鞍钢大型厂步进式加热炉设备设计与开发
设计与改造
鞍钢大型厂步进式加热炉设备设计与开发
张莉芬, 任树忠, 杜少欣
(鞍山钢铁集团公司设计研究院, 辽宁 鞍山 114021)
摘 要:介绍了鞍钢大型厂步进式加热炉设计中采用和开发的多项新技术, 如将加热炉与连铸机对口连接, 采用高架式装钢机, 设置钢坯定位装置, 步进梁与框架为整体结构等, 使该炉达到国内领先水平, 部分技术指标达世界水平。
关键词:钢坯; 步进式加热炉; 设备设计; 技术开发
中图分类号:TG 307 文献标识码:A 文章编号:1003-9996(2004) 03-0029-03
Design and devlopment of w alking -beam reheating f urnace of B eam
Section Steel Plant in Anshan Iron and Steel Co 1
ZHAN G Li 2fen , REN Shu 2zhong , DU Shao 2xin
(Anshan Iron &Steel Co 1, Anshan 114021, China )
Abstract :The new techniques applied in design walking 2beam reheating , overhead charger , locating device for billet and integrated structure 2, 1furnace is advance in China , and some technique indexes has reached K ey w ords :billet ; walking 2beam ; ; development
1 前言
, 高速铁路建设的
步伐不断加快, 市场竞争日益激烈的严峻形势,
鞍钢集团公司决定将大型厂推钢式加热炉改为步
进式加热炉, 以提高重轨质量, 降低生产成本。
改造后的重轨生产线是当今国内最先进的生产线
之一。其中4流方坯直接热装至步进式加热炉的
设备设计是关键。
2 步进式加热炉生产工艺流程及设备组
成
211 主要工艺参数钢机将钢坯从入炉辊道运至步进炉定梁的钢坯等待位置。钢坯定位装置按钢坯规格, 将钢坯推至步进梁取料位置。由步进梁将钢坯装进加热炉, 从加热炉入口输送至加热炉出料口, 同时钢坯被加热至轧制温度。出钢机将热钢坯从加热炉出口端定梁上取出, 放至加热炉出口辊道中心线处。钢坯由出炉辊道运往轧机区, 进行轧制。213 设备组成该区域的设备主要由入炉辊道、装钢机、钢坯定位装置、步进机械、出钢机、出炉辊道、装料炉门、出料炉门等组成, 见图1。
钢坯断面尺寸为280mm ×280mm 、280mm
×380mm 、420mm ×310mm ; 钢坯长度为5000
～8000mm ; 钢坯出炉温度为1150～1250℃; 加
热炉步距为440、550mm ; 装钢最短周期约60s 。
212 工艺流程
来自4流方坯铸机的铸坯运至加热炉入炉辊
道, 按铸坯长度规格停在指定位置。由高架式装3 步进式加热炉区域的工艺和设备特点步进式加热炉区域的生产工艺和设备主要有以下特点。311 步进式加热炉与4流方坯铸机口对口连接, 实现铸坯短流程热装传统连铸坯轧制工艺复杂, 设备重量大, 钢坯冷却后再加热造成能源浪费。鞍钢大型厂设计
的4流连铸机铸坯热装生产线做到了型钢加热炉
收稿日期:2003-08-27
作者简介:张莉芬(1957-) , 女(汉族) , 辽宁海城人, 高级工程师。
・29・
Vol 121・No 13 Steel Rolling J une 120041与连铸机口对口连接, 实现了型钢连铸坯短流程热装
。
图1 鞍钢大型厂加热炉区域设备平面布置图
1-高架式装钢机; 2-入炉辊道; 3-钢坯定位装置; 4-装料端炉门升降机构; 5-炉底机械;
6-液压站; 7-出料端炉门升降机构; 8-出炉辊道; 9-出钢机
312 采用高架式装钢机实现进坯、装坯双层作护了机械设备。, 步进
, , , 。经1年多的
, 、走行装置、升降装置3部
分组成。走行装置采用电动机、减速器、双齿轮
齿条驱动, 运行平稳, 双侧同步前进。走行装置
采用交流变频调速, 以适应各种生产节奏。走行
采用编码器控制, 取料、装料准确停位。升降装
置采用电动机、减速器、齿轮齿条驱动。升降采
用编码器控制, 以实现全自动准确停位。
313 设置钢坯定位装置, 解决型钢生产周期短业连铸坯热装在板坯连铸机中很容易实现, 但要存在以下问题:(1) 多为2流、4流、6流4流铸机联接。由于各流铸坯受多种因素影响, 运行速度不一致, 4流铸坯不能在同一时间到达加热炉入口辊道处, 因而给装料带来困难。(2) 板坯铸机上料周期为180～300s , 而型钢轧制线上料周期短, 轧制节奏快, 生产最短坯
周期仅为60s , 因此要求装钢机60s 为加热炉装
1块坯。通过分析比较, 制定了2种上料方案:的问题钢坯定位装置设置在加热炉定梁与第4流辊道交接处, 它成功地将装钢这一重要环节从步进
梁循环周期中分离出来。从而确保了生产周期的
正常运行, 其作用主要体现在以下方面:
(1) 装钢机可以在钢坯定位装置处于零位的
任意时刻上料, 不受步进梁运行周期限制, 使上
料周期与步进梁循环周期分离, 解决了型钢生产
周期短的关键问题。
(2) 装钢机将钢坯放在定梁上等待, 再由钢
坯定位装置将钢坯推至步进梁的取料位置并摆
正。
(3) 可根据坯料断面尺寸的不同, 将坯料摆一是平面式上料, 采用升降链式输送机, 每次装料4根。当铸坯到达装坯位置时, 链子、铸坯升起, 链式输送机将钢坯运至步进梁取料位置。二是采用高架式装钢机, 每次装1根铸坯。后者优点是:①可实现进坯、装坯双层作业, 4流铸坯不管哪一流到达规定位置, 通过装钢机工作, 各流铸坯均可进入入炉辊道, 装钢与进坯互不影响, 从而解决了各流铸坯运行速度不同, 不能同时到达入炉辊道的关键问题。②高架式装钢机除装钢时靠近加热炉炉门, 其余均在等待位置, 远离高温区, 因而可避免原机械设备因高温而带来
的损坏。并且, 装钢机设置了隔热板, 有效地保
・30・成所需要的步距, 通过位置传感器控制, 根据需
第21卷・第3期 轧 钢
点: 2004年6月要将钢坯送至不同上料位置, 配合步进机械实现
步距转换。
钢坯定位装置采用液压缸驱动小车式, 设备结构简单, 维修方便, 行程可调, 生产运行良好, 其车体各部位轴承采用HS 轴承, 耐高温, 不需润滑。
314 采用双轮斜轨步进梁整体式步进机构
步进机构是步进式加热炉的关键设备之一, 鞍钢大型厂设计的步进机构的特点主要体现在以下几方面:
(1) 步进梁及框架采用整体结构。常规的步进式炉采用分段式步进梁及框架, 结构复杂、连接处的液压锁定装置故障率高、维修困难。鞍钢大型厂步进式炉采用了整体式结构, 经1年多的运行, 情况良好。
(2) 步进梁水平运动、垂直运动均采用液压驱动, 运行平稳, 速度可调, 停位准确, 可按钢坯断面调整步距。为此, 在升降缸和水平缸上分别装有线性位移传感器, 通过PLC 可实现精确定位, 并可实现行程误差自动补偿。平缸按设定次序交替动作, 环、踏步、2个液压缸来实现, 架, 下轮组在斜面上作上下运动, 此时, 水平运动的液压缸被锁定。2个液压缸的同步靠液压系统的同步功能来实现。步进梁的水平运动, 由液压缸来完成, 它直接作用于水平框架上, 使之在升降框架的上辊轮组上运动, 在此运动中升降液压缸被锁定。
(3) 可保证框架沿炉子中心运动, 防止炉内钢坯跑偏。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辊组来实现, 以保证框架沿炉子中心运动, 防止炉内钢坯跑偏。
(4) 为了保证升降液压缸易于拆装, 升降液压缸的设计是超程的, 使升降框架降低到斜轨座的止挡上, 这样液压缸处于无负荷状态, 易于拆卸检修。
315 双托杆式出钢机
在加热炉出料端, 设置托杆式出钢机。出钢机设有2个托杆, 用于将炉内加热好的钢坯取出, 放到出炉辊道中心线上。该出钢机有如下特(1) 托料杆升降运动采用液压传动, 运行平稳, 升降速度可调, 以避免取料、放料产生的冲击。水平运动由电动机驱动, 其放置于托杆之间, 布局合理。(2) 出料杆行程速度可调, 空行程快速前进, 取钢后低速运行。出料杆运行由交流变频电动机驱动, 可实现速度变换。根据加热坯料规格的不同, 出钢机行程采用编码器控制。出料杆前进至取料位置及后退至放料位置时均低速运行, 使之准确停位。(3) 采用双齿轮齿条驱动, 保证2个出钢托杆同步运行。出料杆升降采用同步轴连接, 以保证2个出钢托杆同步升降。(4) 出料托杆采用工字钢结构, 具有刚度好、变形小、重量轻等优点。316 采用单独传动入炉辊道(。采用变频调。采用编码器控制, 不同长度规格的钢坯通过编码器控制, 可准确定位。(2) 辊道带轮缘, 可实现钢坯导向, 且结构简单。(3) 采用HS 耐高温轴承, 保证了辊道正常运行。317 步进式加热炉自动控制系统步进式加热炉自动控制系统, 采用具有国际先进水平的美国AB 公司contriogic 5000系列PLC 设备组成的分散控制系统, 对加热炉生产过程进行控制。为便于调试, 主要设备旁设有操作台。4 结束语鞍钢大型厂步进式加热炉已投产1年, 设备运行良好, 工艺合理, 技术先进, 整个工程比预计投资节约500余万元。加热炉改造后, 不仅可节约能源, 降低成本, 而且提高了重轨质量, 创造了可观的经济效益和社会效益。该加热炉工艺设备、整体水平为国内领先, 部分技术指标已处于世界先进水平。
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