浅析步进梁式加热炉

2011-10-08赵排官张玉宏

中国新技术新产品 2011年24期

赵排官张玉宏

（天津二十冶建设有限公司机装分公司，天津300301）

工业炉按热工制度可分为两类：一类是间断式炉又称周期式炉，其特点是炉子间断生产，在每一加热周期内炉温是变化的，如室式炉、台车式炉、井式炉等；第二类是连续式炉，其特点是炉子连续生产，炉膛内划分温度区段。在加热过程中每一区段的温度是不变的，工件由低温的预热区逐步进入高温的加热区，如推钢炉、环形炉、步进式炉、振底式炉等。一般常见的为推钢式加热炉和步进式加热炉。推钢式加热炉出现较早，钢坯在支撑梁上推动时钢坯会产生“黑印”，且有可能划伤，因此加热质量不好，推钢长度不能过长，否则会“拱钢”，所以产量不高。步进式加热炉有着推钢式加热炉无法比拟的优点,诸如,不拱钢,不粘钢,氧化烧损小,脱碳少,加热时间短,加热操作灵活,易于和轧制节奏相匹配,加热过程中不产生划伤,炉子长度不受限制（从理论上讲）自动化程度高,易于采用计算机控制等优点。步进式加热炉又分为步进梁式加热炉和步进炉底式加热炉，常见的为步进梁式加热炉。

步进式梁式加热炉一般分为炉底机械、水梁、炉体、燃烧系统、装出料设备、汽化冷却系统、电气系统等等。

一、炉底机械

炉底机械主要是指炉底步进机械、水封槽等。炉底机械和水梁是实现钢坯步进运动的主要设备。炉底步进设备从下到上依次为斜轨座、提升框架、平移框架、水封槽等。斜轨座、提升框架、平移框架的功能为实现步进运动，水封槽通水以后可以防止炉内的烟气从炉底的活动立柱孔流出。炉底步进机械的动力源为液压传动，通过油缸的前进、后退实现。如下图

水梁活动梁和平移框架固定在一起，当提升框架左右移动时就会带动平移框架上下移动从而使活动梁上下移动，平移框架的左右移动可以使活动梁左右移动。这样通过控制提升框架和平移框架的移动顺序以及距离就可以得到想要的移动轨迹。

目前随着轧机小时产量的提高，步进式加热炉正朝着大型化多功能化发展。这样出现了两段分离步进梁（底）式加热炉。这种炉子步进梁（底）分为两段，一段在高温区，一段在低温区。可以分别控制两段炉底步进机械，从而控制钢坯在高温区和低温区停留的时间，满足不同轧制工艺的要求，可以满足热装、冷装、混装、厚坯、薄坯的加热要求。如下图所示为

两段分离步进炉底式加热炉

还有一种组合式步进炉。前半部分为步进梁式，后半部分为步进炉底式。如下图

组合式步进炉

二、水梁

水梁是步进梁式加热炉支撑钢坯的部件，分为活动梁和固定梁，固定梁和炉底固定，活动梁和平移框架固定，其内部通水和汽化冷却连接组成预热锅炉。在水梁炉内部分表面要覆盖一层自流浇注料，从而减少高温对其的危害。步进炉底式加热炉支撑钢坯的部件为炉底支撑滑块。水梁一般按压力管道要求进行氩弧焊打的、无损探伤，但是不进行告知，因为一般厂家没有压力管道或者容器的制造资质。

三、炉体

步进机械上面就是炉体部分，主要包括炉底、炉墙、炉顶，钢坯在其围成的空间内加热。

在炉底机械上面是炉底钢结构，钢结构上面进行砌砖。在最下面采用绝热材料隔热，最上面采用镁砖或者高炉砖砌筑。步进梁式加热炉在活动梁立柱口处用抗渣浇注料进行浇注。

炉墙最外面为炉墙钢结构，往里为保温材料。炉墙分为侧墙和端墙，沿炉子长度方向上的炉墙称为侧墙，炉子两端的炉墙称为端墙。炉墙一般紧贴炉墙钢板的地方是一层硅钙板，再往炉内为轻质砖，然后为低水泥浇注料。在炉墙钢板上设置锚固件，连接锚固砖，锚固砖深入低水泥浇注料内。如下图

炉墙结构示意图

炉墙上设有炉门、窥视孔、烧嘴孔、测温孔等孔洞。为了防止砌砖受损，炉墙应尽可能避免直接承受附加载荷。所以，炉门、冷却水管等构件通常都直接安装在钢结构上。

加热炉炉顶的一般形式为吊顶。吊顶就是把炉顶耐材吊在炉顶钢结构上。炉顶钢结构通过炉顶吊挂钩勾住炉顶锚固砖，炉顶锚固砖和炉顶做成一体的形式，这样炉顶就背挂在了炉顶钢结构上。如下图所示

炉顶的耐材最上面为轻质浇筑料，往下是纤维毡，最下面是低水泥浇注料。炉顶一般有浇注料形式和可塑料形式，如果是可塑料炉顶，最下面应为可塑料。浇注料的施工和土建的混凝土浇灌一样，支模完成后浇灌。可塑料的施工使用启动捣打锤对耐材进行捣打，耐材预空气后发生反应，达到强度要求。

耐材施工完毕以后，应尽快进行烘炉。当温度低于5℃时，炉子砌筑完毕，但不能随即烘炉投产时，应采取烘干措施，否则砌体周围的温度不应低于5℃应进行保温措施。耐火泥浆、耐火可塑料、耐火喷涂料和水泥耐火浇注料等在施工时的温度，均不应低于5℃。但黏土结合耐火浇注料、水玻璃耐火浇注料、磷酸盐耐火浇注料施工时的温度，不宜低于10℃。

四、燃烧系统

加热炉的燃烧系统主要包括：空气管道、煤气管道、废气管道、压缩空气管道、烧嘴等等。一般加热炉的烧嘴分部在炉子长度方向的两侧，共上下两排。烧嘴嵌在炉墙内，外接空、煤气管道及废气管道。烧嘴一般分为蓄热烧嘴和非蓄热烧嘴。蓄热烧烧嘴内填充蓄热体以储存热量，空气或者煤气在吹向炉内以前，在烧嘴内预热，这样可以增加燃烧率，节约燃料。蓄热烧嘴有分体式和组合式。分体式烧嘴只能喷射空气或者煤气，组合式烧嘴是把空气烧嘴和煤气烧嘴组合在一块儿，烧嘴有煤气腔和空气腔，中间有耐热材料分开。

一般加热炉分为三段式，即把炉子长度方向分为预热段、加热段及均热段。预热段一般没有烧嘴或者烧嘴少，主要是给钢坯预热；加热段是给钢坯快速加热，炉子两侧的烧嘴比较多；均热段的作用是使钢坯内外钢坯均匀，炉两侧烧嘴加热能力较小，为了是钢坯加热均匀一般会再炉顶设置平焰烧嘴。管道按照预热段、加热段、均热段分为三个子单位分别控制。

燃烧系统的空气、空气废气通过三通换向阀与烧嘴的空气管道连接，煤气、煤气废气管道通过煤气换向阀与烧嘴的煤气管道连接。由于主管道要和炉子两侧的烧嘴连接，所以空气、煤气及废气管道的主管道主要分部在炉顶。空气管道是通过鼓风机供气，废气管道通过引风机连接到钢烟囱。

在炉顶和炉两侧会设置测温孔和测压孔，通过电脑控制炉内温度及压力。

五、装出料设备

步进式加热炉的出钢形式主要分为侧进侧出和端进端出。侧进侧出就是在炉子的端部的炉子侧面设置炉门，炉内钢坯的运行通过设在炉子宽度方向的悬臂辊道实现，与炉外辊道相连。由于悬臂辊道的结构形式制约，侧进侧出形式不适合较宽、较重的钢坯。侧进侧出加热炉一般棒线轧线的加热炉比较常见，优点是装出料较快。端进端出的加热炉主要使用在宽厚板轧线的加热炉。端进端出是在炉子宽度方向的两端设置炉门，通过装、出钢机来实现钢坯的进出。装、出钢机的优点是能适应各种钢坯形式，缺点是速度慢。