步进式加热炉开题报告 开 题 报 告 题目热轧1400t步进加热炉液压系统设计 学    院机械自动化学院 专    业机械电子工程 学    号8 学生姓名王杰 指导教师陈新元 日    期2013年3月 开题报告 一、步进式加热炉的起源与发展 步进式加热炉是机械化炉底加热炉中使用较为广泛的一种，是取代推钢式加热炉的主要炉型。步进式加热炉始建于20世纪60年代中期，这种炉子已存在多年，因受耐热钢使用温度的限制，开始只用在温度较低的地方，适用范围有一定的局限性。随着轧钢工业的发展，对加热产品质量、产量、自动化和机...

　　学    号8 学生姓名王杰 指导教师陈新元 日    期2013年3月 开题

　　一、步进式加热炉的起源与发展 步进式加热炉是机械化炉底加热炉中使用较为广泛的一种，是取代推钢式加热炉的主要炉型。步进式加热炉始建于20世纪60年代中期，这种炉子已存在多年，因受耐热钢使用温度的限制，开始只用在温度较低的地方，适用范围有一定的局限性。随着轧钢工业的发展，对加热产品质量、产量、自动化和机械化操作计算机控制等方面的日益提高，在生产中要求在产量和加热时间上有更大的灵活性，这就要求与之相适应的炉子机构也应具有很大的灵活性，以适应生产的需要，基于上述原因，传统的推钢式加热炉已难于满足要求。而与传统的推钢式加热炉相比，步进式加热炉具有加热质量好、热工控制与操作灵活、劳动环境好等优点，特别是炉长不受推钢长度的限制，可以提高炉子的容量和产量，更适应当代轧机向大型化、高速化与现代化发展的需要。 经过改造后的步进炉结构，采用了步进床耐火材料炉底或水冷步进梁的措施，已能应用于高温加热。目前，合金钢的板坯、方坯、管坯甚至钢锭等轧制前的加热已有不少采用步进炉加热，使用效果较好。它的炉长不受推钢比的限制，大型步进炉生产率高达420万吨/年。 70年代以来，国内外新建的许多大型加热炉大都采用了步进式加热炉，不少中小型加热炉也常采用这种炉型。现在新建的具有经济规模的各类轧钢厂基本上都选用了步进式加热炉；一些老厂如美国底特律钢厂热轧车间、法国索拉克和恩西俄厂的热轧车间、日本和歌山热连轧厂与鹿岛厚板厂以及加拿大汉密尔顿的多发斯科厂等，在改建或扩建中都选用了步进式加热炉替代原有的推钢式加热炉。但当前轧钢加热炉，特别是中小型轧钢厂推钢式加热炉仍较多，这与中国的原燃料条件等多种因素有关。 步进式加热炉的炉底基本由活动部分和固定部分构成。按其构造不同又有步进梁式、步进底式和步进梁、底组合式加热炉之分。一般坯料断面大于(120×120)mm2多采用步进梁式加热炉，钢坯断面小于(100×100)mm2多采用步进底式加热炉。 二、步进式加热炉的前景 近十多年来， 随着轧钢技术向着连续化， 大型化、自动化， 多品种、高精度的发展，步进式加热炉为适应工艺的要求，也朝着大型化，多功能， 优质， 高产，低消耗， 无公害和操作自动化的方向迈进。 （1）大型化 目前，步进式加热炉的发展最显著的一个特点就是为了适应轧机小时产量的提高向着大型化方向发展。原苏联契列波维茨钢铁厂热带车间用步进梁式加热炉，炉子产量A．20T／h，炉内宽11．25m， 炉有效长49．59m 江南·体育(JN SPORTS)官方网站， 采用汽化冷却， 压力为18kg／cm。，步进梁水平行程480mm， 垂直行程200mm ，步进周期为6O秒。德国克勒克纳公司不来梅厂热轧用步进梁式炉产量为400T／h。法国索拉克热轧带钢厂步进式加热炉，炉子有效长53．9m， 炉子最大产量达525t／h。 我国80年代从法国斯太因引进的2050热轧厂用步进炉， 炉子有效长50m ， 炉由宽12．6m， 炉子额定产量350t／h， 最大产量400t／h， 步进行程为500mm，升降行程200mm， 运动周期45秒。 （2） 多功能 现代化的步进式加热炉除了高产， 低耗外，要求它的适应性强， 功能多，是目前步进式炉发展的又一大特点， 也就是说，作为一个为轧机服务的热设备，它不仅能适应各种坯料，如厚板坯， 薄板坯，热装坯、冷装坯， 冷热混装坯的加热要求，根据它们的不同出炉温度采用不同的加热方法， 同时还应适应轧制节奏和待轧的要求， 也就是说，它还具有适应连续出钢和间断出钢的能力，具有和连铸机匹配的能力， 除此以外，还能满足一些特殊钢种对加热的要求， 如对脱碳、温差、氧化烧损的要求等。 （3） 高热率 高回收率 自从1973年世界发生石油危机以来，各国工业炉工作者都把炉子高效，节能放在重要位置上， 也就是说， 作为能耗大户的加热炉， 在满足工艺加热要求的前提下，最重要的是要提高炉子热效率， 降低能耗。在节能降耗上， 除了水管双层绝热， 合理的炉底强度， 严密的炉体外， 在余热回收．安装余热锅炉， 汽化冷却，步进梁孔洞加帽等方面，又有心的发展。 三、步进式加热炉的工作原理 步进式加热炉是靠炉底或步进梁的升降进退来带动料坯前进的，其工作原理如下：起始位置，活动炉底在坯料下面最低位置，坯料两端架在炉内的固定炉底上，以后在活动炉底升起将坯料托起，接着活动炉底下降将坯料放在固定炉底上，最后活动炉底又回复到原来位置，由上可知，活动炉底运动的轨迹为一个矩形，它运动一个循环的时间叫“周期”，它运动一次使坯料前行的距离叫“行程”。 步进炉加热的特点是：步进炉可以采取坯料之间分开的加热方式，这样加热速度快而且内外温度均匀。除此之外，步进式加热炉的装出料装置也是加热炉的重要部分。鞍钢厚板厂的步进梁式加热炉板坯装出炉程序及PLC联锁条件在设计原则上有利于提高生产率，合理节能且安全可靠。 当加热炉操作工接到了轧机操作室要钢信号后,手动给出钢命令；PLC自动确认激光器检测有坯,辊道速度为零,步进梁下位在原点；步进炉1号出钢炉门开始上升到1m高处激光器发出信号,炉门停止上升；出钢机前进到计算位置后,APC发信号,炉门上升同时出钢机上升；炉门到全开激光器发信号,出钢机继续后退出料门下降；出钢机退回极限位置,APC发信号,出钢机下降到原点。步进梁上升、前进、下降、后退,做正循环运动（周期45s），完成一周期按设定间隔或无间隔再开始下一周期运动。周而复始直至前进按PLC 计算炉尾部空出可装下块板坯位置时（或前进的板坯遇到激光器；步进梁停止前进下降回原点等待下一次出钢指令）；装料炉门开始上升到激光器发信号；推钢机前进按公式自动算出行程S将板坯推到炉内，推钢机后退至炉外激光器发信号,进料门下降,同时推钢机回原点。之后料侧,手动选择入钢道、给按钮信号,辊道自动将坯送到该道对中,等待自动推钢。 联锁条件： （1） 出钢机前进、上升、后退时,出钢炉门必须开启,步进机构不能动作，出料辊道必须停转。 （2） 步进机构动作时,出钢炉门、装料炉门必须关闭。 （3） 推钢机推钢时,装料门必须打开,步进梁必须在下降位置停止不动。 升降液压系统原理 (1)自锁回路及保压回路：本系统使用液控单向阀实现自锁功能，提高了锁紧回路的可靠性。同时，使用液控单向阀及溢流阀实现保压功能，并且，溢流阀能够防止液压缸冲击过高。 (2)任意位置停止：为了使步进梁升降时在任何位置均可停止，特增设了电磁换向阀，使其与液控单向阀协同工作，实现任意位置停止。在正常工作状态下，电磁换向阀左位工作，不影响液控单向阀的功能；当需要在下降过程中停止时，通过控制电磁换向阀右位工作，切断并卸荷液控单向阀控制油口的压力油，液控单向阀单向导通，升降液压缸停止。 (3)压力补偿回路：对于给定比例阀的输入信号，通过阀的流量将随着阀上压差的变化而变化。为了实现压力补偿(即让流量与负载或系统压力无关)，必须把压力补偿器与比例方向阀合用。本

　　中，用一个定差减压阀和一个梭阀组成一个二通进口压力补偿器。比例方向阀上所保持的压差可通过改变减压阀先导级弹簧设定值来调整。 压力补偿器的弹簧调定后，流过比例节流口的压力差就近似为恒定值，即比例方向阀进油口前后压差保持恒定值。当节流口前后压差保持不变时，通过节流口的流量只与节流口的开口面积成正比。对比例方向阀而言，进油节流口的开口面积与比例方向阀的输入电流信号有关，而与负载的变化无关。亦即升降缸的供油流量只与比例方向阀的输入电流信号有关，与负载的变化无关。 (4)负载荷保护回路：为了防止比例方向阀出口压力超过进口压力而出现负向负载时，压力补偿器阀芯趋向于全开位置，压力补偿器的功能丧失。特增设了起支承作用的平衡阀（单向顺序阀） 三、液压系统的特点 ①加热炉液压系统采用恒压变量泵，可根据系统需要自动给出输出流量，泵始终处于正常工作状态。 ②采用比例阀控制可以做到轻拿轻放。 ⑨采用电液共同控制方式。 参考文献： 【1】陈奎生，曾良才，陈新元等．某厂热轧线#步进梁式加热炉液压系统改造[J]．液压与气动，2010，(7)：77～80 【2】.《液压气动技术手册》.北京：机械工业出版社，2002 【3】主编单位北京有色冶金设计研究总院《机械设计手册》.北京化学工业出版社，2003 【4】陈奎生．液压与气压传动[M]．武汉：武汉理工大学出版社，2005 【5】张利平. 现代液压技术应用220例 [M]．北京：化学工业出版，2009. 【6】许益民.电液比例控制系统分析与设计[M].北京：机械工业出版社，2005 【7】杨培元，朱福元.液压系统设计简明手册[M].北京：机械工业出版社 ，2000.5 【8】雷天觉主编，新编液压工程手册[M]，北京理工大学出版社，2000 【9】上海煤矿机械研究所编，液压传动设计手册[M]，上海人民出版社，1976 【10】冯双红．步进梁式加热炉炉底机械比例液压系统的设计[J]．江苏冶金，2003，31(5)：12～13 【11】BUCHER.Safety for Hydraulics“Cindy”Leak-Free Load control Valves, manifold Mounting Design. Reference：300-P-9050013-E02/03,04：BUCHER 2002 【12】ritt Hydraulic Control System[M] Product Development Department Cincinnati Milling Machine Company 1967 【13】R.B.Walters.Hydraulic and electric-hydraulic control systems [M]Dordrecht,Boston:KluwerAcadamic Publishers, 2000 继续阅读

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