步進(jìn)式加熱爐鋼坯跑偏測試

馮洲

【摘 要】鋼坯在爐內(nèi)的橫向跑偏和縱向跑偏位移量，是步進(jìn)式加熱爐設(shè)備的重要性能之一。重點(diǎn)介紹了八鋼1750熱連軋生產(chǎn)線步進(jìn)式加熱爐鋼坯跑偏測試的應(yīng)用技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】步進(jìn)式加熱爐；鋼坯；跑偏；測試

1.前言

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)一步一步移動的機(jī)械化爐子。它具有生產(chǎn)能力大、加熱速度快、溫度均勻、鋼坯燒損少、加熱質(zhì)量好，特別是操作靈活，可步進(jìn)送鋼、步進(jìn)退鋼和踏步控制，易于排空爐料、鋼坯退出和變換鋼種等優(yōu)點(diǎn)，因此而成為目前加熱鋼坯普遍采用的較為先進(jìn)的一種爐型。

八鋼1750熱連軋生產(chǎn)線有2座步進(jìn)式加熱爐，爐子有效長度48500mm，凈寬11200mm。無論是爐型結(jié)構(gòu)，設(shè)備的裝備水平、控制水平，還是產(chǎn)品的加熱質(zhì)量和能耗指標(biāo)，均達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

2.步進(jìn)梁驅(qū)動裝置

步進(jìn)梁驅(qū)動是靠步進(jìn)機(jī)械的步進(jìn)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。而步進(jìn)機(jī)械設(shè)置在爐底下的爐坑中，因此通常亦稱為爐底機(jī)械。它包括斜軌座與輪組、升降框架、平移框架（步進(jìn)框架）、升降與平移液壓缸、升降與平移定心裝置。步進(jìn)梁采用雙框架，沿爐長方向分為兩段，便于設(shè)備制造及安裝。步進(jìn)梁驅(qū)動采用雙輪斜軌式液壓傳動，升降驅(qū)動裝置液壓斜臺面式。這種形式運(yùn)行穩(wěn)定，板坯跑偏量小，制造、施工方便。步進(jìn)梁的運(yùn)動軌跡是一個矩形運(yùn)動軌跡。步進(jìn)梁運(yùn)動由水平運(yùn)動和升降運(yùn)動組成。水平運(yùn)動和升降運(yùn)動過程中的速度是變化的，其目的在于保證板坯以較低的速度接觸水梁和步進(jìn)梁開始動作及結(jié)束動作的緩和，減少步進(jìn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生沖擊和震動。步進(jìn)機(jī)構(gòu)的水平運(yùn)動是：通過一臺平移液壓缸驅(qū)動平移框架，使其在提升框架的滾輪上作平移運(yùn)動，此時，提升液壓缸處于靜止?fàn)顟B(tài)。

步進(jìn)梁的上下升降行程為200mm，水平行程為550mm，步進(jìn)梁運(yùn)動周期約為50s。當(dāng)板坯較短時間停爐時，要求步進(jìn)梁作踏步動作，以避免板坯黑印加重。當(dāng)板坯較長時間停爐時，要求步進(jìn)梁停在中位與固定梁同一標(biāo)高以避免板坯變形彎曲。

其運(yùn)動軌跡如圖1所示。

步進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)備安裝達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，所有滾輪與平軌或斜軌在全行程中不低于90%的接觸率，任何相鄰兩輪不得同時有不接觸現(xiàn)象，全行程運(yùn)行中，上、下定心輪與相應(yīng)的定心導(dǎo)板不得出現(xiàn)點(diǎn)接觸現(xiàn)象。水封槽與刮渣板之間保證一定間隙，不得刮碰。各部位不得出現(xiàn)卡阻和異常聲響。在框架結(jié)構(gòu)運(yùn)行范圍內(nèi)清除障礙，將步進(jìn)爐機(jī)械設(shè)備各潤滑位置注滿潤滑脂，液壓系統(tǒng)已具備運(yùn)行條件。投入工作系統(tǒng)的壓力開始時應(yīng)盡量調(diào)低，以能驅(qū)動為宜。

液壓站開始工作后，首先運(yùn)行步進(jìn)機(jī)構(gòu)上升、下降、前進(jìn)、后退全程范圍的數(shù)次低速點(diǎn)動操作。在無異常情況下按工藝運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行步進(jìn)機(jī)構(gòu)上升、下降、前進(jìn)、后退單動操作調(diào)整。待各單動運(yùn)行平穩(wěn)并符合工藝運(yùn)行參數(shù)后，即可進(jìn)行半聯(lián)動操作，正循環(huán)（上升→前進(jìn)→下降→后退）、逆循環(huán)（前進(jìn)→上升→后退→下降）、踏步各數(shù)次。確認(rèn)正常后，再將標(biāo)準(zhǔn)坯裝入，進(jìn)行從裝料端到出料端的正循環(huán)運(yùn)行。冷態(tài)負(fù)荷試車，檢查加熱爐步進(jìn)機(jī)械、爐內(nèi)支撐梁、液壓站、裝出鋼機(jī)和裝出料爐門等設(shè)備的制造與安裝質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求。為給加熱爐正式投產(chǎn)創(chuàng)造條件，應(yīng)進(jìn)行鋼坯在爐內(nèi)的跑偏測試。

4.鋼坯跑偏測試

鋼坯在爐內(nèi)的跑偏分為橫向跑偏和縱向跑偏，是步進(jìn)式加熱爐設(shè)備的重要性能之一。因此，在步進(jìn)爐砌筑完畢，步進(jìn)機(jī)械經(jīng)調(diào)試后運(yùn)行正常的情況下，按步進(jìn)爐實(shí)際生產(chǎn)情況，模擬鋼坯從爐子的裝料端經(jīng)步進(jìn)機(jī)械運(yùn)送到出料端全過程中，考核其產(chǎn)生的橫向、縱向位移量，進(jìn)行鋼坯在爐內(nèi)的跑偏測試，或稱之為“蛇”形試驗(yàn)。橫向跑偏量系指被測試坯料縱向中心線垂直于爐子中心線放置，由裝料端步進(jìn)至出料端，試驗(yàn)坯料中點(diǎn)在垂直于爐子中心線方向的最大位移量。縱向跑偏量則是指被測試坯料縱向中心線垂直于爐子中心線放置，由裝料端步進(jìn)至出料端時，測試坯料在其縱向中心線上的兩端點(diǎn)沿爐子中心線方向的位移差。

根據(jù)合同規(guī)定，加熱爐設(shè)計(jì)保證指標(biāo)：總跑偏量≤±30mm；

板坯在冷爐狀態(tài)下，按布料圖裝料，從裝料端到出料端連續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生的偏移量；

4.1 測試的前提條件

進(jìn)行鋼坯在爐內(nèi)跑偏測試，應(yīng)具備如下前提條件：制定鋼坯在爐內(nèi)跑偏的測試方案；存放鋼坯的板坯庫輥道投入使用，鋼坯從板坯庫輥道運(yùn)送到加熱爐裝料輥道；步進(jìn)爐爐前、爐后裝出料輥道運(yùn)轉(zhuǎn)正常，控制系統(tǒng)亦正常投入運(yùn)行，裝料輥道鋼坯定位準(zhǔn)確；裝出鋼機(jī)試車完畢運(yùn)轉(zhuǎn)正常，激光測定符合要求；裝出料爐門安裝試車完畢并完成與

裝鋼機(jī)、出鋼機(jī)的聯(lián)鎖功能且符合設(shè)計(jì)要求；步進(jìn)梁的正循環(huán)、逆循環(huán)、踏步單動等運(yùn)行正常，控制功能符合要求，激光控制均能正常投入使用。

4.2 測試的準(zhǔn)備

（1）鋼坯坯料

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，跑偏測試應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)坯為準(zhǔn)。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)坯是生產(chǎn)廠認(rèn)定的代表規(guī)格，在年產(chǎn)量中占有較大比例。因此，設(shè)計(jì)必須首先滿足這種坯料的工藝要求，而其它坯料屬兼顧范圍，這是因?yàn)椴竭M(jìn)爐內(nèi)步進(jìn)梁和固定梁數(shù)量和位置受到加熱工藝、坯料長短、裝出鋼機(jī)托桿諸因素的制約，不可能在任意長度條件下都處于均勻受力狀態(tài)，所以短尺坯料跑偏量較大。標(biāo)準(zhǔn)坯是所有坯料中最長，而爐子凈空長度是以長坯料為準(zhǔn)計(jì)算設(shè)計(jì)的。

因此，只要最長坯料跑偏符合要求，短尺坯料即使跑偏量稍大也不會造成影響。

測試用的標(biāo)準(zhǔn)坯尺寸為220mm×1500mm×10500mm，鋼坯的端面須平直，坯料水平彎曲度應(yīng)≤2L/1000，其中L是鋼坯的長度。

鋼坯厚度、寬度、長度尺寸允許誤差：

厚度±5mm，寬度±15mm，長度±30mm；

測彎度：長坯≤40mm，短坯≤20mm；

彎曲度：長坯≤40mm，短坯≤20mm。

（2）上料手段

利用輥道上料，由板坯庫輥道將鋼坯運(yùn)送到爐子裝料輥道。

（3）裝、出鋼機(jī)應(yīng)正常投入運(yùn)行。

（4）檢測工具備齊

為使鋼坯跑偏測試順利，應(yīng)備有細(xì)鋼線（20號鋼線）2根，每根長度不小于60m；鋼卷尺（3～5m）4～6只；鋼板尺（1m）4把；架梯4～6部；白漆或白粉漿、毛筆、電筒等。

上述準(zhǔn)備工作、測試條件具備并經(jīng)確認(rèn)后，各崗位人員就位。鋼坯跑偏測試即可進(jìn)行。

4.3 測試方法

首先根據(jù)步進(jìn)爐中心線，爐內(nèi)拉高強(qiáng)鋼線，要求沿爐縱向設(shè)置2根細(xì)鋼線，鋼線與爐子中心線平行，沿爐中心對稱，布置如下圖2：

測試內(nèi)容與方法

a）將測試坯依次編號、稱重、測長、爐前定位，裝鋼機(jī)依次裝入爐直至全部入爐；在第（1和2）、（17和18）、（27和28）、（36和37）、（57和58）、（73和74）塊坯上畫上標(biāo)記線，步進(jìn)梁每向前運(yùn)送5步測量一次橫向跑偏值，并作好記錄；在爐子中部進(jìn)行一次踏步試驗(yàn)，步進(jìn)梁升降各10次，并記錄橫向跑偏值，所產(chǎn)生的跑偏值應(yīng)從爐子總跑偏值中扣除（踏步前后分別記錄垂線與鋼絲線的距離）；⑤板坯碰到激光檢測器后，步進(jìn)梁停下。

b）測量所有標(biāo)記坯通過爐子的跑偏值；

c）出爐后的鋼坯依次送回板坯跨。

5.結(jié)束語

鋼坯在爐內(nèi)的跑偏量是反映步進(jìn)式加熱爐設(shè)備性能的重要指標(biāo)之一。而影響跑偏的因素較多，諸如步進(jìn)機(jī)構(gòu)型式、步進(jìn)機(jī)械制造加工精度、安裝質(zhì)量以及鋼坯裝料的布料方式、料坯尺寸誤差、表面質(zhì)量等，有時個別鋼坯板形超差也能造成跑偏量大。從布料圖上可見到大量較短的坯料在爐內(nèi)處于偏載狀態(tài)。綜上所述，就步進(jìn)機(jī)構(gòu)而言，目前步進(jìn)梁驅(qū)動裝置有3種型式：一是水平移動的液壓傳動，升降由偏心輪傳動；二是全液壓斜臺面升降式；三是全液壓桿杠托輪升降式。其中雙輪斜軌液壓傳動和升降驅(qū)動裝置液壓斜臺面升降式運(yùn)行穩(wěn)定，板坯

跑偏量小，制造施工方便。鋼坯裝料的布料方式應(yīng)以爐子中心線對中布料為好，同時采用單排料全負(fù)荷測試，可以解決短尺寸坯料的跑偏問題。