 提 高到 ， 相对负 荷率 提 高 ， 于 年 月经 冶金部批准使用 。 此项研究 成果 对充分 发挥该 轧 机的能 力 和优 势 、 对开 发急需宽 幅钢板等新产 品都 具有重 要意义和 巨大的经 济效 益和社会效益 。 木项 日于 年 月 冶余部组 织 了鉴定 。 攀钢 吨转炉托圈安全性研究 北 京钢 铁 学院机械 系 攀枝 花钢 铁 公 司 。 一 。 攀钢炼钢厂 座 吨转炉 是我国七十 年代 自行 设计 制造的最大转炉 。 其 托 圈直径 毫米 ， 自重 吨 ， 在 制造过程 中就发 现所 用厚度 及 毫米钢板质 量不合格 存 在 内部分 布裂纹缺 陷 ， 当量大小劝 毫米 左右 ， 当时经 机械工业部沈 鸿副 部长决定列 为监 督使用 。 托 圈 是支承整个转炉炉体的要害部件 ， 一 旦发 生事故 ， 后果将异 常严重 。 年初原设计及制造单位 向冶 金部建议对该托 圈强度安全性进行测定研究 ， 以决定是 否继续使用或更换新托 圈 。 我院承担了此项任 务 。 该托 圈直接承受 炉 体荷载 。吨及倾动力 矩 吨 · 米 ， 工作温 度达 “ 。 其机械 应 力 及热应力 相 当复杂 ， 并 均属交变性质 。 研究工 作必须正确确定托圈在热态及动态情况 下应力场 和 应力 交变的特性 ， 及其 对 内部原始裂纹扩展的作用 。 为此 ， 在现场进行 了托 圈应力实测 ， 应力测点 点 ， 共测 炉 炉役前期 护 ， 后期 炉 ， 直至 炉役终 了 ， 共 延续 天 。 示波 图及 应力值打印记录带长度共 米 。 取 得 了进行强度 安 全性判别所 需的 应力 水平 、 应力交变幅度 、 和 应力 循环次数等大量数据 ， 是我 国冶金 系统 历年来所 进行 的规模及难度 较大的现场 测试工作 之一 。 为取得应力 场 的 详细 图景 ， 并 与实 测结果相 互校核 ， 与 水科院合 作用 三维有 限元程 序在国产一百万 次计算机上进行 多种工况下 应力 分 量的全 面计算 ， 有限元模型 结点数 。 点 ， 单元数 个 。 、 特别 计算 了 当托 圈 内部裂纹 扩展联 接成贯穿性裂 缝的极 端情况 下应力及变形 的情况 。 根据以 上大 量数据 ， 进行断裂力 学分 析后作 出结论 原 有 座转炉 托 圈 均不须 更换 ， 可继续安全 使 用 。 并且 ， 将转炉 容量 增大 至 吨也不影响 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1987．s3．203
托圈的强度安全性。 到1986年11月为止，3座转炉托圈均在正常运行，未进行过更换或大修。使用单位 攀钢出具的证明指出：“七年多的生产实践证明这个结论是正确的。”其经济效益表现 在“在生产、维修中可减少托圈备品的储备，大修中不需要更换托圈。”估算效益逾 2000万元。 木项研究结果所取得的软件，包括托图应力分析计算程序、强度分析方法、技术结 论等，已应用于鞍钢新建180吨转炉设计中。鞍钢设计院委托我院为该院自行设计的托 圈完成了强度分析及校核工作，该托圈外径9540毫米，自重270吨，炉体荷载1400吨， 最大倾动力矩960吨·米，三维有限元模型结点数3165点，单元数10794个，计算工况20 种。现已投产，运转正常。 根据这一·研究成果写成的论文《转炉托圈应力分析》曾在美国钢铁工程协会(ASE) 1981年年会上宣读及在《钢铁工程师》(Iron and Steel Engineer)l981年9月号上 刊登摘要及作者照片，得到的评价是：在美国也存在同类问题，但在美国尚没有人做过 这样的工作。攀钢出具的证明指出木研究“具有国际水平”。治金部确认攀钢的“意 见”视同鉴定，鉴定号：治机科鉴字第081号。 本项目于1986年12月由治金部作了鉴定。 薄壁短管矫直机的研制 北京钢铁学院机械系 (1984~1986) 薄壁短管矫直机是为了解决军工急须的高精度合金薄壁短管矫直需要，由电子工业 部12研究所提出，由北京钢铁学院机械工程研究所、电子部12所、北京冶金设备自动化所 共同研制而成的。在经过国内调研、国内外专利检索发现无此类专用矫直机之后，大胆 采用单机座三辊（一凸二凹，120°配置）两辊（一凸一凹，对置、单导板）合用机型，根 据自己建立的单向多曲率段组合的反弯曲线矫直原则，用双包络或公法线原理进行辊型 设计，经过两年多的设计、制造、安装调整，于1986年5年开始了试生产调试，通过 半年多的努力，该机矫直范围为5~Φ21mm的各种铜合金管、不锈钢管，最短可达300 mm,壁径比可达1/40，管材母线直线度-般为0.1~0.15mm/m,椭圆度，表面光洁度 比原始材有所改善，可达0.02mm,V6~V7,为电子工业部12所和北京管乐器厂矫出 了合格的管材。 电子工业部器件管理局，北京市有色金属总公司于1986年11月27日联合组织了技术 鉴定，鉴定书认为：该机属国内外首创，矫直质量达到了国际先进水平（直线度0.1 mm/m),矫直原理与辊型设计有创新性，经过定型设计制造，可以用于高精度薄壁管 生产线。 该机也为中直径薄壁管精密矫直机的设计提供了依据， 157
托圈的强度安全 性 。 到 年 月为止 ， 座 转炉托 圈 均在正常运行 ， 未进行过更换或大修 。 使用 单位 攀钢 出具的证 明指 出 “ 七 年多的生 产实践证 明这 个结论 是正确 的 。 ” 其经 济效益 表现 在 “ 在生产 、 维修 中可减 少托圈备品的储备 ， 大修 中不需 要 更换 托 圈 。 ” 估 算效益 逾 万元 。 木项研究结果所取 得的软件 ， 包括托圈 应力分析计算程序 、 强度 分析方 法 、 技术结 论 等 ， 已 应用 于鞍钢 新建 吨转炉 设计 中 。 鞍钢 设计 院委托我院 为该院 自行 设 计的托 圈完成了强度分析及校核工作 ， 该托 圈外径 毫米 ， 自重 吨 ， 炉体荷载 吨 ， 最大倾动力 矩 吨 · 米 ， 三 维有 限元模 型结 点数 点 ， 单元数 个 ， 计 算工 况 种 。 现已 投产 ， 运 转正 常 。 根据 这 一研究 成果写 成的论 文《 转炉 托 圈 应力分 析 》 曾在 美国钢铁 工 程协会 年年会 上宣读 及在 《 钢铁 工程 师 》 年 月号上 刊登摘要 及作 者照 片 ， 得到的评价 是 在 美 国也存在同类 问题 ， 但在美国尚没有 人做过 这样的工作 。 攀钢 出具 的证 明指 出木研究 “ 具有 国际水平 ” 。 冶金 部确认 攀 钢 的 “ 意 见” 视 同鉴 定 ， 鉴 定号 冶机科鉴字 第 号 。 木 项 目于 年 月由冶金部作 了鉴定 。 薄壁短管矫直机的研制 北 京钢 铁 学院 机械 系 薄壁 短管矫 直 机是 为 了解决 军工急须 的 高精度合 金薄壁 短管矫 直需要 ， 由电子 工业 部 研究所 提 出 ， 由北 京钢铁 学院机械工程研究所 、 电子部 所 、 北京 冶 金设 备 自动化所 共同研 制而成 的 。 在 经 过 国 内调研 、 国 内外专利检索发 现无此类专用矫 直机之后 ， 大胆 采用 单机座 三辊 一 凸二 凹 ， 。 配置 两辊 一凸一凹 ， 对置 、 单导板 合用机型 ， 根 据 自己建立 的单 向多 曲率段组 合 的 反弯 曲线矫直原 则 ， 用双包络或公法线原 理进行辊型 设计 ， 经 过 两年 多 的 设计 、 制 造 、 安 装调整 ， 于 年 年开始 了试 生产调试 ， 通 过 半 年多的 努力 ， 该机矫 直 范围 为功 价 的 各 种铜 合 金管 、 不 锈钢管 ， 最短可达 ， 壁 径 比可达 ， 管材母 线 直 线度 一般 为 ， 椭 圆度 ， 表面 光 洁度 比原始材有 所改 善 ， 可 达 ， ， 为 电 子工 业 部 所和北京管乐器厂矫 出 了合格的管材 。 电子 工业 部器件管理局 ， 北京市有色金属 总公 司于 年 月 日联 合 组织 了技术 鉴 定 ， 鉴 定 书认 为 该 机属 国 内外首创 矫 直 质 量达 到 了国际先进水平 直 线 度 。 ， 矫 直原理与辊 型设 计有创 新性 经 过 定型设计制造 ， 可以 用 于高精度薄壁 管 生产线 。 体机也为 中直径 薄壁 管精密矫 直 机的 设计 提供 了依姆 ， 落