转炉托圈支撑转炉炉体,并传递炉体倾动力矩,是炼钢机械中极其重要的部件。它在工作过程中,受到热负荷和机械负荷的共同作用,工况恶劣,容易产生裂纹而导致破坏。本文首先从理论上分析了托圈的机械应力、热应力的有限元计算原理,并以新设计的转炉托圈为例,进行了实体建模。然后用三维非线性有限元法对其机械应力、热应力及二者的耦合分别进行了计算,研究了托圈在不同工况下其应力分布和变化规律。通过研究表明:托圈机械应力整体分布较低,位移较小,而且炉体处于不同的工作角度时,托圈产生的应力并不对称,下半托圈整体应力比上半托圈整体应力要大,而且随着倾动角度的增加,上部托圈应力减小。研究还发现热应力是导致托圈破坏的主要原因,它是机械应力的2～3倍。托圈周向温差引起的热应力比较小,可以忽略不计,径向温差引起的应力较大。当托圈受机械-热应力耦合作用时,托圈下部的应力值始终稍高于托圈上部,无论在何种工况下,球铰耳座附近应力都较高,为托圈的危险区域。根据托圈的应力分析,可以提出具体的设计方案,对托圈采用流水冷却,使得托圈各截面温差减小,降低热应力,从而延长其使用寿命,为托圈的设计及使用提供了可靠的参考数据和理论分析。