步進(jìn)梁式加熱爐爐底機(jī)械設(shè)計

【摘要】加熱爐是軋鋼生產(chǎn)企業(yè)主要的耗能設(shè)備。如何在保證被加熱后的鋼坯能夠進(jìn)行有效軋制的前提下，降低加熱爐的能耗，一直是冶金工業(yè)控制技術(shù)研究課題的一個主要方向。由于計算技術(shù)在近20多年中獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計算量大的加熱爐溫度控制模型的實時處理成為可能。加熱爐計算機(jī)控制系統(tǒng)也進(jìn)入了實用階段。

【關(guān)鍵詞】步進(jìn)式加熱爐；爐底機(jī)械；液壓系統(tǒng)

一、步進(jìn)梁式加熱爐

1.1步進(jìn)梁式加熱爐的概念

步進(jìn)式加熱爐是靠專用步進(jìn)機(jī)構(gòu)使鋼坯在爐內(nèi)移動的一種機(jī)械化爐子。按其步進(jìn)機(jī)構(gòu)不同又分為步進(jìn)梁式、步進(jìn)底式、步進(jìn)梁底組合式三種爐型。其工作原理是依靠油缸的推力，步進(jìn)梁底作上升、前進(jìn)、下降、后退周期循環(huán)，將裝入爐內(nèi)加熱的鋼坯一步一步地向出料端運(yùn)送。反之，它又能作前進(jìn)、上升、后退、下降逆循環(huán)，將爐內(nèi)鋼坯一塊一塊地從進(jìn)料端退出。

1.2步進(jìn)梁式加熱爐的發(fā)展

上下加熱的步進(jìn)式加熱爐是美國“裘面燃燒”公司首創(chuàng)的。第一批爐子于六十年代中期投產(chǎn)，在美國和日本運(yùn)行很正常，后來成為日本和歐洲新建熱軋帶鋼廠加熱爐的主要爐型。七十年代，我國從日本引進(jìn)的武鋼1700熱軋帶鋼設(shè)備時有3座步進(jìn)梁式加熱爐。八十年代寶鋼2050軋機(jī)從法國“斯坦因”公司引進(jìn)3座現(xiàn)代化步進(jìn)梁式加熱爐爐型。而后我國在引進(jìn)、消化、移植的同時，結(jié)合我國的國情按這種爐型設(shè)計出我國的步進(jìn)梁式加熱爐，填補(bǔ)了國內(nèi)設(shè)計的空白。

七十年代以來，我國鋼鐵、機(jī)械等企業(yè)擴(kuò)建、改造時先后設(shè)計建設(shè)不同類型步進(jìn)式加熱爐。近年，鞍鋼半連軋總體技術(shù)改造，1780熱軋帶鋼工程，配合軋機(jī)生產(chǎn)能力建設(shè)技術(shù)裝備水平高的上下供熱板坯步進(jìn)梁式加熱爐，1700熱軋工程建兩座步進(jìn)梁式加熱爐。由北京鳳凰工業(yè)爐有限公司設(shè)計，并以總承包方式承建施工。他們設(shè)計和建造的步進(jìn)梁式加熱爐，無論是爐型結(jié)構(gòu)、爐襯結(jié)構(gòu)、設(shè)備技術(shù)裝備水平、控制水平，還是產(chǎn)品加熱質(zhì)量和能耗指標(biāo)，均屬世界先進(jìn)水平，國內(nèi)領(lǐng)先水平。

二、步進(jìn)梁式加熱爐的優(yōu)點(diǎn)

和推送式連續(xù)加熱爐相比，步進(jìn)梁式加熱爐具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以加熱各種形狀的料坯，特別適合推送式爐不便加熱的大板坯和異型坯。

（2）生產(chǎn)能力大，爐底強(qiáng)度可以達(dá)到800～1000kg/（m2·h），與推送式爐相比，加熱等量的料坯，爐子長度可以縮短10%～15%。

（3）爐子長度不受推送比的限制，不會產(chǎn)生拱料、粘連現(xiàn)象。

（4）爐子的靈活性大，在爐長不變的情況下，通過改變料坯之間的距離，就可以改變爐內(nèi)料塊的數(shù)目，適應(yīng)產(chǎn)量變化的需要。而且步進(jìn)周期也是可調(diào)的，如果加大每一周期前進(jìn)的步距，就意味著料坯在爐內(nèi)的時間縮短，從而可以適應(yīng)不同金屬加熱的要求。

（5）單面加熱的步進(jìn)式爐沒有水管黑印，不需要均熱床。兩面加熱的情況比較復(fù)雜，對黑印的影響要看水管絕熱良好與否而定。

（6）由于料坯不在爐底滑道上滑動，料坯的下面不會有劃痕。推送式爐由于推力震動，使滑道及絕熱材料經(jīng)常損壞，而步進(jìn)式爐不需要這些維修費(fèi)用。

（7）軋機(jī)故障或停軋時，能踏步或?qū)⑽锪贤顺鰻t膛，以免料坯長期停留爐內(nèi)造成氧化和脫碳。

（8）可以準(zhǔn)確計算和控制加熱時間，便于實現(xiàn)過程的自動化。

三、步進(jìn)梁式加熱爐傳動方式的分類及特點(diǎn)

3.1步進(jìn)梁式加熱爐傳動方式的分類

步進(jìn)式加熱爐是依靠專用的步進(jìn)機(jī)械使工件在爐內(nèi)移動的一種機(jī)械化爐，其關(guān)鍵設(shè)備是移動梁的傳動機(jī)構(gòu)。傳動方式分機(jī)械傳動和油壓傳動兩種。機(jī)械傳動又分為齒條式、鏈條牽引式、摩擦推桿式、杠桿機(jī)構(gòu)托升機(jī)械、四桿機(jī)構(gòu)升降式。

3.2步進(jìn)梁式加熱爐傳動裝置的內(nèi)容及特點(diǎn)

（1）齒條式、鏈條牽引式——工作可靠，傳動效率高，推力和行程大，但因爐子下方粉塵較大，影響傳動系數(shù)，不宜使用。

（2）摩擦推桿式——摩擦系數(shù)較大，使用壽命相比之下較低。

（3）杠桿機(jī)構(gòu)托升機(jī)械——受力較大，所需要支撐力也較大，比較繁瑣。

（4）四桿機(jī)構(gòu)升降式——由于該步進(jìn)機(jī)構(gòu)處于梁式加熱爐的下方，所用空間有限，而機(jī)械能控制的四桿機(jī)構(gòu)需較大空間，而且當(dāng)需要對其進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)時較為困難。

四、結(jié)論

步進(jìn)式加熱爐是機(jī)械化爐底加熱爐中使用較為廣泛的一種，傳統(tǒng)的推鋼式加熱爐難以滿足需求。綜上所述，步進(jìn)式加熱爐具有勞動環(huán)境良好、加熱質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，更適應(yīng)當(dāng)代軋機(jī)向大型化、高速化與現(xiàn)代化發(fā)展的需求。