【文章內(nèi)容簡介】 定。鋼管經(jīng)定徑后，進(jìn)入冷卻塔中，通過噴水冷卻，鋼管經(jīng)冷卻后，就要被矯直。鋼管經(jīng)矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(jī)（或水壓實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行內(nèi)部探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問題，將被探測出。鋼管質(zhì)檢后還要 通過嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆噴上編號、規(guī)格、生產(chǎn)批號等。并由吊車吊入倉庫中。 （軋）無縫鋼管：圓管坯 → 加熱 → 穿孔 → 打頭 → 退火 → 酸洗 → 涂油（鍍銅） → 多道次冷拔（冷軋） → 坯管 → 熱處理 → 矯直 → 水壓試驗(yàn)（探傷） → 標(biāo)記 → 入庫 無縫鋼管因其制造工藝不同，又分為熱軋（擠壓）無縫鋼管和冷拔（軋）無縫鋼管兩種。冷拔（軋）管又分為圓形管和異形管兩種。 圖 12 鋼管的生產(chǎn)工藝 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 7 本次設(shè)計(jì)的專題部分 本次設(shè)計(jì)是針對無縫廠的Φ 35m 加熱爐爐底機(jī)械的專項(xiàng)設(shè)計(jì) Φ 35m 環(huán)形加熱爐是包鋼集團(tuán)無縫鋼管廠 生產(chǎn)工藝流程中的一個重要設(shè)備，無縫鋼管廠主要生產(chǎn)工藝路線 :管坯鋸 — 管坯加熱 — 穿孔機(jī) — 連軋機(jī) — 脫管機(jī) — 再加熱爐 — 定徑機(jī) — 冷床 — 管排鋸 — 矯直機(jī) — 控傷 — 倒棱 — 熱處理 — 包裝發(fā)行 :管坯鋸斷以后，再將斷坯送入至加熱爐，即裝料，然后在加熱爐里加熱至合適溫度，使得管坯比較適合穿孔的情況下出料，本次設(shè)計(jì)就是針對其爐底結(jié)構(gòu)進(jìn)行的一個專項(xiàng)設(shè)計(jì) 。 本次設(shè)計(jì)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)的給定要求的參數(shù)，利用我們所學(xué)專業(yè)相關(guān)知識以及別圖相關(guān)知識設(shè)計(jì) 。 設(shè)計(jì)合理的爐底機(jī)械，完成主要部件框架的組合設(shè)計(jì)以及部分零件的強(qiáng)度校核，并計(jì)算各壽命預(yù)算，最后畫出裝配 圖及零件圖 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 第二章 爐底機(jī)械的總體設(shè)計(jì) 概述 本次設(shè)計(jì)的主要為環(huán)形加熱爐爐底機(jī)械．環(huán)形爐事一種連續(xù)生產(chǎn)的爐子，機(jī)械化的爐底圍繞爐子中心旋轉(zhuǎn)。坯料由裝料門裝爐底上，隨著爐底的旋轉(zhuǎn)，坯料經(jīng)過預(yù)熱，加熱和均熱后從出料爐門出料。爐底機(jī)械涉及力學(xué)，機(jī)械學(xué)，電氣液壓技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)． 在工業(yè)生產(chǎn)自動化的發(fā)展中 , 為把坯料加熱到規(guī)定溫度和更好的節(jié)約能源，學(xué)習(xí)掌握有關(guān)爐底機(jī)械方面的基礎(chǔ)知識和理論是十分必要的 .為此 ,以下將著重介紹爐底機(jī)械有關(guān)的基本知識 . 爐底機(jī)械的主要技術(shù)要求 爐底機(jī)械的技術(shù)要求很多 ，下面主要介紹一些和本次設(shè)計(jì)有關(guān)的要求。 （ 1） 爐底尺寸： 即缺點(diǎn)加熱爐的加熱能力的重要指標(biāo)。加熱爐的直徑越大，則加熱的鋼坯的數(shù)目則越多。大型加熱爐的直徑一般選用 25 米到 40米。 （ 2） 爐底的轉(zhuǎn)速： 是指加熱爐在加熱過程中爐底的轉(zhuǎn)動速度，爐底的快慢直接影響管坯的加熱時間，所以加熱爐的爐底轉(zhuǎn)速一般不能太高，應(yīng)該保證鋼坯有足夠加熱時間 爐底機(jī)械的機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 爐底機(jī)械主要包括：爐底鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)外支承輥、定心輥和傳動機(jī)構(gòu)等組成。爐底機(jī)械對于坯料的加熱起到很重要的作用，根據(jù)坯料的加熱要求和裝出料要求對爐底進(jìn)行設(shè)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 計(jì)。 爐底 機(jī)械是環(huán)形加熱爐最主要的設(shè)備，用以支撐并帶動由裝料機(jī)送入爐內(nèi)的冷坯并使其在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周加熱到要求的溫度。爐底機(jī)械主要由爐底支撐、上爐盤、爐底傳動裝置、內(nèi)支撐輥、外支撐輥、定心輥、內(nèi)外水封刀等組成。定心輥在子內(nèi)環(huán)，傳動裝置在爐子外環(huán)，因此傳動裝置、支撐輥、定心輥及它們的軌道均布置在爐底內(nèi)外兩側(cè)，有利于設(shè)備的更換和維護(hù)。 爐底鋼結(jié)構(gòu) 爐底機(jī)械主要包括：爐底鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)外支承輥、定心輥和傳動機(jī)構(gòu)等組成。爐底機(jī)械對于坯料的加熱起到很重要的作用，根據(jù)坯料的加熱要求和裝出料要求對爐底進(jìn)行設(shè)計(jì)。 爐底機(jī)械是環(huán)形加熱爐最主要 的設(shè)備，用以支撐并帶動由裝料機(jī)送入爐內(nèi)的冷坯并使其在爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)一周加熱到要求的溫度。爐底機(jī)械主要由爐底支撐、上爐盤、爐底傳動裝置、內(nèi)支撐輥、外支撐輥、定心輥、內(nèi)外水封刀等組成。定心輥在子內(nèi)環(huán)，傳動裝置在爐子外環(huán)，因此傳動裝置、支撐輥、定心輥及它們的軌道均布置在爐底內(nèi)外兩側(cè)，有利于設(shè)備的更換和維護(hù)。 爐底鋼結(jié)構(gòu)上環(huán)設(shè)計(jì) 上環(huán)由互相連接的扇形組成如圖 21, 這些扇形部分自由的放置在作承重結(jié)構(gòu)的下層上 ,它主要承托耐火磚、氧化鐵皮和坯料。其內(nèi)外圈固定有弧角板和水封刀?；〗前鍝踝t底上環(huán)上的耐火磚不塌落，其材質(zhì)一般采 用耐熱鑄鐵。水封刀插入水封槽中，起密封作用，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意接縫處的結(jié)構(gòu)，防止火焰從縫隙里竄到爐底下部，烘烤鋼結(jié)構(gòu)而發(fā)生變形 為了保證環(huán)形爐底的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對爐底鋼結(jié)構(gòu)的制造和安裝尺寸有公差要求。Ф 35環(huán)形爐要求公差為：上下內(nèi)環(huán)外半徑公差為177。 毫米；上下表面水平公差為177。 3 毫米；下支承輥軌面水平公差為177。 毫米；下環(huán)定心軌面半徑公差為177。 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 支承輥的設(shè)計(jì) 支承輥的功能是承托爐底全部負(fù)荷，并根據(jù)輪壓進(jìn)行設(shè)計(jì)，支承輥下部有調(diào)高機(jī)構(gòu)和不設(shè)置調(diào)高機(jī)構(gòu)。 支承輥的結(jié)構(gòu)形式如圖 2 23 所示。圖 22的支撐輥 底座上有一個斜面轉(zhuǎn)動調(diào)整螺栓可以使滑座移動，改變輥面的高度，以便調(diào)整支撐輥的之間的水平度。檢修輥?zhàn)訒r可將滑座向下移動，使輥?zhàn)用撾x支承軌，然后將軸擋取下，就能將輥?zhàn)訃?yán)水平方向取出。圖 23的支撐輥和定心輥共用一個整體支座，支撐輥不能上下移動。為了檢修時拆下輥?zhàn)?，設(shè)計(jì)時將安裝在爐底鋼結(jié)構(gòu)下面的支撐軌，做成有一小段能在兩個支撐輥之間卸下。轉(zhuǎn)動爐底， 把這一段沒有支撐軌的部分轉(zhuǎn)到需要拆卸的支撐輥位置，就能取下軸擋，將輥?zhàn)友厮椒较虿鹦?. 圖 22 支承輥 1調(diào)整螺栓 2滑座 3底座 定心輥 的設(shè)計(jì) 定心輥的功能是防止?fàn)t底下環(huán)跑偏，結(jié)構(gòu)形式有前進(jìn)后退癱瘓式和杠桿搖擺 液壓缸式等形式。定心輥安裝在爐底下環(huán)內(nèi)側(cè)，數(shù)量根據(jù)直徑大小確定。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 11 支承輥和定心輥安裝的準(zhǔn)確程度直接影響爐底運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 機(jī)械傳動時用圓錐小齒輪和齒輪傳動，傳動裝置有的為 1— 3臺，但設(shè)計(jì)時按只有其中一臺傳動的情況設(shè)計(jì)。爐底轉(zhuǎn)角一般用主令電器控制，便于調(diào)節(jié)，因而容易滿足爐料變化時調(diào)整爐底布料角度的要求。例如當(dāng)采用 3臺傳動裝置時， 3臺主令電器可調(diào)整為三種布料角度，在操作室用轉(zhuǎn)換開關(guān)就能選擇其中的一種角度。爐底需要倒轉(zhuǎn)時只 要電機(jī)倒轉(zhuǎn)即可。機(jī)械傳動的缺點(diǎn)是設(shè)備重量大，齒圈制作安裝要求高，機(jī)械傳動裝置要有安全裝置和安全銷等，以免因爐底卡住時損壞傳動機(jī)構(gòu)。 液壓傳動機(jī)構(gòu)如圖 25所示，其控制系統(tǒng)如圖所示。液壓缸的工作行程是可以調(diào)整的，但每次行程不得小于一個齒距，所以液壓傳動時爐底轉(zhuǎn)角只能以最小轉(zhuǎn)角的倍數(shù)變化。要求爐底倒轉(zhuǎn)時，需要松開推桿 4 的定位螺釘，然后推桿旋轉(zhuǎn) 180 度才能使?fàn)t底倒轉(zhuǎn)。 圖 25 液壓傳動系 統(tǒng) 1 電動機(jī)； 2葉片泵； 3單向閥； 4濾油器； 5流安全閥； 6調(diào)整節(jié)流閥； 7壓力表； 8電磁換向閥 ； 9截止閥 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 12 第三章 總體方案設(shè)計(jì)及優(yōu)選 方案簡述 方案一 加熱爐采用環(huán)形加熱爐 。 環(huán)形加熱爐， 爐身固定，爐底轉(zhuǎn)動，放置在爐底上的料坯隨爐底轉(zhuǎn)動由進(jìn)料口移送到出料口。根據(jù)爐底的形狀，轉(zhuǎn)底式加熱爐可分為環(huán)形爐和盤形爐兩種，冶金廠軋鋼車間多用環(huán)形爐。 環(huán)形加熱爐底優(yōu)點(diǎn)：能夠加熱其他加熱爐不能加熱的異性坯料和加熱制度變化較大的坯料，而且加熱出的坯料溫度均勻。 缺點(diǎn)： （ 1）占地面積太大，廠房布置困難。 （ 2） 裝出料門之間距離較近，備料和裝料區(qū)域面積受到限制，操作部方便。 （ 3）加熱爐一經(jīng)建成，改建困難。 （ 4）爐底面積利用較差。 方案二 加熱爐采用推鋼式連續(xù)加熱爐 。 推鋼式連續(xù)加熱爐 靠推鋼機(jī)完成爐內(nèi)運(yùn)料任務(wù)的連續(xù)加熱爐。料坯在爐底或在用水冷管支撐的滑軌上滑動，在后一種情況下可對料坯實(shí)行上下兩面加熱。爐底水管通常用隔熱材料包覆，以減少熱損失。為減小水冷滑軌造成的料坯下部的 “ 黑印 ” ，近年來采用了使料坯與水管之間具有隔熱作用的 “ 熱滑軌 ” 。 方案三 加熱爐采用步進(jìn)式加熱爐 步進(jìn)式連續(xù)加熱爐 靠爐底或水冷金屬梁的上 升、前進(jìn)、下降、后退的動作把內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 13 料坯一步一步地移送前進(jìn)的連續(xù)加熱爐 如圖 31。爐子有固定爐底和步進(jìn)爐底，或者有固定梁和步進(jìn)梁。前者叫做步進(jìn)底式爐，后者叫做步進(jìn)梁式爐。軋鋼用加熱爐的步進(jìn)梁通常由水冷管組成。步進(jìn)梁式爐可對料坯實(shí)現(xiàn)上下雙面加熱。 70 年代以來，由于軋機(jī)的大型化，步進(jìn)梁式爐得到了廣泛應(yīng)用。同推鋼式爐相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)料靈活，必要時可將爐料全部排出爐外；料坯在爐底或梁上有間隔地?cái)[開，可較快地均勻加熱；完全消除了推鋼式爐的拱鋼和粘鋼故障，因而使?fàn)t的長度不受這些因素的限制。 步進(jìn)式連續(xù)加熱爐 的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 鋼坯靠 步進(jìn)梁的運(yùn)動在爐內(nèi)通過，因此鋼坯之間可以留出間隙，不會產(chǎn)生粘結(jié)；鋼坯之間空出一定的間隙，還能縮短加熱時間，對氧化、脫碳要求嚴(yán)格的鋼坯，還因縮短在路時間而能減少氧化和脫碳。 圖 31 上下加熱步進(jìn)式爐示意圖 1 步進(jìn)梁； 2固定梁 3連桿； 4用液壓缸； 5平移用液壓缸； 6燒嘴 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 （ 2） 鋼坯和步進(jìn)梁之間沒有摩擦，鋼坯表面在加熱過程中產(chǎn)生劃傷。 （ 3） 外形不太規(guī)整和厚薄不同的鋼坯在裝爐時不受限制。 方案的確定 對比三個方案進(jìn)行比較 ： 為了適當(dāng)?shù)倪x擇加熱爐的爐型，我們先看看加熱爐所加熱的鋼坯材料對加熱爐的要求 。 坯料的加熱條件為 1280 度、和坯料在爐內(nèi)的分布方式、坯料需要均勻加熱且加熱時間短等要求，我們選擇環(huán)形加熱爐 。 環(huán)形加熱爐與其他兩個爐子比較有下列優(yōu)點(diǎn)： 1. 可以加熱推鋼式連續(xù)加熱爐和步進(jìn)式爐所不能加熱的異形坯料。 2. 可以根據(jù)需要改變坯料在爐內(nèi)的分布，從而改變加熱制度，在生產(chǎn)中有較大的靈活性。對于品種多、加熱制度復(fù)雜的合金鋼尤為突出。 3. 坯料在整個加熱過程中，隨爐底一起轉(zhuǎn)動，不需抜鋼或翻鋼操作，與爐底沒有摩擦和震動，鋼坯氧化鐵皮不易掉落。同時除裝出料門外，沒有其他開口，冷空氣不易滲入，因此這種爐子氧化燒損較少。 4. 坯料在爐底上相互間隔放置，三面受熱，加熱時間短，溫度均勻，沒有水冷“黑印”，加熱質(zhì)量較好。 5. 與推鋼式加熱爐比較，爐子容易排空，可避免鋼坯在爐內(nèi)長期停留，同時便于更換鋼坯規(guī)格。 6. 轉(zhuǎn)底爐的機(jī)械化自動化程度較高，裝料出料與坯料在爐內(nèi)運(yùn)送均可自動運(yùn)行。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 本章小結(jié) 在工業(yè)中選擇一個適合鋼坯加熱條件的加熱爐非常重要，而對于無縫鋼管的加熱一般都用環(huán)形加熱爐。這樣既能節(jié)省能源，又能保證加熱出的鋼坯達(dá)到要求。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 第四章 傳動裝置的選擇 驅(qū)動裝置的選擇 環(huán)形加熱爐的驅(qū)動裝置一般分為機(jī)械傳動和液壓傳動兩種。 機(jī)械傳動就是環(huán)形加熱爐 的轉(zhuǎn)動能量直接由電動機(jī)為傳出轉(zhuǎn)矩。液壓傳動即通過液壓馬達(dá)為爐底機(jī)械提供動能。 機(jī)械傳動的是設(shè)備重量大，齒圈制作安裝要求高，機(jī)械傳動裝置要有安全裝置和安全銷等，以免因爐底卡住時損壞傳動機(jī)構(gòu)。 液壓系統(tǒng)響應(yīng)速度快，控制精度高，控制靈活性大，能量損耗小，自動化程度高，系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定；采用比例控制可以使液壓缸或馬達(dá)的起動和停止由于速度的改變而產(chǎn)生的沖擊降到最低，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動速度變化的平穩(wěn)過渡；壓力控制回路可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的的加載、卸載和液壓馬達(dá)的安全工作，并能在過壓狀態(tài)下溢流或控制泵用電機(jī)斷電，以保護(hù)整個系統(tǒng)不致因事故而 遭致破壞。所以液壓馬達(dá)比例控制方式正成為環(huán)形加熱爐爐底機(jī)械控制方式的首選 .在液壓馬達(dá)控制方式中，環(huán)形加熱爐爐底機(jī)械通常采用均布在爐子周圍上的 3或 4套液壓馬達(dá)傳動裝置驅(qū)動。液壓傳動裝置是由低轉(zhuǎn)速大扭矩液壓馬達(dá)、減速機(jī)、小齒輪、柱銷齒輪等組成，而這個減速機(jī)的減速比一般只有 200左右，因而單臺液壓馬達(dá)驅(qū)動的轉(zhuǎn)動慣量小，系統(tǒng)響應(yīng)速度高。通過液壓系統(tǒng)控制可以實(shí)現(xiàn)幾臺液壓馬達(dá)同步驅(qū)動，也可在 l臺檢修時由其余的液壓馬達(dá)完成爐底的運(yùn)轉(zhuǎn)。檢修時液壓馬達(dá)通過導(dǎo)軌脫離工作位置，能在線維修。 另外，裝、出料機(jī)的升降和夾緊，裝、出料 爐門開閉等設(shè)備也需要液壓控制，那么在非閉式回路控制方式下，它們可以和馬達(dá)共用一個液壓泵站來供油。為避免因油液可壓縮性引起液壓系統(tǒng)動作響應(yīng)滯后，盡量將液壓控制閥臺布置在靠近液壓缸和液壓馬達(dá)的地方，同時也減少了液壓配管數(shù)量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 17 由以上分析液壓傳動在大型加熱爐的驅(qū)動中有機(jī)械傳動所不具有的優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)驅(qū)動裝置選用液壓馬達(dá)傳動。 傳動方案的分析 一般的機(jī)械傳動方式分文帶、鏈傳動和齒輪傳動兩種方式。 帶、鏈傳動 由驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)矩通過傳動帶、鏈傳入減速器直接傳入主動軸。如圖 所示。 圖 這種傳動的特 點(diǎn)：