步进梁式加热炉坯料跑偏原因的探讨与控制.pdf

步进梁式加热炉坯料跑偏原因的探讨与控制 毕仕辉 梁秀丽 鞍钢集团设计研究院 摘要 介绍了步进梁式加热炉坯料跑偏的三大基本原因,分析了这些原因的基本影响因 素,提出为解决坯料跑偏应在设计、 制造、 安装、 操作等方面采取的措施。 关键词 步进梁式加热炉 坯料跑偏 控制 中图分类号 TG155 文献标识码 A 文章编号 10062461320060420036203 D iscussion of Reasons L eading Stock Snaking from W alking Beam Furnace and Its Control Bi Shihui L iang Xiuli A ngang Design and Research Institute Abstract Three basic reasons of stock snaking from walking beam furnace are explained and the factors influencing on them are analyzed. The measures should be adopted on design, manufacture, installation and operation etc.to solve stock snaking are presented. KeyW ords walking beam furnace stock snaking control 1 前言 坯料在炉内跑偏是步进炉生产运行中致命的 问题。钢坯跑偏,轻则刮坏炉墙,重则会使钢坯在 炉内挤堆,造成停产事故。跑偏虽然不能完全避 免,但跑偏量可以通过一定的手段和措施控制在 许可的范围内。 一般来说,跑偏量小于50mm是不 会影响步进梁式加热炉正常运行的。 2 步进梁式加热炉坯料跑偏的基本原因 造成坯料在炉内跑偏的原因很多,归纳起来 有以下三种。 1步进机构的升降、 平移运动轨迹与炉子 中心线不平行,造成坯料在炉内跑偏。 由于运动轨迹与炉子中心线有夹角,造成坯 料在炉内的跑偏与炉长、 步距直接相关。 如鞍钢热 毕仕辉,高级工程师, 1989年毕业于东北大学热能工程专 业,现于鞍钢集团设计研究院从事工业炉窑的研究与设计工作 114021。 轧带钢厂某新建步进梁式加热炉炉长24660mm , 步距500mm ,如果水平运动轨迹与炉子中心线不 平行,有0125的夹角,就会造成每步跑偏211mm , 这样,从炉尾将钢坯输送到炉头,就会产生 100mm以上的跑偏量。 2步进梁和固定梁的钢坯支撑面不平整, 造成钢坯在升降过程中产生滑动位移,使钢坯在 炉内出现不规则的偏移。 同时,步进机构抖动也会 使钢坯在升降时产生位移,造成钢坯跑偏。 3坯料不规则,扭曲严重,使钢坯在输送过 程中产生位移,造成跑偏。 以上三种基本原因相互交错,彼此影响,叠加 更甚,使钢坯在炉内跑偏的原因变得错综复杂,跑 偏方向也可能随时变化。 要有效控制钢坯在炉内的跑偏范围,就必须 控制上述原因的基本影响因素。 3 基本因素的控制 3. 1 步进机构运动轨迹不平行的控制 63 鞍钢技术 AN GAN G TECHNOLOGY 2006年第4期 总第340期 引起步进机构升降、 平移运动轨迹与炉子中 心线不平行的因素有机构设计有欠缺、 制造质量 有问题、 安装精度达不到标准,维护、 维修不及时 等。 在设计大型步进梁式炉的平移框架和升降框 架时,首先应对跑偏现象予以足够的重视。 从设计 上限制机械、 液压冲击和振动可能对步进梁及钢 坯产生的不良影响,采取有效措施,准确控制步进 梁的升降和平移运动的加速、 减速和速度,确保步 进机构沿炉子中心线正常运行,从而保证跑偏量 不超范围。 步进机构各部件的制造质量直接影响到下一 步的安装工序。例如斜轨座、 导轨、 辊轮及定心轮 等材料及加工公差,特别是步进梁和框架的形位 公差,必须达到设计要求。 大型步进梁式加热炉的 步进梁和升降、 平移框架的体积都较大,若焊接工 艺有问题或焊后处理不当,都会造成严重的变形, 导致无法安装或精度、 误差超标准。 若这些部件的 材质达不到要求,在生产过程中就会造成严重的 磨损,直接影响步进机构的运行轨迹。 安装步进机构时要严格保证其升降、 平移运 动轨迹与炉子中心线平行。虽然达不到绝对的平 行,但可以将它们之间的不平行程度控制在一个 许可的范围内,也就是说安装的不平行度应达到 一个标准,如果这个标准用两者之间的夹角Β来 表示,则有 Β arctan 钢坯与炉墙或与钢坯间的最小间隙 钢坯步进输送的最大距离 对已运行多年的步进炉来说,还要保证其及 时的维护与修理,同时要兼顾水封槽与活动立柱 和炉底之间的密封性能,以保证炉底不跑火,不致 烧坏或使步进梁、 框架变形等,从而保证升降、 平 移运动轨迹与炉子中心线相平行。 3. 2 炉梁钢坯支撑工作面不平整的控制 导致步进梁和固定梁的钢坯支撑面不平整的 因素包括制造、 安装、 氧化铁皮堆积、 炉梁抖动、 绝热材料脱落等。 在炉梁制造与筑炉施工过程中, 要严格保证各个步进梁和固定梁标高差不超出质 量检验标准;预拉伸安装炉梁时要监测其垂直度 与标高差是否达标。 另外,高温段钢坯氧化造成铁 皮堆积、 积瘤、 铁皮熔化侵蚀炉梁等,也可能造成 炉梁支撑面平整度达不到要求。 引起步进梁抖动的因素有两个方面,一是炉 梁承载超负荷,造成炉梁强度不够或步进机构驱 动系统能力不够;二是步进机械驱动系统本身工 作不稳定而造成抖动。炉梁抖动必然造成坯料跑 偏。 3. 3 原料坯不规则的控制 原料坯不规则主要是供料方造成的,可以通 过人为调整进行控制。 4 日常操作中控制坯料跑偏的方法 生产中坯料跑偏的形式多种多样,大致可归 纳为以下三种仅向一个方向跑偏的称为单向跑 偏;向两个方向跑偏的一般发生在双排料情况时, 称为双向跑偏;向两个以上方向呈多折状跑偏的 称为不规则跑偏。 对于前两种跑偏量不大的炉子来说,可以预 测到跑偏方向及跑偏量,通过预留跑偏量的装料 方法加以控制,即在钢坯装料时,故意装偏,使其 在出炉时正好不碰炉墙。 因炉梁过载或步进机构驱动负荷过载而引起 的跑偏,只需严格控制坯料规格和装炉量便可有 效解决。因步进机械驱动系统本身工作不稳定而 引起的坯料跑偏,则可通过勤检点及逐步修正、 改 进等方法来解决。 而多折状不规则跑偏则无法靠改变操作方法 去控制。 可见,依靠在操作过程中解决跑偏的方法 有其局限性,且治标不治本,要治本还要从更进一 步追究基本原因入手。 5 坯料跑偏基本原因的进一步控制 从步进机构来看,要解决不平行问题,必须在 设计上对平移、 升降框架加以约束,采用稳定、 可 靠的液压动力系统。热轧厂新建的1加热炉框架 导向定心纠偏限制的设计便是一例。该加热炉的 步进机构采用液压驱动、 双层框架、 双轮斜轨式结 构,分别设有提升定心、 水平定心的纠偏结构,每 个水平和升降框架的定心导向借助于配置在该框 架四角的侧部轮组来实现,分别呈对角线侧向布 置,很好地保证了框架沿炉子中心线平行运动,有 效控制了跑偏。 其次要保证升降、 平移框架的制作精度与表 面平整度,制定合理的制作工艺。 对这种大型的铆 73毕仕辉 梁秀丽 步进梁式加热炉坯料跑偏原因的探讨与控制 焊结构件,制作完成后还要消除其内应力,以免安 装后变形。在最后安装时,要把握好平行度,使其 达到设计要求。 升降、 平移框架以及连动设备的材质和框架 表面的平整度是影响炉梁支撑工作面的主要因 素。设计升降机构的斜轨座、 升降轮、 运行导轨等 时,必须选用耐磨性能好的材料制造。加工制造 时,要保证每个零部件的精度;安装时,要使每一 个标高的误差都在控制范围内。只要框架和炉底 组合梁不变形,炉梁工作面的标高就不会相差很 大,同步性能就好,跑偏量就可控制在许可的范围 内。 涉及到炉梁工作面平整度的因素还有炉梁抖 动的有效控制和炉底水封的严密性。热轧厂新建 的1加热炉步进机构的驱动系统采用了液压系 统,由驱动液压缸、 液压动力系统、 液压控制阀台、 液压中间配管等组成。提升框架采用两支差动液 压缸驱动,水平运动框架采用一支差动液压缸驱 动。 液压缸运行时,由进口位移检测元件进行各控 制位的检测,系统采用了变量泵与比例阀以及配 套的行程检测与控制装置,保证了步进梁运行平 稳且不抖动。 通过控制比例阀的电量值,使液压缸 能准确地按运行变化曲线移动,保证了驱动机械 的运行精度与稳定性。 在设计中,步进梁开始托起与放下钢坯时均 以低速运行,以防止步进机构产生冲击或震动,实 现 “轻托轻放”,以减少氧化铁皮脱落与沉积,避免 了由于撞击而破坏炉梁的绝热层,从而消除了炉 梁支撑工作面的不平整现象。 炉底水封系统采用合理的密封结构也很重 要。 密封系统性能好,就可防止坯料在步进机构中 因高温变形而跑偏。 6 结语 综上所述,步进机构运行轨迹与炉子中心线 的偏差、 炉梁支撑面的不平整和坯料不规则,是造 成钢坯在炉内跑偏的基本原因。只要在设计中做 好预测,并采取有效的控制措施,制作时严格监 制,施工时严把质量关,就能将坯料在炉内的跑偏 量控制在许可范围内,从而保证加热炉的正常运 行。鞍钢热轧带钢厂新建的1加热炉通过采取相 应的措施,已将跑偏量控制在15mm范围内,有 效遏制了生产中的坯料跑偏现象。 编辑 袁晓青 收稿日期 20060508 马钢成功开发出汽车大梁用钢 日前,马钢CSP生产线成功开发生产的M 510L、 重约362t的汽车大梁用钢顺利发往江淮、 华菱重汽 和重庆红岩三家汽车生产厂家。该项成果丰富和提升了CSP产品结构大纲,进一步提升了马钢自主创 新的能力和研发水平。 汽车大梁用钢主要用于制造汽车车架的纵、 横及其它紧固件,对冲压强度、 韧塑性、 焊接性、 冷弯性 和成形性等材料特性指标要求十分严格。随着日益激烈的市场竞争,为了占有更多的市场份额,研制开 发汽车大梁用钢成为当前新产品开发的重要任务。 马钢充分发挥现有的技术装备优势,积极组织技术人员,借鉴国内同行的相关经验,制订详细的实 验方案,确立供应钢种和冲压试验的最佳方案;对钢水成分进行控制,轧钢前进行了模拟计算,优化参 数,使试轧一次成功。 摘编自铁诺信息咨询网 83 鞍钢技术2006年第4期 总第340期 QQ286925800咨询、交流加热炉、热处理炉；步进炉、推钢炉、环形炉、台 车炉、辊底炉、连退炉技术。 更多宝贵资料等您交流共有 60 张 CD 的工业炉资料可供选择