軋板廠加熱爐新建與改造方案設(shè)計

唐 彬 鐘小平 陸大成 喻智華

(1.中冶賽迪工業(yè)爐公司，重慶 400013;2.武漢鋼鐵股份有限公司，湖北 430083)

某中型軋板廠在20 世紀(jì)60 年代建有推鋼式加熱爐3 座，并預(yù)留了4#加熱爐的基坑，但一直沒有建造4#加熱爐。為了調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，提高生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的競爭力，該廠決定在預(yù)留的4#爐基坑中新建4 號步進(jìn)式加熱爐，并對部分關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行更新改造，以滿足步進(jìn)爐和舊有推鋼爐的生產(chǎn)。待4 號爐建造完畢生產(chǎn)正常后，擇機改造余下的推鋼式加熱爐，以滿足軋線產(chǎn)品改造方案要求。

在舊有推鋼式爐中，裝出料輥道不在一個標(biāo)高面上，裝爐輥道比出爐輥道要高，改為步進(jìn)爐后需對裝出料輥道進(jìn)行重新設(shè)計使之降為一個工作標(biāo)高。同時改造幾座加熱爐是不切實際的，故只能對已有中板軋線加熱爐進(jìn)行分批次改造。力求用簡單的方案來解決現(xiàn)有軋線加熱爐、推鋼爐和步進(jìn)爐的同步生產(chǎn)，以滿足產(chǎn)品生產(chǎn)需要。

1 方案討論

原有裝出料平面布置如圖1 所示。坯料經(jīng)上料輥道B3 輸送至裝爐輥道B4 進(jìn)行推鋼上料，待爐內(nèi)加熱完畢后坯料通過固定滑道滑至出爐輥道線上進(jìn)行軋制。根據(jù)用戶要求，坯料經(jīng)吊車吊至上料輥道上，在321 柱與323 柱之間原4 號推鋼爐的基坑上新建步進(jìn)式加熱爐，改為步進(jìn)爐后采用推鋼機上料和出鋼機出料。為了使改造后的4號加熱爐裝出料輥道標(biāo)高保持一致，裝料線設(shè)計必須考慮能升降坯料的裝置，該裝置既可以是升降料臺也可以是高架式裝鋼機，實現(xiàn)滿足坯料在新建步進(jìn)爐和舊有推鋼爐上料裝鋼的需要。

在位于4 號加熱爐出爐西側(cè)(緊靠加熱爐)，拆除原集中傳動輥道(B3/B4)，設(shè)置一臺能承降兩塊長板坯的升降輥道和雙層輥道。升降輥道下降能將板坯送入4#爐雙層輥道的下層輥道，上升時將板坯從雙層輥道的上層輥道輸送到2#、3#爐。升降輥道與相鄰的前后輥道為聯(lián)鎖控制關(guān)系:當(dāng)升降輥道上升或下降時，與之相鄰的前方板坯庫入爐輥道只能向板坯庫方向運轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，不能向4 號加熱爐方向運轉(zhuǎn);與升降輥道相鄰的雙層輥道中的上層輥道只能向3 號加熱爐方向運轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，不能向升降輥道方向轉(zhuǎn)動;與升降輥道相鄰的雙層輥道中的下層輥道不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)升降輥道可靠停位在雙層輥道的上層輥道入口位置時，雙層輥道的上層輥道正常運轉(zhuǎn)。當(dāng)升降輥道可靠停位在雙層輥道的下層輥道入口位置時，進(jìn)行4號加熱爐的裝料。裝鋼工藝流程為:板坯在上料輥道上測長后送至升降輥道，4 號爐發(fā)出裝鋼信號時，升降輥道下降能將板坯送入4#爐雙層輥道的下層輥道即裝料輥道上，按布料圖進(jìn)行定位。在確定爐內(nèi)有足夠空間后，液壓推鋼機開始動作:推鋼機前移按計算值前進(jìn)到與前一塊板坯間隔50 mm 位置后將板坯放在爐內(nèi)指定裝鋼位置，然后快速退回到原位置，準(zhǔn)備重復(fù)下次裝料動作;當(dāng)2～3 號爐發(fā)出裝鋼信號時，升降輥道在上位能將板坯經(jīng)雙層輥道的上層輥道輸送到2#、3#爐裝爐輥道上進(jìn)行定位，然后重復(fù)2 號爐或4 號爐的裝鋼過程，如圖2 所示。

采用升降臺和雙層輥道后，采用常規(guī)推鋼機裝鋼，可有效的增加爐長和提高產(chǎn)量，升降臺升降周期相對較短，能夠滿足2～3 號爐裝鋼需要。

2 升降臺及輥道

將升降臺及輥道作為一個整體進(jìn)行布置構(gòu)思設(shè)計，由于是將舊有輥道拆除后在原有基礎(chǔ)和鐵皮溝上改造升降臺及輥道，升降輥道標(biāo)高由+1 530 mm 下降到－200 mm，給升降臺及輥道的設(shè)計帶來異常困難。板坯升降臺架輥道既要滿足板坯的正常下線為4 號爐裝鋼，同時又要滿足上線2～3 號爐的裝鋼需要，因此升降臺輥道的結(jié)構(gòu)設(shè)計就非常關(guān)鍵。采用全液壓升降軌道式輥道設(shè)計用于滿足雙層輥道上下線的供料，利用現(xiàn)有的輥道側(cè)壁拉梁作升降輥道的導(dǎo)向輪座受剪面，在升降輥道架梁下設(shè)計下導(dǎo)軌座。升降輥道及升降臺的特征在于由固定框架、導(dǎo)向輪裝配、升降輥道、升降擋板、檢修底座、擋板、驅(qū)動元件等組成。升降輥道與固定框架立柱之間設(shè)有導(dǎo)向輪裝置，固定框架上設(shè)有與導(dǎo)向輪匹配的導(dǎo)向軌道。在升降輥道上連接有升降擋板，升降擋板上設(shè)有支架，碟簧裝配，導(dǎo)向滾輪裝配。固定框架立柱上設(shè)有與升降擋板導(dǎo)向滾輪相匹配的導(dǎo)向軌道。在升降輥道架的右下部設(shè)有擋板，該擋板隨升降輥道一起上下移動;導(dǎo)向輪導(dǎo)向升降輥道升降，減少升降輥道架的擺動，增加鋼坯在升降過程中的穩(wěn)定性。鋼坯從相鄰上位輥道組傳輸過來時，升降輥道下降至下位，升降擋板上升至上位，可防止由于輥道組電機失控或者操作失誤而造成對升降裝置的破壞和沖擊，從而避免安全事故。當(dāng)升降輥道在上位時，可以防止相鄰下位輥道組上的鋼坯由于電機失控或者誤操作反轉(zhuǎn)而沖出輥道，從而避免事故。

圖1 改造前裝出料平面布置圖Figure 1 Layout chart of charging and discharging before reconstruction

3 雙層輥道

雙層輥道位于加熱爐裝爐側(cè)。該輥道分上下兩層，下層為4 號爐裝爐輥道，用于板坯在加熱爐前的運輸和定位;上層為過渡輥道(待2#、3#爐改造完畢后拆除)，用于向2#、3#爐輸送正常生產(chǎn)所需的板坯。上層輥道和下層輥道之間用于4 號爐推鋼機上料，受現(xiàn)場實際條件的限制，雙層輥道的立柱布置非常困難，既要滿足上下層輥道的過鋼要求又要滿足4 號爐推鋼機的裝鋼要求，給裝鋼空間和雙層輥道的立柱布置帶來難題。經(jīng)過對現(xiàn)場反復(fù)確認(rèn)后采用前中后三立柱方案，在雙層輥道上層輥道架梁東側(cè)設(shè)計防橫向拉力錨栓，下層輥道梁采用剪力支撐面設(shè)計，同時下輥道梁與上輥道立柱面設(shè)計錨固銓聯(lián)結(jié)，待2～3 號爐改造時拆除錨固栓，脫開剪力支撐面就可以拆除雙層輥道的上層輥道，下層輥道繼續(xù)使用，從而達(dá)到一次改造一次完成，避免2～3 號爐改造時重復(fù)改造?？紤]到加熱爐的熱輻射，在雙層輥道非傳動側(cè)設(shè)置隔熱包軋裝置，有效的保證了上下層輥道的正常運行。雙層輥道上層輥道梁設(shè)計中考慮整體片梁設(shè)計，并采用了有限元分析梁的受力情況，保證雙層輥道支撐梁的強度和穩(wěn)定性。

4 推鋼機

由于4 號雙蓄熱加熱爐采用長行程液壓推鋼機，其行程近6 m，受雙層輥道的設(shè)計限制，推鋼機推頭在雙層輥道的活動空間十分有限，因此，長行程推鋼機的推頭及梁采用扁頭梁設(shè)計。長行程推鋼機液壓缸工作時，由于行程較長，當(dāng)承受較大推力時，活塞桿由于不能保持原有的現(xiàn)狀會發(fā)生彎曲變形，在縱向產(chǎn)生較大的彎矩從而產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力，如果超出許用應(yīng)力或者變形超出許可范圍，造成液壓缸活塞桿失穩(wěn)，嚴(yán)重的情況下還會折斷，需在液壓缸頭的前端及靠近推頭的位置設(shè)計一種防下?lián)系膶?dǎo)向裝置以解決推頭的下?lián)稀?/p>

該導(dǎo)向裝置為一種長行程推鋼機的液壓缸活塞桿導(dǎo)向裝置，主要是由液壓缸裝配、支座、偏心導(dǎo)向輪裝配、輥道裝配等組成。利用設(shè)計中專有某幾根輥道的輥面作導(dǎo)向軌道，液壓缸頭部采用偏心輪裝配，其特征在于液壓缸裝配和偏心導(dǎo)向輪裝配安裝于同一個支座上，液壓缸活塞桿動作時，導(dǎo)向輪裝配沿導(dǎo)軌一起動作，通過調(diào)節(jié)偏心軸的偏心量，可調(diào)節(jié)導(dǎo)向輪與軌道的間隙，當(dāng)液壓缸活塞桿伸出一定行程時，導(dǎo)向輪裝配一起移動到輥身表面，并沿輥身表面運動，從而有效的解決了這種裝置的導(dǎo)向問題。

5 結(jié)論

綜上所述，在舊有推鋼爐改步進(jìn)爐的裝鋼方案設(shè)計中，采用升降輥道升降坯料和雙層輥道的方案設(shè)計能夠滿足新建步進(jìn)爐和舊有推鋼爐的同時生產(chǎn)。雙層輥道的下層輥道梁采用剪力支撐面設(shè)計，同時下輥道梁與上輥道立柱面設(shè)計錨固銓聯(lián)結(jié)，待余下推鋼式加熱爐改步進(jìn)爐時拆除錨固栓，脫開剪力支撐面就可以拆除雙層輥道的上層輥道，下層輥道繼續(xù)使用，從而達(dá)到一次改造一次完成，避免后續(xù)加熱爐改造時的重復(fù)建設(shè)。實踐證明，改造后的4 號加熱爐達(dá)到了預(yù)期的改造效果。

［1］鐘小平，等.加熱爐改造優(yōu)化設(shè)計.中國重型裝備，2010(2):21－22.

［2］王秉銓，等.工業(yè)爐設(shè)計手冊.北京:機械工業(yè)出版社，2006.