步进式加热炉跑偏原因分析及解决方法

中国科技期刊数据库 工业C
2015年17期 63
步进式加热炉跑偏原因分析及解决方法
马 跃 杨 壮
天津钢管集团股份有限公司，天津 300301
摘要：随着工业自动化技术的不断发展，现代化的热连轧机应该配置大型化的、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求，以提高其产品的质量，增强产品的市场竞争力。

但是步进梁式加热炉炉内的钢坯在从装料端向出料端输送过程中，可能会发生跑偏，这将直接影响到步进梁式加热炉乃至整条生产线的正常生产。

因此，针对步进式加热炉跑偏原因进行了分析，同时也提出了相应的解决方法。

关键词：步进式加热炉；跑偏原因；解决方法 中图分类号：TG307 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）17-0063-02
20世纪30年代以来，自动化控制技术获得了惊人的成就，已在工业生产和科学发展中起着关键作用。

当前，自动化控制装置已成为大型设备不可分割的重要组成部分，生产过程自动化的程度已成为衡量工业企业现代化水平的一个重要标志。

现代化的高产量热轧带钢轧机，由于对轧制带钢的厚度尺寸公差，带钢表面质量和板型控制的要求日益严格，因而对板坯加热温度均匀性和热板坯表面的质量要求也不断提高，加热炉是热轧带钢轧机必须配备的热处理设备。

因此，对步进式加热炉跑偏原因分析及解决方法进行研究，具有非常重要的意义。

1 步进式加热炉的概述
步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。

炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。

前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。

轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。

步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。

同推钢式炉相比，它的优点是：运料灵活，必要时可将炉料全部排出炉外；料坯在炉底或梁上有间隔地摆开，可较快地均匀加热；完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障，因而使炉的长度不受这些因素的限制。

改进的步进式加热炉，属于冶金行业生产设施，它包括炉体，炉体的侧墙由内向外分别是低水泥料层、隔热砖层、硅酸铝纤维毡隔热层，炉体分为预热段、加热段、均热段，加热段的两面侧墙上设置调焰烧嘴，均热段的上加热段设置平焰烧嘴，均热段的下加热段设置调焰烧嘴，调焰烧嘴的煤气和空气的混合气管道上设置电磁阀和调节阀，平焰烧嘴的煤气和空气的混合气管道上设置调节阀，空气总管道和煤气总管道设置在炉顶。

加热炉将物料或工件加热的设备。

广泛遍及、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域。

2 步进式加热炉的工艺流程 2.1 装料
当坯管从连轧主机成型后，通过回转臂放在上料台上，再利用上料台架上的装钢机，由装钢机把坯料往前传，当临近输出端时，台架输出端的挡料慢慢落下，使坯料落到轨道上。

板坯在炉轨道上经各种检测仪器检测合格后方可送入加热炉中加热，不合格的被剔除。

根据生产钢坯工艺的要求，装钢机退回初始位置之前，在加热炉内炉温材料要被加热到1100℃~1250℃，退回后为重复上述过程做准备，同时关闭炉门。

2.2 钢坯在炉内的传输
在固定梁和已经载有钢坯的移动梁的矩形运动之后，钢坯已经从炉尾一步步传送至出料端，运动轨迹如下图1所示。

图1钢坯运动过程的示意图
2.3 加热
步进式加热炉的结构简图如下图1-2所示。

按照沿着炉长方向分，可分为：预热段，加热段以及均热端。

图2步进式加热炉工艺图
2.4 出料
最后当扎线发出出钢信号时，出料炉门自动开启，钢坯从加热炉侧面被放到出料轨道上高速单根送出。

出料结束后，出料炉门自动关闭。

经过高温水除磷和飞剪的共同作用之后，加热后的钢坯被送入粗轧机后进行轧制。

3 步进梁式加热炉钢坯跑偏原因分析
步进梁式加热炉钢坯跑偏，即坯料在步进梁式加热炉内前进时偏离炉子中心线的现象。

其跑偏主要有横向跑偏和纵向跑偏两种形式，如图3所示。

理想的工作状况是坯料从输入辊道运行至输出辊道，在加热炉长度和宽度方向均无偏移，但在实际工作中，往往无法避免跑偏，一旦在长度方向上跑偏，坯料就有可能擦伤炉墙，而在宽度方向上跑偏，则坯料的头部或尾部将先到辊道，导致无法出坯。

因此，钢坯跑偏，轻则刮坏炉墙，重则导致钢坯炉内挤堆，造成停产事故，打乱生产节奏。

近年来，笔者先后参加了多座规模不同的方坯、板坯步进梁式加热炉的设计及现场调试工作，遇到并解决过多种类型的跑偏问题，在解决钢坯跑偏方面有一些心得体会。

在多年的工作经验以及对此问题的分析研究的基础上，笔者在本文中对步进炉钢坯跑偏的各种原因进行综合分析，并提出解决问题的办法。

图3横向跑偏和纵向跑偏示意图
工业技术
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3.1 钢坯支撑工作面不平整
步进炉的结构决定了对斜轨座的制造和安装精度要求很高，所有斜轨座的斜度、标高都必须一致，否则步进框架在升降过程中会出现左右摇摆。

另外由于高温段钢坯氧化造成铁皮堆积、积瘤、铁皮熔化侵蚀炉梁引起绝热材料脱落，钢坯支撑工作面不平整，最终导致坯料在定梁或动粱上产生不规则滑移，形成坯料在炉内的不规则排列，导致跑偏。

3.2 升降框架定心滑板工作面与炉子中心线不平行问题
升降框架上的定心滑板与固定的定心轮接触，提升框架通过滚轮支撑在斜轨座上，完全靠定心轮的作用来保持位置（不发生横向移动）。

因此定心滑板表面必须与炉子中心线平行，否则框架在升降过程中将发生横向移动，引起钢坯跑偏。

3.3 步进机构抖动
液压站供油压力的不稳或步进机构驱动系统能力不够，将会引起步进机构运行过程中产生抖动，从而使钢坯在升降时产生位移偏差，造成钢坯的跑偏
4 步进梁式加热炉钢坯跑偏问题解决方法
4.1 保证斜轨座安装精度要求，是确保步进梁稳定运行和钢坯不跑偏的首要基础。

为方便安装时对斜轨座的斜度、标高、位置进行测量，需要采用专用的安装模块挂靠在斜轨座上（模块角度与斜轨座一致，其斜面贴在斜轨面上，模块顶面为水平测量面），测量起来很方便，效果很好。

采用特制模块测量斜轨面时，其安装精度要求如下：模块顶面纵向水平度偏差应不大于0.06mm /m ；横向水平度偏差应不大于0.04mm /m 。

模块顶面标高控制在±0.5mm 。

斜轨座位置允许偏差±1mm 。

4.2 升降框架定心滑板工作面与炉子中心线不平行问题方法分析
笔者曾在某高线步进梁加热炉工程中遇到过这种情况，在调试完毕即将点火烘炉前对钢坯做跑偏测试时，发现钢坯的横向跑偏量达到35mm ，超出合同考核值（25mm ）。

当时对所有可能引起跑偏的因素一一进行了排查，仍然找不到问
题所在。

最后，笔者对步进梁反复做升降运动，并在炉底仔细观察升降框架的运行情况，发现有一处定心轮与定心滑板之间的间隙在升降过程中有明显变化，在下位时有间隙，在提升到上位时定心轮完全与滑板接触，用千分尺对升降过程中的定心滑板进行测量，发现滑板工作面出现偏斜，与炉子中心线不再平行。

基于这种判断，对四处定心滑板都进行了测量，发现有三处发生不同程度的偏斜。

笔者最终采取的处理方案是：根据每处测得的不同数据，在滑板连接处添加厚度不同的垫片，使得滑板工作面与炉子中心线的平行度（在滑板全长方向上）控制在0.2~0.3mm 。

以上工作完成后，再次对步进炉做跑偏实验，横向跑偏有明显改善，跑偏量降到15mm ，满足合同要求。

4.3 步进梁动作的平稳性控制
为确保步进梁动作的平稳性，可采取以下两个措施： （1）在液压系统站内增设１台蓄能器。

（2）定期对提升缸和水平缸比例放大板给定电压进行微调，避免油温上升油压下降而导致步进周期变化过大。

5 结语
导致步进式加热炉钢坯跑偏的原因很多，各种原因又相互交错，彼此影响，为有效防止钢坯跑偏，除确保设计、安装环节的精度外，在日常维护过程中，尚需抓好坯料上梁前的定位控制、上梁后的步距控制、步进梁动作平稳性控制这３个关键环节，并针对不同环节的突出问题对症下药，减少排查原因的时间，提高劳动生产率。

以上内容是笔者在长期工作中，对步进炉钢坯跑偏问题进行总结、分析、研究的结果，其中部分数据内容就取自实际的工程案例，希望对相关的工程技术人员和生产操作人员有所帮助。

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