【正文】 機械和出料機械 .而加熱爐又有連續(xù)式加熱爐 ,步進式加熱爐和 轉(zhuǎn)底式 加熱爐。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。缺點是爐底面積利用率低，爐底單位面積產(chǎn)量通常約為 350～ 400 ㎏ /()。根據(jù)爐底形狀，轉(zhuǎn)底式爐可分為環(huán)形爐與盤形爐兩種。由于內(nèi)外環(huán)縫大小不同，爐底中心與爐膛中心是不一致的。 坯料的裝爐與出爐由兩臺專用的裝出料機進行，在裝出料不頻繁的情況下，可只用一臺裝出料機。另外，規(guī)格品種較多； 長短不一加熱制度變化較大的鋼料的加熱與熱處理以及鋼錠的段前加熱等也常用環(huán)形爐。這種爐子爐內(nèi)各處溫度相差不大，相當于一個能連續(xù)裝出料的室內(nèi)爐。整個環(huán)型加熱爐看起來為一個立體的圓環(huán)。段與段之間用隔墻隔開，有些段采用水冷隔墻。 預(yù)熱段 ：不安燒嘴只靠爐內(nèi)煙氣對管坯加熱，起到節(jié)能降耗的作用。 二加熱段：是供熱的主要段，也是提高質(zhì)量的主要段。 清渣段 ：沒有坯料，供清渣用。燒嘴均安裝在內(nèi)外環(huán)墻上。 環(huán)型加熱爐的爐底一般由若干電機驅(qū)動，目前均實現(xiàn)變頻調(diào)速控制。 環(huán)型加熱爐的工作過程 環(huán)型加熱爐的管坯料為圓柱狀，一般沿徑向布置如圖 11。然后，爐底繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，如此連續(xù)不斷地運行。而燃料和助燃空氣則經(jīng)各段燒嘴噴入爐膛燃燒，廢氣經(jīng)煙道排出煙囪。工業(yè)加熱爐進行計算控制的第一步：是實現(xiàn)給定爐溫和給定空氣系數(shù)的燃燒控制，其核心是燃燒流量控制和空燃比例的控制，其手段是在給定爐溫的要求下，自動控制燃料的流量的多少和燃料流量與空氣流量的比例的大小，其方法有：燃燒和空氣流量測量法，煙氣殘氧分析反饋法，自尋優(yōu)控制法和專家系統(tǒng)。數(shù)學模型可以用理論方法確立，也可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)或生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學處理得到。 加熱產(chǎn)量與質(zhì)量的矛盾：要提高工業(yè)加熱爐的產(chǎn)量就必須提高整個工業(yè)爐的溫度水平，重點是爐子的加熱段 (對連續(xù)式爐為加熱段 ,對間歇式爐為加熱期 )的溫度水平，這就很容易產(chǎn)生質(zhì)量問題，如氧化燒損增加，形成過熱和過燒 ,，甚至燒化和燒毀而造成廢品等，這就與 加熱質(zhì)量產(chǎn)生矛盾。加熱產(chǎn)量與低消耗的矛盾：在提高整個工業(yè)爐的溫度水平，增加產(chǎn)量的同時，必然要增大熱負荷，導致提高煙氣的排出溫度，增加煙氣帶走的熱損失。 加熱質(zhì)量與低消耗的矛盾：要提高工業(yè)加熱爐產(chǎn)品的質(zhì)量，減少加熱材料的斷面溫差和提高 整體溫度的均勻性，就必須延長連續(xù)式的均熱段的長度（對間歇爐為均熱期的時間），這必然會增加工業(yè)加熱爐的燃料消耗量和降低工業(yè)加熱爐的生產(chǎn)量，也就使加熱質(zhì)量和低消耗產(chǎn)生了矛盾。這些矛盾都產(chǎn)生于目前工業(yè)加熱爐采用的是：連續(xù)式加熱爐的低溫預(yù)熱短（對間歇爐為 低溫預(yù)熱期）實行慢速加熱，或者用煙氣的余熱來慢速加熱（連續(xù)式加熱爐）。而在高溫時，吸熱能力很弱，加熱的溫差只能很小，如果采用過高的爐溫很同意產(chǎn)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 生過熱，過燒和燒毀等次品，所以只能慢速加熱。 這些原則就是 “ 高爐溫，高煙溫，高余熱回收和低爐子惰性 ” （三高一低理論）提出的根據(jù)，可以使工業(yè)加熱爐實現(xiàn)：高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，低消耗和少污染的要求。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。它能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細化晶格，提高綜合力學性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟的。淬火能增加鋼的強度和硬度，但要減少其塑性。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 6 鋼管的生產(chǎn)工藝 （擠壓無縫鋼管）：圓管坯 → 加熱 → 穿孔 → 三輥斜軋、連軋或擠壓 → 脫管→ 定徑（或減徑） → 冷卻 → 矯直 → 水壓試驗（或探傷） → 標記 → 入庫 。鋼坯被送入熔爐內(nèi)加熱，溫度大約為 1200 攝氏度。爐內(nèi)溫度控制是關(guān)鍵性的問題 .圓管坯出爐后要經(jīng)過壓力穿孔機進行穿空。穿孔后，圓管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓。定徑機通過錐形鉆頭高速旋轉(zhuǎn)入鋼胚打孔，形成鋼管。鋼管經(jīng)定徑后，進入冷卻塔中，通過噴水冷卻，鋼管經(jīng)冷卻后，就要被矯直。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，用油漆噴上編號、規(guī)格、生產(chǎn)批號等。 （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（探傷） → 標記 → 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。 圖 12 鋼管的生產(chǎn)工藝 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 7 本次設(shè)計的專題部分 本次設(shè)計是針對無縫廠的Φ 35m 加熱爐爐底機械的專項設(shè)計 Φ 35m 環(huán)形加熱爐是包鋼集團無縫鋼管廠 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 — 連軋機 — 脫管機 — 再加熱爐 — 定徑機 — 冷床 — 管排鋸 — 矯直機 — 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)計就是針對其爐底結(jié)構(gòu)進行的一個專項設(shè)計 。 設(shè)計合理的爐底機械，完成主要部件框架的組合設(shè)計以及部分零件的強度校核，并計算各壽命預(yù)算，最后畫出裝配 圖及零件圖 。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。 （ 1） 爐底尺寸： 即缺點加熱爐的加熱能力的重要指標。大型加熱爐的直徑一般選用 25 米到 40米。爐底機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行設(shè)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 計。爐底機械主要由爐底支撐、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。 爐底鋼結(jié)構(gòu) 爐底機械主要包括：爐底鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)外支承輥、定心輥和傳動機構(gòu)等組成。 爐底機械是環(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。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。其內(nèi)外圈固定有弧角板和水封刀。水封刀插入水封槽中，起密封作用，設(shè)計中應(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)形爐底的正常運轉(zhuǎn)，對爐底鋼結(jié)構(gòu)的制造和安裝尺寸有公差要求。 毫米；上下表面水平公差為177。 毫米；下環(huán)定心軌面半徑公差為177。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 支承輥的設(shè)計 支承輥的功能是承托爐底全部負荷，并根據(jù)輪壓進行設(shè)計，支承輥下部有調(diào)高機構(gòu)和不設(shè)置調(diào)高機構(gòu)。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。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。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，將輥子沿水平方向拆卸 . 圖 22 支承輥 1調(diào)整螺栓 2滑座 3底座 定心輥 的設(shè)計 定心輥的功能是防止爐底下環(huán)跑偏，結(jié)構(gòu)形式有前進后退癱瘓式和杠桿搖擺 液壓缸式等形式。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 11 支承輥和定心輥安裝的準確程度直接影響爐底運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。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。爐底需要倒轉(zhuǎn)時只 要電機倒轉(zhuǎn)即可。 液壓傳動機構(gòu)如圖 25所示，其控制系統(tǒng)如圖所示。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 度才能使爐底倒轉(zhuǎn)。 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)動由進料口移送到出料口。 環(huán)形加熱爐底優(yōu)點：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。 （ 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。 （ 4）爐底面積利用較差。 推鋼式連續(xù)加熱爐 靠推鋼機完成爐內(nèi)運料任務(wù)的連續(xù)加熱爐。爐底水管通常用隔熱材料包覆，以減少熱損失。 方案三 加熱爐采用步進式加熱爐 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、后退的動作把內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 13 料坯一步一步地移送前進的連續(xù)加熱爐 如圖 31。前者叫做步進底式爐，后者叫做步進梁式爐。步進梁式爐可對料坯實現(xiàn)上下雙面加熱。同推鋼式爐相比，它的優(yōu)點是：運料靈活，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擺開，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，因而使爐的長度不受這些因素的限制。 圖 31 上下加熱步進式爐示意圖 1 步進梁； 2固定梁 3連桿； 4用液壓缸； 5平移用液壓缸； 6燒嘴 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 （ 2） 鋼坯和步進梁之間沒有摩擦，鋼坯表面在加熱過程中產(chǎn)生劃傷。 方案的確定 對比三個方案進行比較 ： 為了適當?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 。 環(huán)形加熱爐與其他兩個爐子比較有下列優(yōu)點： 1. 可以加熱推鋼式連續(xù)加熱爐和步進式爐所不能加熱的異形坯料。對于品種多、加熱制度復雜的合金鋼尤為突出。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。 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。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 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。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 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)動裝置一般分為機械傳動和液壓傳動兩種。液壓傳動即通過液壓馬達為爐底機械提供動能。 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，實現(xiàn)運動速度變化的平穩(wěn)過渡；壓力控制回路可以實現(xiàn)系統(tǒng)的的加載、卸載和液壓馬達的安全工作，并能在過壓狀態(tài)下溢流或控制泵用電機斷電，以保護整個系統(tǒng)不致因事故而 遭致破壞。液壓傳動裝置是由低轉(zhuǎn)速大扭矩液壓馬達、減速機、小齒輪、柱銷齒輪等組成，而這個減速機的減速比一般只有 200左右，因而單臺液壓馬達驅(qū)動的轉(zhuǎn)動慣量小，系統(tǒng)響應(yīng)速度高。檢修時液壓馬達通過導軌脫離工作位置，能在線維修。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的地方，同時也減少了液壓配管數(shù)量。 傳動方案的分析 一般的機械傳動方式分文帶、鏈傳動和齒輪傳動兩種方式。如圖 所示。 (2)過載時，傳動帶在帶輪上打滑，可以避免損壞其它機件，起著保險裝置的作用。 (4)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，維護方便。 齒輪傳動 驅(qū)動裝置傳出的扭矩通過一個有保護作用的聯(lián)軸器，傳入一個有分配傳動比的減速器，然后通過聯(lián)軸器傳入開式齒輪副，進入爐底 機械的傳動。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 18 圖 42 1)效率高 。 2)結(jié)構(gòu)緊湊 。 3)傳動比穩(wěn)定 。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，正是由于其具有這一特點。 設(shè)計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達一二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。 傳動系統(tǒng)的確定 鑒于上節(jié)的分析，因為環(huán)形加熱爐屬于低速、重載的大型機械設(shè)備，而且爐底本身占地面積大，所以要求其他機械要具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 第五章 爐底中心定位 主要設(shè)計參數(shù)的設(shè)計計算 給定參數(shù)： 料坯規(guī)格 : Φ 180mm 管坯 : l1=～ m1= Φ 270mm 管坯 : l2=～ m2=2030 Kg 爐膛排列管坯數(shù) 252 爐底轉(zhuǎn)速 液壓系統(tǒng)工作壓力為 表 51 環(huán)形加熱爐爐膛尺寸、布料數(shù)據(jù)及主要性能 管坯 尺寸 （ mm） 直徑 130 130 150 130 150 130 長度 1200 955 310 180 207 鋼坯重量（ kg） 124 99 43 81 4453 21 加 熱 時 間 單位加熱時間 64 96 總加熱時間 60 生產(chǎn)能力 (t/h) 爐 膛 中環(huán)直徑 6800 8800 84 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 尺 寸 (mm) 環(huán)寬 1500 1392 600 爐底面積 ( 2m )