淺析步進梁式加熱爐

趙排官 張玉宏

（天津二十冶建設(shè)有限公司機裝分公司，天津300301）

工業(yè)爐按熱工制度可分為兩類：一類是間斷式爐又稱周期式爐，其特點是爐子間斷生產(chǎn)，在每一加熱周期內(nèi)爐溫是變化的，如室式爐、臺車式爐、井式爐等；第二類是連續(xù)式爐，其特點是爐子連續(xù)生產(chǎn)，爐膛內(nèi)劃分溫度區(qū)段。在加熱過程中每一區(qū)段的溫度是不變的，工件由低溫的預(yù)熱區(qū)逐步進入高溫的加熱區(qū)，如推鋼爐、環(huán)形爐、步進式爐、振底式爐等。一般常見的為推鋼式加熱爐和步進式加熱爐。推鋼式加熱爐出現(xiàn)較早，鋼坯在支撐梁上推動時鋼坯會產(chǎn)生“黑印”，且有可能劃傷，因此加熱質(zhì)量不好，推鋼長度不能過長，否則會“拱鋼”，所以產(chǎn)量不高。步進式加熱爐有著推鋼式加熱爐無法比擬的優(yōu)點,諸如,不拱鋼,不粘鋼,氧化燒損小,脫碳少,加熱時間短,加熱操作靈活,易于和軋制節(jié)奏相匹配,加熱過程中不產(chǎn)生劃傷,爐子長度不受限制（從理論上講）自動化程度高,易于采用計算機控制等優(yōu)點。步進式加熱爐又分為步進梁式加熱爐和步進爐底式加熱爐，常見的為步進梁式加熱爐。

步進式梁式加熱爐一般分為爐底機械、水梁、爐體、燃燒系統(tǒng)、裝出料設(shè)備、汽化冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等等。

一、爐底機械

爐底機械主要是指爐底步進機械、水封槽等。爐底機械和水梁是實現(xiàn)鋼坯步進運動的主要設(shè)備。爐底步進設(shè)備從下到上依次為斜軌座、提升框架、平移框架、水封槽等。斜軌座、提升框架、平移框架的功能為實現(xiàn)步進運動，水封槽通水以后可以防止爐內(nèi)的煙氣從爐底的活動立柱孔流出。爐底步進機械的動力源為液壓傳動，通過油缸的前進、后退實現(xiàn)。如下圖

水梁活動梁和平移框架固定在一起，當提升框架左右移動時就會帶動平移框架上下移動從而使活動梁上下移動，平移框架的左右移動可以使活動梁左右移動。這樣通過控制提升框架和平移框架的移動順序以及距離就可以得到想要的移動軌跡。

目前隨著軋機小時產(chǎn)量的提高，步進式加熱爐正朝著大型化多功能化發(fā)展。這樣出現(xiàn)了兩段分離步進梁（底）式加熱爐。這種爐子步進梁（底）分為兩段，一段在高溫區(qū)，一段在低溫區(qū)?？梢苑謩e控制兩段爐底步進機械，從而控制鋼坯在高溫區(qū)和低溫區(qū)停留的時間，滿足不同軋制工藝的要求，可以滿足熱裝、冷裝、混裝、厚坯、薄坯的加熱要求。如下圖所示為

兩段分離步進爐底式加熱爐

還有一種組合式步進爐。前半部分為步進梁式，后半部分為步進爐底式。如下圖

組合式步進爐

二、水梁

水梁是步進梁式加熱爐支撐鋼坯的部件，分為活動梁和固定梁，固定梁和爐底固定，活動梁和平移框架固定，其內(nèi)部通水和汽化冷卻連接組成預(yù)熱鍋爐。在水梁爐內(nèi)部分表面要覆蓋一層自流澆注料，從而減少高溫對其的危害。步進爐底式加熱爐支撐鋼坯的部件為爐底支撐滑塊。水梁一般按壓力管道要求進行氬弧焊打的、無損探傷，但是不進行告知，因為一般廠家沒有壓力管道或者容器的制造資質(zhì)。

三、爐體

步進機械上面就是爐體部分，主要包括爐底、爐墻、爐頂，鋼坯在其圍成的空間內(nèi)加熱。

在爐底機械上面是爐底鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)上面進行砌磚。在最下面采用絕熱材料隔熱，最上面采用鎂磚或者高爐磚砌筑。步進梁式加熱爐在活動梁立柱口處用抗渣澆注料進行澆注。

爐墻最外面為爐墻鋼結(jié)構(gòu)，往里為保溫材料。爐墻分為側(cè)墻和端墻，沿爐子長度方向上的爐墻稱為側(cè)墻，爐子兩端的爐墻稱為端墻。爐墻一般緊貼爐墻鋼板的地方是一層硅鈣板，再往爐內(nèi)為輕質(zhì)磚，然后為低水泥澆注料。在爐墻鋼板上設(shè)置錨固件，連接錨固磚，錨固磚深入低水泥澆注料內(nèi)。如下圖

爐墻結(jié)構(gòu)示意圖

爐墻上設(shè)有爐門、窺視孔、燒嘴孔、測溫孔等孔洞。為了防止砌磚受損，爐墻應(yīng)盡可能避免直接承受附加載荷。所以，爐門、冷卻水管等構(gòu)件通常都直接安裝在鋼結(jié)構(gòu)上。

加熱爐爐頂?shù)囊话阈问綖榈蹴?。吊頂就是把爐頂耐材吊在爐頂鋼結(jié)構(gòu)上。爐頂鋼結(jié)構(gòu)通過爐頂?shù)鯍煦^勾住爐頂錨固磚，爐頂錨固磚和爐頂做成一體的形式，這樣爐頂就背掛在了爐頂鋼結(jié)構(gòu)上。如下圖所示

爐頂?shù)哪筒淖钌厦鏋檩p質(zhì)澆筑料，往下是纖維氈，最下面是低水泥澆注料。爐頂一般有澆注料形式和可塑料形式，如果是可塑料爐頂，最下面應(yīng)為可塑料。澆注料的施工和土建的混凝土澆灌一樣，支模完成后澆灌?？伤芰系氖┕な褂脝訐v打錘對耐材進行搗打，耐材預(yù)空氣后發(fā)生反應(yīng)，達到強度要求。

耐材施工完畢以后，應(yīng)盡快進行烘爐。當溫度低于5℃時，爐子砌筑完畢，但不能隨即烘爐投產(chǎn)時，應(yīng)采取烘干措施，否則砌體周圍的溫度不應(yīng)低于5℃應(yīng)進行保溫措施。耐火泥漿、耐火可塑料、耐火噴涂料和水泥耐火澆注料等在施工時的溫度，均不應(yīng)低于5℃。但黏土結(jié)合耐火澆注料、水玻璃耐火澆注料、磷酸鹽耐火澆注料施工時的溫度，不宜低于10℃。

四、燃燒系統(tǒng)

加熱爐的燃燒系統(tǒng)主要包括：空氣管道、煤氣管道、廢氣管道、壓縮空氣管道、燒嘴等等。一般加熱爐的燒嘴分部在爐子長度方向的兩側(cè)，共上下兩排。燒嘴嵌在爐墻內(nèi)，外接空、煤氣管道及廢氣管道。燒嘴一般分為蓄熱燒嘴和非蓄熱燒嘴。蓄熱燒燒嘴內(nèi)填充蓄熱體以儲存熱量，空氣或者煤氣在吹向爐內(nèi)以前，在燒嘴內(nèi)預(yù)熱，這樣可以增加燃燒率，節(jié)約燃料。蓄熱燒嘴有分體式和組合式。分體式燒嘴只能噴射空氣或者煤氣，組合式燒嘴是把空氣燒嘴和煤氣燒嘴組合在一塊兒，燒嘴有煤氣腔和空氣腔，中間有耐熱材料分開。

一般加熱爐分為三段式，即把爐子長度方向分為預(yù)熱段、加熱段及均熱段。預(yù)熱段一般沒有燒嘴或者燒嘴少，主要是給鋼坯預(yù)熱；加熱段是給鋼坯快速加熱，爐子兩側(cè)的燒嘴比較多；均熱段的作用是使鋼坯內(nèi)外鋼坯均勻，爐兩側(cè)燒嘴加熱能力較小，為了是鋼坯加熱均勻一般會再爐頂設(shè)置平焰燒嘴。管道按照預(yù)熱段、加熱段、均熱段分為三個子單位分別控制。

燃燒系統(tǒng)的空氣、空氣廢氣通過三通換向閥與燒嘴的空氣管道連接，煤氣、煤氣廢氣管道通過煤氣換向閥與燒嘴的煤氣管道連接。由于主管道要和爐子兩側(cè)的燒嘴連接，所以空氣、煤氣及廢氣管道的主管道主要分部在爐頂。空氣管道是通過鼓風機供氣，廢氣管道通過引風機連接到鋼煙囪。

在爐頂和爐兩側(cè)會設(shè)置測溫孔和測壓孔，通過電腦控制爐內(nèi)溫度及壓力。

五、裝出料設(shè)備

步進式加熱爐的出鋼形式主要分為側(cè)進側(cè)出和端進端出。側(cè)進側(cè)出就是在爐子的端部的爐子側(cè)面設(shè)置爐門，爐內(nèi)鋼坯的運行通過設(shè)在爐子寬度方向的懸臂輥道實現(xiàn)，與爐外輥道相連。由于懸臂輥道的結(jié)構(gòu)形式制約，側(cè)進側(cè)出形式不適合較寬、較重的鋼坯。側(cè)進側(cè)出加熱爐一般棒線軋線的加熱爐比較常見，優(yōu)點是裝出料較快。端進端出的加熱爐主要使用在寬厚板軋線的加熱爐。端進端出是在爐子寬度方向的兩端設(shè)置爐門，通過裝、出鋼機來實現(xiàn)鋼坯的進出。裝、出鋼機的優(yōu)點是能適應(yīng)各種鋼坯形式，缺點是速度慢。

六、汽化冷卻系統(tǒng)

步進式加熱爐的汽化冷卻系統(tǒng)主要包括汽包、軟水箱、水泵、旋轉(zhuǎn)聯(lián)箱、排污裝置等等。

旋轉(zhuǎn)聯(lián)箱是步進梁式加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)所特有的一種裝置。它的主要作用是實現(xiàn)活動梁立柱所接的汽化冷卻管道可以和步進機械一起運動。這種設(shè)備上部與平移框架相連，下部與地面相連，中間有旋轉(zhuǎn)接頭相連，可以實現(xiàn)上下左右的活動。

七、電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要分為動力系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等等。

動力系統(tǒng)主要為設(shè)備提供能量，主要包括液壓站、輥道、裝出鋼機、水泵等等各種設(shè)備。

檢測系統(tǒng)主要是檢測空煤氣管道、汽化冷卻管道的溫度、壓力及流量，還檢測爐內(nèi)的溫度、壓力等等。

控制系統(tǒng)主要是通過檢測系統(tǒng)的檢測分析，做出相應(yīng)的操作，以達到工藝的需要。

結(jié)語

綜上所述，步進梁式加熱爐在現(xiàn)實生產(chǎn)中有著非常卓越的性能，越來越受到生產(chǎn)單位的重視。同時也會得更廣泛的使用。

[1]蔡喬方主編.加熱爐（第二版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996

[2]楊君璇，詹盧剛編.厚板步進式加熱爐設(shè)計[J].工業(yè)爐,2010(2).

[3]張善亮主.加熱爐【M】.北京：冶金工業(yè)部，