步進式加熱爐同步頂升液壓控制系統說明書

1、摘要摘 要加熱爐是將物料或者工件加熱的設備。在冶金工業(yè)中加熱爐習慣上指把金屬加 熱到軋制成鍛造溫度的工業(yè)爐。步進梁式再加熱爐是連軋生產線提供鋼管再加熱所 有。它是依靠專用的步進機械使工件在爐內移動的一種機械化爐子。步進梁式加熱爐設計一種連續(xù)式加熱爐它是靠專用的步進機構，按照一定的軌 跡運動，使爐內鋼料一步一步地向前推進。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。步進梁式加熱爐爐底的結構和傳動方式要根據出料的頻率和爐子的生產能力決 定，它要考慮被加工工件的尺寸參數和工地方面的尺寸大小。所以必須嚴格計算其 內部參數，保證爐子的生產和安全。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。爐底機械采用雙輪斜軌機構。步進梁的升降和平移動作采用液壓

2、缸驅動。加熱 爐爐床由固定梁和步進梁兩部分組成，步進梁由雙重輪對的多軸框架支撐，其外側 走輪由液壓缸驅動，可以在傾斜軌道上滾動，使步進梁作上升或者下降運動。上層 托輪直接拖住步進梁，而步進梁則由另兩個液壓缸帶動，實現平移運動。殘騖樓靜錯瀨濟溆塹籟。關鍵詞：步進梁式加熱爐；步進梁；雙輪斜軌式機構；液壓傳動AbstractAbstractHeati ng furn ace is the material or workpiece heat ing equipme nt. In the metallurgical in dustry in the metal to heati ng habits h

3、eated to rolled into the in dustrial furn ace temperature forgi ng. Walki ng beam type furn ace is provided to steel rolli ng line heat ing all again. It depend on special stepping machinery to make the work in the furnace stove a mecha ni zed movi ng.釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。Stepp ing beam furnace desig n a con

4、ti nu ous reheat in g furn ace of it is to rely on special stepping institutions, according to certain trajectory, making furnace of steel material within step forward.彈貿攝爾霽斃攬磚鹵廡。Step reheati ng furn ace bottom structure and driv ing mode accordi ng to the material of the freque ncy and the product

5、ion capacity of the stove, it should con sider decisi on by the size of the machining parameters and the site of size. So must strictly calculation its internal parameters, guara ntee the product ion and the stove safet 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。Furnace bottom machine adopts double inclined rail agencies. The rise

6、 and fall of walki ng beam by hydraulic cyli nder for peace moveme nt drive n. Heati ng furn ace bed by fixed girders and walking beam two parts, walking beam of by double round multiaxial framework, the lateral go round supported by hydraulic cylinder drive, can tilt orbit in rolling make walking b

7、eam rise or fall as sport. The upper roller direct tugged walking beam, and walking beam is driven by two other hydraulic cylinder, realize the shift moveme nt廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。Keywords : stepping beam furnace， walking beam， double inclined rail mon rail agencies hydraulic transmission煢楨廣鰳鯡選塊網羈淚。I目錄目 錄摘要鵝婭

8、盡損鵪慘歷蘢鴛賴。Abstract籟叢媽羥為贍債蟶練淨。1 緒論0預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。1.1步進式加熱爐 0.滲釤嗆儼勻諤鱉調硯錦。1.1.1步進式加熱爐概述 0鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。1.1.2 選題背景 3擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。1.1.3設計目的 4贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。1.1.4 設計方案 6壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。2 液壓系統分析與設計 8蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。2.1運動與負載分析 8買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。2.1.1步進式加熱爐原始數據 8綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。2.1.2步進式加熱爐工況速度曲線設計 8驅躓髏彥浹綏譎飴憂錦。2.1.3計算穩(wěn)態(tài)工作負載10貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。2.1.4擬

9、定液壓原理圖 11 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。2.2液壓缸參數及其型號 12構氽頑黌碩飩薺齦話騖。2.2.1平移液壓缸受力分析 1 2輒嶧陽檉籪癤網儂號澩。2.2.2初選平移液壓系統工作壓力 13堯側閆繭絳闕絢勵蜆贅。2.2.3平移液壓缸主要參數及其選取型號 13識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。2.2.4升降液壓缸受力分析 1 5凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。2.2.5初選升降液壓系統工作壓力 17恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。2.2.6升降液壓缸主要參數及其選取型號 17鯊腎鑰詘漣鉀溈懼統庫。2.3液壓泵參數及其型號 18碩癘鄴頑謅攆檸攜驤蘞。2.3.1平移液壓泵工作壓力的確定 18閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。2.3.2平移液

10、壓泵流量的確定 18氬嚕躑竄貿懇彈濾頷澩。2.3.3平移液壓泵的選取 19釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。2.3.4升降液壓泵工作壓力的確定 19慫闡譜鯪逕導嘯畫長涼。2.3.5升降液壓泵流量的確定 19諺辭調擔鈧諂動禪瀉類。2.3.6升降液壓泵的選取 20嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。2.4電動機參數及其型號 20熒紿譏粧鏌觶鷹緇機庫。2.4.1平移液壓系統電動機參數及其型號 20鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。2.4.2升降液壓系統電動機參數及其型號 20紂憂蔣氳頑薟驅藥憫騖。2.5液壓閥件參數及其型號 21穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。2.5.1平移液壓系統閥件參數及其型號 21濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。2.5.2升降液壓系統

11、閥件參數及其型號 21銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。2.6液壓油管道的選擇 22擠貼綬電麥結鈺贖嘵類。2.6.1油管的選用 22賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。2.6.2液壓油管管徑的確定 22塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。2.6.3液壓油管管壁厚的驗算 23裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。2.7 液壓油管道的選擇 23倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。2.7.1平移液壓系統油箱有效容積 23綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。2.7.2升降液壓系統油箱有效容積 24驍顧燁鶚巰瀆蕪領鱺賻。3 液壓系統性能驗算24瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼。3.1液壓系統壓力損失計算 24鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。3.1.1平移液壓系統壓力損失 24櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。3.1.2

12、升降液壓系統壓力損失 25轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應。3.2液壓系統發(fā)熱溫升計算26峴揚爛滾澗輻灄興渙藺。3.2.1平移液壓系統發(fā)熱溫升 26詩叁撻訥燼憂毀厲餓驁。3.2.2升降液壓系統發(fā)熱溫升 27則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。4 液壓同步控制系統的設計 29脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。4.1控制系統29鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。4.1.1電液比例位置控制系統4.1.2設計方案4.1.3傳感器的選擇4.1.4 PLC的選擇4.1.5控制系統I/O分配.29稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。30陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。錯誤！未定義書簽。 溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應。錯誤！未定義書簽。 鋇嵐縣緱虜榮產濤團藺。31懨俠劑鈍觸樂鷴燼觶騮。4.

13、1.6梯形圖編程32謾飽兗爭詣繚鮐癩別濾。38咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。參考文獻40瑩諧齷蘄賞組靄縐嚴減。42麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。43納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。VI緒論單擊此處鍵入 1級標題1緒論1.1步進式加熱爐1.1.1步進式加熱爐概述隨著西方資本主義社會在18世紀進入工業(yè)革命以來，社會的發(fā)展進入到了一個 全新的速度。據統計在工業(yè)革命以前世界上人均鋼鐵的使用量是不足5 kg。然而，現在的社會發(fā)展到人均鋼鐵擁有量為418kg。越來越多的鋼結構出現在社會建設中。所以鋼鐵一直是現在社會發(fā)展的主要材料。甚至一度到了供不應求的狀況。這 樣就促使了鋼鐵產業(yè)的迅速壯大。至 2007年，世界鋼鐵量已經達到了近九

14、億噸。但 是由于技術有限，加上人們對鋼鐵的運用越加廣泛，出現對鋼材更多更新的要求。 所以鋼鐵的冶煉技術要不斷地改良。風攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。1967年第1座步進梁式加熱爐投產。中國1979年投產的步進梁式爐長為32.5 米，生產能力為每小時 270頓。步進梁式爐比推鋼爐具有許多優(yōu)點，因而成為新建 軋鋼廠的首選爐型。熱軋寬帶鋼廠的規(guī)模正向大型化發(fā)展，步進梁式爐的特點之一 是爐長不受推鋼長度限制，因而能適應軋機的小時產量增長的形勢。北京鋼鐵設計 研究總院近20年設計投產的40余座步進爐，已遍及熱連軋、型鋼、棒線材、帶 鋼、無縫管、開坯、鍛壓等鋼廠以及鋼帶廠，1994年相繼投產的太鋼、梅山熱連軋廠的步

15、進梁式爐，額定產量分別為 180 t/ h和280 t/ h，重慶鋼鐵設計研究院為攀鋼 1450熱連軋廠設計的步進梁式爐，額定產量為 150 t/ h，也在1992年投產 。 滅曖駭 諗鋅獵輛覯餿藹。早期加熱爐內部是用一種連續(xù)式推鋼機，它的作用是將鋼錠或鋼坯依次推入爐 內。在端出料的加熱爐中，推鋼機可以將加熱好的鋼坯從加熱爐的另一端推出去。 在側出料的加熱爐中，推鋼機將鋼坯推出至出料位置，再由出鋼機將鋼錠推出去； 現在大多數采用的是步進式移動裝置。步進式加熱爐加熱溫度均勻，加熱時間快， 產量高，生產靈活性大，必要時可以將爐內坯料排空。加熱時，坯料下表面的水管 黑印小，坯料溫度均勻，加熱的效率也

16、比較高。加熱特殊鋼材是，能滿足對坯料表 面質量（氧化、脫碳、劃傷等）的高度要求；加熱大型板材時，由于板坯溫度均 勻，有利于減少軋制時的厚度差。所以目前步進式爐在熱軋板帶車間以及中小型軋 鋼車間都得到了廣泛的應用。 鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。從上世紀50年代起由于步進式加熱爐移動裝置的出現并且日漸成熟，在許多 鋼板和小型型鋼生產中得到了很好的應用。作為現代冶金行業(yè)普遍采用的一種加熱 爐，他的優(yōu)點值得我們學習。攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。步進式加熱爐的結構A、爐底結構從爐子的結構看，步進式加熱爐分為上加熱步進式爐、上下加熱步進式爐、雙步進梁步進式爐等。上加熱步進式爐顧名思義只有上部有加熱裝置，固定梁和移動梁

17、是耐熱金 屬制作的，固定爐底是耐火材料砌筑的。這種爐子基本上沒有水冷構件，所以熱耗 較低。這種爐子只能單面加熱，一般用于較薄鋼坯的加熱。 趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。與推鋼式加熱爐一樣，為了滿足加熱大鋼坯的需要，步進式爐也逐步發(fā)展 了下加熱的方式，出現了上下加熱的步進式加熱爐。這種爐子相當于把推鋼式爐的 爐底水管改成了固定梁和移動梁。固定梁和移動梁都是用水冷立管支承的。梁也由 水冷管構成，外面用耐火可塑性包扎，上面有耐熱合金的鞍座式滑軌，類似推鋼式 加熱爐的爐底縱水管。爐底是架空的，可以實現雙面加熱（步進式爐鋼坯與鋼坯不 是緊靠在一起，中間有空隙，可認為是四面受熱）。下加熱一般只能用側燒嘴，因 為立

18、柱擋住了端燒嘴火焰的方向，如果要采用端燒嘴，需要改變立柱的結構型式。 上加熱可以用軸向端燒嘴，也可以用側燒嘴或爐頂燒嘴供熱?？紤]到軸向燒嘴火焰 沿長度方向的溫度分布和各段溫度的控制，某些大型步進式爐在上加熱各段之間的 邊界上有明顯的爐頂壓下，而下加熱各段間設有段墻，以免各段之間溫度的干擾； 因此這樣的步進式爐沿爐子長度溫度調節(jié)有更大的靈活性，如果爐子寬度較大，火 焰長度又較短時，可以在爐頂上安裝平焰燒嘴。夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。B、傳動機構步進式爐的關鍵設備是移動梁的傳動機構。傳動方式分機械傳動和液壓傳 動兩種。目前廣泛采用液壓傳動的方式。現代大型加熱爐的移動梁及上面的鋼坯重 達數百噸，使用液壓

19、傳動機構運行穩(wěn)定，結構簡單，運行速度的控制比較準確，占 地面積小，設備重量輕，比機械傳動有明顯的優(yōu)點。液壓傳動機構如圖2-12所示圖2-12b、圖2-12c、圖2-12d三種結構型式目前是比較常見的。我國應用較普遍為 圖2-12C所示的斜塊滑輪式。以斜塊滑輪式為例說明其動作的原理：步進梁（移動 梁）由升降用的下步進梁和進退用的上步梁兩部分組成。上步進梁通過輥輪作用在 下步進梁上，下步進梁通過傾斜滑塊支承在輥子上。上下步進梁分別由兩個液壓油 缸驅動，開始時上步進梁固定不動，上升液壓缸驅動下步進梁沿滑塊斜面抬高，完 成上升運動。然后上升液壓缸使下步進梁固定不動，水平液壓缸牽動上步進梁沿水 平方向前

20、進，前進行程完結時，以同樣方式完成下降和后退的動作，結束一個運動 周期。視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖糲。為了避免升降過程中的振動和沖擊，在上升和下降及接受鋼坯時，步進梁 應該中間減速。水平進退時開始與停止也應該考慮緩沖減速，以保證梁的運動平 穩(wěn)，避免鋼坯在梁上擦動。辦法是用變速油泵改變供油量來調整步進梁的運行速。 由于步進式爐很長，上下兩面溫度差過大，線膨脹的不同會造成大梁的彎曲和隆 起。為了解決這個問題，目前一些爐子將大梁分成若干段，各段間留有一定的膨脹 間隙，變形雖不能根本避免，但彎曲的程度大為減輕，不致影響爐子的正常工作。 偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。C、密圭寸機構為了保證步進爐活動梁（床）能正常無阻礙

21、地運動，在活動梁（床）和固 定梁（床）之間要有足夠的縫隙，縫隙一般為25mm或30mm,對步進梁來說則在梁支撐（或水管）穿過爐底部分有保證它運動的足夠大的開孔。這些縫隙或開孔的 存在雖然是必要的，但也容易吸入冷風，影響加熱質量和降低燃料利用率，也可能 造成爐氣外逸，危害爐底下部設備，對軋鋼用步進爐則必須考慮密封問題，目前有 兩種密封結構，一是滑板式密封，一是水封，前者密封較差，尤其當滑板受熱變形 后更不能起到密封作用，水封是用得最多的結構，密封效果比較好，水封由水封槽 和水封刀兩部分組成，分開式和閉式兩種結構，開式結構有動床和定床二重水封 刀，便于清渣；閉式結構僅有動床水封刀，優(yōu)點是占用空間小

22、，緊湊。動床端頭水 封槽的寬度要保證大于動床水平行程的長度，水槽下部開有集渣斗，由爐底縫隙中 掉落的氧化鐵皮隨水流定期放出。 緦徑銚膾齲轎級鏜撟廟。這里不得不提到的是，之所以在 20世紀50年代才采用（相對于鋼鐵鋼鐵行業(yè)來說），是因為液壓傳動本身的特殊才致使其發(fā)展較為緩慢。到20世紀初液壓傳動技術從理論到實際運用才基本成熟。在 21世紀液壓技術的運用則標志著一個國家基 礎工業(yè)發(fā)展水平。在步進式加熱爐移動裝置液壓傳動系統中，液壓傳動作為提供動 梁運動的動力源起著至關重要的作用。如何設計高質量的液壓裝置則直接成為影響 鋼坯的燒結質量。騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。早期加熱爐內部是用一種連續(xù)式推鋼機，它的作

23、用是將鋼錠或鋼坯依次推入爐 內。在端出料的加熱爐中，推鋼機可以將加熱好的鋼坯從加熱爐的另一端推出去。在側出料的加熱爐中，推鋼機將鋼坯推出至出料位置，再由出鋼機將鋼錠推出去； 現在大多數采用的是步進式移動裝置。步進式加熱爐加熱溫度均勻，加熱時間快， 產量高，生產靈活性大，必要時可以將爐內坯料排空。加熱時，坯料下表面的水管 黑印小，坯料溫度均勻，加熱的效率也比較高。加熱特殊鋼材是，能滿足對坯料表 面質量（氧化、脫碳、劃傷等）的高度要求；加熱大型板材時，由于板坯溫度均 勻，有利于減少軋制時的厚度差。所以目前步進式爐在熱軋板帶車間以及中小型軋 鋼車間都得到了廣泛的應用。癘騏鏨農剎貯獄顥幗騮。加熱爐步進

24、式移動裝置液壓傳動系統主要是由動梁和靜梁組成。當鋼坯被推進 加熱爐后將其置于靜梁上的，此時鋼坯開始被加熱升溫。加熱爐是軋鋼工業(yè)必須配 備的熱處理設備。隨著工業(yè)自動化技術的不斷發(fā)展，現代化的軋鋼廠應該配置大型 化的、高度自動化的步進梁式加熱爐，其生產應符合高產、優(yōu)質、低耗、節(jié)能、無 公害以及生產操作自動化的工藝要求，以提高其產品的質量，增強產品的市場競爭 力。我國軋鋼工業(yè)的加熱爐型有推鋼式爐和步進式爐兩種，但推鋼式爐有長度短、 產量低，燒損大，操作不當時會粘鋼造成生產上的問題，難以實現管理自動化。由 于推鋼式爐有難以克服的缺點，而步進梁式爐是靠專用的步進機構，在爐內做矩形 運動來移送鋼管，鋼管之

25、間可以留出空隙，鋼管和步進梁之間沒有摩擦，出爐鋼管 通過托出裝置出爐，完全消除了滑軌擦痕，鋼管加熱斷面溫差小、加熱均勻，爐長 不受限制，產量高，生產操作靈活等特點，其生產符合高產、優(yōu)質、低耗、節(jié)能、 無公害以及生產操作自動化的工藝要求。全連續(xù)、全自動化步進式加熱爐。鏃鋝過潤啟婭澗駱讕濾。1.1.2選題背景軋鋼廠在熱軋鋼材時，需要對鋼坯進行加熱。為了更好的保證鋼材表面質量， 使鋼坯受熱均勻，米用了步進加熱方式。榿貳軻謄壟該檻鯔塏賽。鋼坯在加熱過程中其前移為矩形運動；即活動梁上升，將鋼坯從固定梁上托 起；活動梁前移，使鋼坯前步進一次；活動梁下降，將鋼坯放在固定梁上；活動梁 后退到原始位置完成一個工

26、作循環(huán)。邁蔦賺陘賓唄擷鷦訟湊。步進加熱克服了直推式加熱時鋼坯下表面與支撐梁（固定梁）移動摩擦所產生 的表面磨損；同時，克服了直推式的鋼坯間相互靠攏的情況，可以使鋼坯散開通過 爐底，有利于鋼坯的加熱。由于步進加熱獨特的優(yōu)越性，使其在現代冶金工廠得到 了廣泛的應用。步進式鋼坯加熱爐產品質量好，熱效率高，操作靈活，適用于多種 型材坯料的連續(xù)式加熱。嶁硤貪塒廩袞憫倉華糲。步進式連續(xù)加熱爐靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、后退的動作把料 坯一步一步地移送前進的連續(xù)加熱爐。爐子有固定爐底和步進爐底，或者有固定梁 和步進梁。前者叫做步進底式爐，后者叫做步進梁式爐。 該櫟諼碼戇沖巋鳧薩錠。加熱爐爐床由固定

27、梁和步進梁組成。步進梁由雙重輪對的多軸框架支撐， 外側走輪由升降缸驅動，從而使步進梁作上升或者下降運動。上層托輪直接托住步 進梁，而步進梁直接由另一液壓缸帶動，可在托輪上作前進和后退運動，從而使步 進梁作前進和后退運動。劇妝諢貰攖蘋塒呂侖廟。通過缸的操作，使步進梁做矩形跡運動，各段運動的形式可以調節(jié)，操作方式 可以連續(xù)或者手動操作。同一液壓油源提供步進梁傳動，可以同時或交替動作；并 可以逆向運動，用作為倒空爐內鋼坯之用。 臠龍訛驄椏業(yè)變墊羅蘄。液壓傳動有著其不可替代的優(yōu)越性，主要表現在：A、可以獲得很大的輸出力或力矩，而結構并不復雜；B、可以實現較大范圍的無級調速，且可在運行中直接調節(jié)；C、易

28、于實現過載保護；D、動作靈敏，啟動，停止和換向響應快，沖擊?。籈、自潤滑性能好；F、易于實現通用化，系列化和標準化，設計組裝周期短；G、易于實現自動化與智能化與數控技術相結合。本課題的設計內容是設計一個步進式加熱爐同步頂升的液壓系統。1.1.3設計目的由于步進爐的特點是步進周期短，運動速度較高，慣性負載大，連續(xù)工作，可 靠性要求高等，所以根據這些特點系統采用液壓控制比較適宜。鰻順褸悅漚縫輾屜鴨騫。當今，隨著液壓機械自動化程度的飛速發(fā)展，液壓元件應用數量急劇增加，元 件小型化，系統集成化是必然的發(fā)展趨勢。特別是近十年來，液壓技術與傳感技 術，微電子技術緊密結合，出現了許多諸如電液比例控制閥，數字

29、閥，電認伺服液 壓缸等機（液）電一體化元器件，使液壓技術在高壓，告訴，大功率，節(jié)能高效， 低噪聲，使用壽命長，高度集成化方面取得了重大進展。穡釓虛綹滟鰻絲懷紆濼。所以，隨著冶金軋鋼工藝自動化程度的不斷提高，步進式加熱爐以其靈活的加 熱方式，加熱質量好，爐長不受限制，操作方便，易于實現自動控制等優(yōu)點，被愈 來愈多新建的軋鋼加熱爐采用。液壓傳動傳動因其體積小，負荷大，易于實現機電 一體化控制等優(yōu)勢，在步進式加熱爐中有廣泛的應用。 隸誆熒鑒獫綱鴣攣駘賽。步進式加熱爐有著其他加熱爐無法比擬的優(yōu)點，諸如，不拱鋼，不粘鋼，氧化 燒損少，脫碳少，加熱時間短，加熱操作靈活，易于和軋制節(jié)奏相匹配，加熱過程 中不

30、劃傷，爐子長度不受限制(從理論上講)自動化程度高，易于采用計算機控制 等優(yōu)點。浹繢膩叢著駕驃構碭湊。因此盡管步進爐第一次投資費用較高，但是1967年4月由美國德蘭公司設計的二面供熱的步進梁式爐首先在美國格蘭那特城鋼鐵公司問世以來，接著同年5月由日本中外爐公司為名古屋鋼鐵廠設計的世界上第二座步進梁式爐又相繼投產，以后 步進式加熱爐在世界上獲得了長足的發(fā)展。鈀燭罰櫝箋礱颼畢韞糲。和推鋼式連續(xù)加熱爐相比，步進式爐具有以下優(yōu)點：(1) 加熱靈活。在爐長一定的情況下，爐內坯料數目是可變的。而在連續(xù) 加熱爐中則是不可變的，那樣加熱時間就受到限制。例如爐子產量降低一半時，貝U 愜執(zhí)緝蘿紳頎陽灣愴鍵。爐內坯料

31、加熱時間就會延長一倍，對有些鋼種來說這是不利的，而步進爐在爐 子小時產量變化的情況下可以通過改變坯料間距離來達到改變或保持加熱時間不變 的目的。貞廈給鏌綞牽鎮(zhèn)獵鎦龐。(2) 加熱質量好。因為在步進爐內可以使坯料間保留一定的間隙，這樣擴大了坯料受熱面，加熱溫度比較均勻，鋼坯表面一般沒有劃傷的情況，兩面加熱時 坯料下表面水管黑印的影響比一般推鋼式連續(xù)加熱爐的要小些。嚌鰭級廚脹鑲銦礦毀蘄。(3) 爐長不受限制。對連續(xù)加熱爐來說爐長受到推鋼長度的限制，而步進 爐則不受限制。而且對于不利于推鋼的細長坯料、圓棒、彎曲坯料等均可在步進爐 內加熱。薊鑌豎牘熒浹醬籬鈴騫。(4) 操作方便。改善了勞動條件，在必要

32、時可以將爐內坯料全部或部分退 出爐外，開爐時間可縮短；由于不容易粘鋼，因此可減輕繁重的體力勞動；和軋機 配合比較方便、靈活。 齡踐硯語蝸鑄轉絹攤濼。(5) 可以準確地控制爐內坯料的位置，便于實現自動化操作。尤其是近10多年來，隨著軋鋼技術向著連續(xù)化，大型化，自動化，多品種，高 精度的發(fā)展，步進式加熱爐為適應工藝的要求，也朝著大型化，多功能，高產，低 消耗和操作集成自動化的方向邁進。 紳藪瘡顴訝標販繯轅賽?？梢灶A見，隨著液壓技術的不斷進步，更加高自動化的加熱爐會被人們所應 用。1.1.4設計方案步進爐的機械結構采用的是斜坡滾輪式液壓傳動。水平移動和升降都由液壓缸 驅動，步進框架下面的滾輪沿斜臺面

33、升降。飪籮獰屬諾釙誣苧徑凜。這種結構有兩層框架，下層是提升框架。上層為水平移動框架。在提升框架的上 面和下面均安有滾輪，每個下滾輪放在一個斜臺面上，上滾輪供平移框架移動用，移動 缸通過曲柄連桿和旋轉接頭與上框架連接，提升缸用旋轉接頭直接與下框架連接。下 框架用斜面輥導向，上框架用水平輥導向。烴斃潛籬賢擔視蠶賁粵。加熱爐的步進機構和液壓系統主要由雙層步進框架，液壓缸，液壓泵以及各種 閥件組成。如圖：上一層為行進框架，下一層為升降框架。行進框架是通過支撐輥 和輥道落在升降框架上，升降框架也通過支撐輥和輥道落在基礎上。當升降框架在 在升降液壓缸驅動下沿斜軌道左升降運動時，步進梁和行進框架也一起作垂直

34、方向 的升降運動，在平移液壓缸的驅動下，在水平方向作進退運動，從而完成整個周期 循環(huán)動作。鋝豈濤軌躍輪蒔講嫗鍵。對液壓系統的改進對原有系統中舉升液壓缸水平拉動動梁上升的部分，可以改為將此液壓缸放置 在爐底，同時讓液壓缸與上升滾輪的斜面保持同樣的斜度。這樣就有效的解決了拉 力大，液壓缸有桿腔推動無桿腔做大功率運動的情況，同時也減小了液壓缸的尺 寸，便于設計和安裝。 擷偽氫鱧轍冪聹諛詼龐。步進梁動作如圖1所示：板坯IC&I石進梨平移缸 心 升降機構升降缸升降缸圖1步進梁動作示意圖步進梁的升降和平移均采用電液比例閥來控制，其優(yōu)點是控制調整靈活方便， 工作平穩(wěn)。在設計過程中，應該考慮到步進梁平

35、移時可能會產生很大的慣性沖擊， 實現加速、減速、勻速，從而實現動梁對熱坯的輕托、輕放，以及通過加、減速有 效降低動梁因運動慣性引起的機械沖擊，下降的時候依靠自身自重下降。蹤飯夢摻釣貞綾賁發(fā)蘄。通過PLC編程設置加減速曲線，既避免了沖擊對設備造成的傷害，又提高了系統的定位精度，通過PLC控制達到同步頂升精度要求。 步進梁動作軌跡如圖2所示：婭鑠機職銦夾簣軒蝕騫。前進上升1J下降固定梁面后退圖2步進梁動作軌跡圖7液壓系統分析與設計單擊此處鍵入1級標題2液壓系統分析與設計2.1運動與負載分析2.1.1步進式加熱爐原始數據步進梁和爐底總質量G=300X 103kg，其中；行進框架及其以上部分質量 G仁

36、200 X 103kg行進框架以下部分質量 G2=100X 103kg爐子總長21.95m,其中；爐底長17.10m步進梁長L=19.20m爐子寬11.00m坯料規(guī)格 bbl=0.12X 0.12X 9.5m最大升降高度 H=H1+H2=0.05+0.05=0.1m最大水平移距S=0.6m輥輪 D=0.65m； d=0.16m最大步進鋼坯根數4根升降液壓缸2個；平移液壓缸2個步進周期21s其中：上升4s,前進6.5s,下降4s,后退6.5s支承輥有2 排,每排4組，每組上下各有兩個輥，一共16個棍2.1.2步進式加熱爐工況速度曲線設計步進式加熱爐的工作循環(huán)為：步進梁依次為上升，水平前進，下降，

37、水平后退 運動。步進爐運動時，上升為兩個液壓缸頂升，前進后退為兩個液壓缸，下降靠自 重下降。譽諶摻鉺錠試監(jiān)鄺儕瀉?，F在對爐底步進梁的動作如圖3所示:圖3 （陰影部分為步進梁）為步進梁從起始位置（后下位）-上升（上升過程中接料）-上升到位（后上位）-前進-前進（前上位）-下降（下降過程中交料）-下降 到位（前下位）-后退-后退到位（即起始位置）儔聹執(zhí)償閏號燴鈿膽賾。KA起蛤隹（肩下位I上殲史揍位B5C上升韶位（后上位）SD葡進列位（首上位）浜E下殊過程交接位BH下降到倬（前下位）圖3步進式加熱爐爐底機械步進梁的運動過程25為了實現對鋼坯的輕拿輕放，設計了活動梁托鋼坯放鋼坯的加減速曲線，這樣縝電悵

38、淺靚蠐淺錒鵬凜。大大降低了在對鋼坯步進的過程中，對坯料所造成的直接沖擊。首先，活動梁上升，在1.5s內達到0.05m/s的速度，然后直接減速，在 0.5s的 時間內減小到速度為 0m/s，這樣，活動梁達到固定梁面鋼坯下，實現無沖擊托起鋼 坯。托起鋼坯后，繼續(xù)加速。在1.5s內達到0.05m/s的速度，然后直接減速，在0.5s的時間范圍內速度降為 0m/s，達到頂升高度。驥擯幟褸饜兗椏長絳粵。然后，高度不變，平移缸開始動作。在 1.5s的時間內，達到0.12m/s,使步進梁 做平移運動。以0.12m/s的速度運行3.5s后，在1.5s的時間內又降到0m/s。平移結 束。癱噴導閽騁艷搗靨驄鍵。下降

39、和后退同頂升和前進工況速度相同。步進梁的動作方式有周期方式和踏步方式，周期方式用于運送鋼管向前移動，而踏步方式用于等待出鋼。步進梁的周期方式：活動梁上升100mm，前進600mm，下降100mm，后退600mm，鋼管前進一個齒距。鑣鴿奪圓鯢齙慫餞離龐。步進式加熱爐工況速度曲線如圖 4：下降3.5s0.12m/s前進鋼坯固定梁面后退1.5s上升0.5s0.05m1.5s/s圖4步進式加熱爐工況速度曲線2.1.3計算穩(wěn)態(tài)工作負載1.加熱爐整爐加熱根數N=L/b+a=128 根；L-步進梁長（19.20m） b-斷面邊長（0.12m） a-鋼坯間隔（0.03m）2.爐內鋼坯總質量單根 q=rbbl=

40、7.8 X 0.12X 0.12X 9.5=1.05X 103kg3r-鋼比重（7.8t/m ） b-斷面邊長（0.12m） l-鋼坯長度（9.5m）總質量 Q=nq=128X 1.05X 1O3=134X 103kg3.各工況總穩(wěn)態(tài)載荷W上升工況：H1段未抬起鋼坯 W=G=300 X 103kgH2 段抬起了鋼坯 W=G+Q=300 X 103+134X 103=434X 103kg前進工況：333W=G1+Q=200X 103+134X 103=334 X 103kg下降工況：同上升工況后退工況：W=G1=200X 103kg2.1.4擬定液壓原理圖步進梁的升降和平移速度均采用電液比例閥來

41、控制，為了使步進梁能在X,Y方向的任意位置上較長時間內可靠地自鎖。在進入液壓缸的油路上采用了雙向液壓鎖 進行長時間的自鎖。用變量泵供油，用安全閥起安全保護作用。欖閾團皺鵬緦壽驏頦蘊。根據以上要求，反復修改后擬定以下液壓系統原理圖。圖5步進式加熱爐液壓系統原理圖2.2液壓缸參數及其型號2.2.1平移液壓缸受力分析步進式加熱爐在平移運動時候，作用力如圖6圖6步進式加熱爐平移運動受力分析由實際工作狀態(tài)可知，平移液壓缸前進工況為受力最大工況 因為平移液壓缸為2個，所以，計算平移缸最大負載F進MAXF 進 MAX =(FR+FA) /2 ；Fr-摩擦阻力Fa-慣性力依據表1，選取滾動摩阻系數S取0.05

42、X 10-3(m)表1滾動摩阻系數3材料名稱3/(mm)軟鋼-鋼0.5鑄鐵-鑄鐵0.5輪胎-路面2-10鋼質車輪-鋼輥道0.05軟木-軟木1.5所以，最大滾動摩阻力偶矩:Max1=3X W X g=0.05X 10_3 X 334 X 103 x 9.8=163.66N?m取滾動軸承摩擦系數u取0.015所以，滾動軸承摩擦阻力矩：3Max2=u X WX gx d/2=0.015X 334X 10 X 9.8X 0.16/2=5646.27N?m所以，摩擦阻力為：FR=(Max1+Max2)/D/2=(163.66+5646.27)/0.65/2=17.88KN 遜輸吳貝義鰈國鳩猶騙。慣性力：

43、FA=m?v/?t=334 X 10Q.12/1.5=17.82KN所以，平移液壓缸最大負載為：F 進 max=(Fr+Fa)/2= (17.88+17.82) /2=17.85KN幘覘匱駭儺紅鹵齡鐮瀉。2.2.2初選平移液壓系統工作壓力因為平移缸最大工作負載經過計算為17.85KN表9-2按負栽選執(zhí)打文件的工作壓力<500010000、iOUCO30000-'50000外壓力 /MPa1.5-22. £7A斤>5表43按機藤類璧選執(zhí)行文杵的工柞壓力機攝芙型機床農業(yè)機械匸程機減組合機床龍門刨床拚床工作壓力/MPaa2A-1010-1620 33依據液壓傳動表9-2

44、, 9-3;初估液壓系統工作壓力為 4Mpa 取液壓缸的機械效率取 n =0.952.2.3平移液壓缸主要參數及其選取型號液壓缸內徑D和活塞桿直徑d的確定根據表2,確定D/d=2/1表2 液壓缸內徑與活塞桿直徑關系按機床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機床類別d/D工作壓力P(MPa)d/D磨床、研床0.2-0.3< 20.2-0.3插床、拉床、刨床0.5> 2-50.5-0.58鉆、鏜、車、銃床0.7> 5-70.62-0.70-> 70.72P? n /4? D = F 進 max / n式中：P=4Mpa, D/d=2/1解得：D=0.0774m； d=0

45、.0387m依據表3，表4圓整后取值：D=80mm； d=40mm表3 液壓缸內徑尺寸系列 mm (GB2348-80)810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630表4 活塞桿直徑系列 mm (GB2348-80)456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400液壓缸工作行程的確定因為，平移液壓缸執(zhí)行機構的最大行程為 0.6m 依據表5選取平移液壓缸工作行程為：630mm表5 液壓缸

46、活塞行程參數系列mm (GB2348-80 )2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000選擇液壓缸的規(guī)格由上述要求，選擇液壓缸的型號為：Y-HG1-C 80/45 X 660液壓缸參數如下：工作壓力：6.3Mpa 缸徑：80mm 桿徑：45mm 最大行程：660mm驗算選取液壓缸的穩(wěn)定性當液壓缸支撐長度Lb _(10 - -15)d時，須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進行驗算。 液壓缸的支撐長度是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支點與活塞桿前進端連接處之間 的距離。誦終決懷區(qū)馱倆側澩賾。為了保證活塞桿不產生縱向彎曲，滿足壓

47、桿的穩(wěn)定，活塞桿的推力與極限力的關系：Fk=nk*F1 (N)式中F1-液壓缸推力Fk-極限力nk-安全系數，一般取nk=24選用歐拉公式求計算活塞桿的極限臨界力：Fk=n 2EJ/ (nL1)n-系數，與安裝形式有關，對于該種安裝形式取n=1E-彈性模量，對于鋼 E=O.21X 106 N/mrnJ-活塞桿斷面回轉慣量，J= n d4/64 (mrr)經計算得出極限力Fk=956KN此時，ns=Fk/F1=956/17.85=53.56>>nk,說明此液壓缸壓桿穩(wěn)定性是安全的。2.2.4升降液壓缸受力分析步進式加熱爐在升降運動時候，作用力如圖7圖7步進式加熱爐升降運動受力分析受力

48、最大工況在H2段，即托起鋼以后的工況；計算升降缸最大負載F升MAXH段抬起鋼管的穩(wěn)態(tài)載荷為： W=G+Q=300103+134X 103=434X 103kg行進框架及其以上部分載荷為： W=(+Q=334< 103kg行進框架以下部分載荷為： W=2=100X 103kg升降液壓缸為2個；計算升降缸最大負載F升maxF 升 ma=(F 穩(wěn)+Fr+Fa )/2F穩(wěn)-升降液壓缸穩(wěn)態(tài)負載；Fr-摩擦阻力；Fa-慣性力；穩(wěn)態(tài)負載F穩(wěn)F 穩(wěn)=Wgsin a =(G+Q)gsin a =434x 103 x 9.8 x sin12 ° =884.29KN慣性力FaF/=FAisin a

49、+Fa2；FA1-上輥輪與行進框架相對運動時的慣性力；Fa1=WX ? v/? t=(G 1+Q)X ? V/? t=334 x 0.05/1.5=11.13KNFa2-下輥輪與斜面相對運動時的慣性力；Fa2=WX ? v/sin a / ? t=G2 x ? v/sin a /? t=100 x 0.05/sin12 ° /1.5=16.67KN 醫(yī) 滌侶綃噲睞齒辦銩凜。所以慣性力為：Fa=FaQn a +Fa2=11.13 x sin12 ° +16.67=18.98KN摩擦阻力FrFffFrQOS a +Fr2；Fri-上輥輪與行進框架相對運動時摩擦阻力；3滾動摩阻系

50、數 S 取 0.05 x 10 ； W=(G+Q)g+ Fai=334x 9.8+11.13=3284.33KN 艫艫當為遙頭韙鰭噦暈糞。最大滾動摩阻力偶矩：Max=S x W=0.05X 10- x 3284.33 x 10=164.22N? m滾動軸承摩擦系數u取0.015滾動軸承摩擦阻力矩：3Max=u x W< d/2=0.015 x 3284.33 x 10 x 0.16/2=5665.47N ? mFRi=(Maxi+Max)/D/2=(164.22+5665.47)/0.65/2=17.94KN鴣湊鸛齏嶇燭罵獎選鋸。Fr2-下輥輪與斜面相對運動時摩擦阻力;滾動摩阻系數S取0

51、.05 X 10-3;W=(G+Q)g+FAcos a =(434 X 9.8+11.13)cos12 ° =4171.14KN最大滾動摩阻力偶矩：33Max=S X W=0.05X 10- X 4171.14 X 10=208.56N? m滾動軸承摩擦系數u取0.015滾動軸承摩擦阻力矩：Max=u X WX d/2=0.015 X 4171.14 X 103 X 0.16/2=7195.22N ? mFR2=(Maxi+Max)/D/2=(208.56+7195.22)/0.65/2=22.78KN筧驪鴨櫨懷鏇頤嶸悅廢。所以摩擦阻力為：Fr=Frcos a +Fr2=17.94

52、X cos12° +22.78=40.33KN因為升降液壓缸為2個；計算升降缸最大負載F升maxFmax =(F 穩(wěn)+Fr+Fa) /2=(884.29+40.33+18.98)/2=471.8KN2.2.5初選升降液壓系統工作壓力因為升降液壓缸的最大工作負載經過計算為471.8KN依據上圖液壓傳動表9-2, 9-3;初估液壓系統工作壓力為 20Mpa 液壓缸的機械效率取 n =0.952.2.6升降液壓缸主要參數及其選取型號液壓缸內徑D和活塞桿直徑d的確定2P - n /4 D=Fmax/ n ； P=20Mpa d/D=0.7解得：D=0.1779m d=0.1245m依據上表3

53、,表4圓整后取值：D=180mmd=125mm液壓缸工作行程的確定升降液壓缸執(zhí)行機構的最大行程為 0.1/sin12 ° =0.5m依據表5選取升降液壓缸工作行程為：500mm選擇液壓缸的規(guī)格由上述要求，選擇液壓缸的型號為：CD250B/180/125-600A液壓缸參數如下：缸徑：180mm桿徑：125mm工作壓力：25Mpa最大行程：600mm當液壓缸支撐長度Lb _（10 一 _15）d時，須考慮活塞桿彎曲穩(wěn)定性并進行驗算。 液壓缸的支撐長度是指活塞桿全部外伸時，液壓缸支點與活塞桿前進端連接處之間 的距離。韋鋯鯖榮擬滄閡懸贖蘊。顯而可見，選擇的此升降液壓缸支撐長度遠遠小于10倍

54、的活塞桿桿徑，無需穩(wěn)定性驗算。2.3液壓泵參數及其型號2.3.1平移液壓泵工作壓力的確定確定液壓泵的最大工作壓力P=P1+2 pP1-液壓缸或液壓馬達最大工作壓力；2 p-從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。p的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經驗數據選?。汗苈泛?單、流速不大的，取p= （0.20.5 ） MPa管路復雜，進口有調閥的，取p=（0.51.5 ） MPa濤貶騸錟晉鎩錈撳憲騙該液壓系統取管路損失為0.6Mpa所以液壓泵的最大工作壓力為 PP=P1+2 p=4+0.6=4.6MPa 2.3.2平移液壓泵流量的確定確定液壓泵的最大流量QP>

55、 K （ 2 Qax）K-系統泄漏系數，一般取K=1.11.3 ;2 Qa同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量液壓缸的最大流量 QaX=A X VMaX= n /4 D2 0.08=3.14/4 X 0.082 X30.08=0.00040192m /s=24.12L/min鈿蘇饌華檻榪鐵樣說瀉。所以液壓泵的最大流量QP=K (藝 Qax) =1.2 X 24.12 X 2=57.89L/min233平移液壓泵的選取選擇液壓泵的規(guī)格根據以上求得的 Pp和Q值，按系統中擬定的液壓泵的形式，從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所 選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大 25%60%戧礱風愴澆鄖適濘嚀贗。由上述要求，選擇液壓泵型號為：雙作用葉片泵 YB1-63液壓泵參數如下：公稱壓力：6.3Mpa 轉速：960r/min 排量：63ml/r (60.48 L/min )2.3.4升降液壓泵工作壓力