电弧炉电极立柱升降系统约束模态特性研究

宋朝省^1,2，黄其明²，徐向阳²，梁香宁²

1. 清华大学机械工程系2. 重庆赛迪冶炼装备系统集成工程技术研究中心有限公司

摘 要：基于有限单元法,建立了实际约束条件下的电极立柱升降耦合系统模态有限元模型。采用Lanczos法对电极立柱升降系统模态特性进行了求解,对其固有频率及振型进行分析并对立柱不同位置高度对系统固有特性的影响进行研究。结果表明:电极立柱升降系统的低阶振型主要表现为电极-横臂的弯曲、横向侧弯及横臂与立柱的扭转方向,是导致电炉冶炼不稳定及诱发电极共振折断的原因之一;随着立柱位置高度的增加,系统各阶固有频率降低,系统柔性增加,且低频区域偏向电极立柱横臂的横向弯曲及扭转模态被激发。研究对电极立柱升降机械系统的匹配设计,改善电极调节的响应特性,提高电弧炉可靠性及工作效率具有一定的指导意义和工程应用价值。

关键词：电弧炉;电极立柱;有限元法;模态分析;