武汉科技大学
高职毕业设计题目：高线步进式80吨加热炉
学院: 机械学院
专业: 机电一体化
学号:
学生姓名:
指导教师:
日期: 二○一三年五月
摘要
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。广泛应用遍及石油、化工、冶金、机械、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。
本次设计任务是设计步进梁加热炉的液压系统，采用普通液压阀，由于在以一个运动周期中，要求能适应不同的负载变化和钢坯运动速度，要通过控制系统的流量来满足这些要求。为了防止步进梁前移时产生的惯性，本系统采用了缓冲阀组成压力补偿回路，起到了缓冲作用。为了保证步进梁下降时平稳下降，在回路上采用了平衡阀，保证了其平稳下降。为了实现钢坯在出现故障的时候能够在任意位置停止，系统加入了液压锁紧装置，以免出现系统失控。
关键字：步进式加热炉；普通液压阀；锁紧
Abstract
Walking beam type furnace use the beam at the bottom of the furnace of the cool steel beam to rise，to go ahead，to come down，to go back.It is widely used in the petroleum，chemical，metalllurgy，machinery，heat treatment，surface treatment，building materials，electronic，materials，light industry，chemical，pharmaceutical and other industries.
The design in mainly to design the hydraulic proportioning system for the walking beam type furnace.,In this design,the normal hydraulic valve will be used.As we know the speed of the beam will change at the reason of the change of the load in a circle,so we must change the flow of hydraulic actuating cylinder.In order to avoid the inertia generated when the walking beam goes ahead，the buffering valve is been used.In order to ensure an steady decline when the walking beam goes down.,the balance valve is been used to ensure its steady decline.As the same time,we use locking acuipement to fasting the beam at any location in case of malfunction.
Key word: Walking beam type furnace; The normal hydraulic valve; Locking acuipement
目录
一绪论 (6)
1.1 背景及工艺 (6)
1.2 设计任务 (6)
1.2.1 设计题目 (6)
1.2.2 主要技术参数及要求 (6)
1.3 设计方案 (6)
二液压系统的计算与选型 (7)
2.1 系统工作压力的确定 (7)
三计算最大负载 (7)
四确定系统压力范围 (8)
五按P MIN，确定油缸尺寸，圆整。 (9)
5.1.执行元件的计算与选型 (9)
5.1.1 升降液压缸 (9)
5.1.2 水平液压缸 (9)
5.2 执行元件速度的计算 (9)
六油缸的进退流量 (9)
6.3 执行元件流量的计算 (9)
6.3.1 升降液压缸 (9)
6.3.2 水平液压缸 (10)
七画出循环时间---流量图....................................................................................................
流量循环图 (10)
八泵流量的确定 (12)
8.1 液压泵的选择 (12)
8.1.1 确定液压泵的最大工作压力P P (12)
8.1.2 确定液压泵的流量Q P (12)
8.1.3 确定液压泵的驱动功率 (13)
九选择液压元件
9.1. 液压阀的选择 (13)
9.1.1 升降液压缸 (13)
9.1.2 水平液压缸 (14)
9.1.3 蓄能器的选择 (15)
9.2 油箱的选择 (17)
9.3 滤油器的选择 (18)
9.4冷却器的选择 (19)
9.5 加热器的选择 (21)
9.6 管道的选择 (21)
9.6.1 管道内径计算 (22)
9.6.1.1 吸油管路 (22)
9.6.1.2 压力管路 (22)
9.6.1.3 吸油管路 (23)
结束语 (28)
参考文献 (29)
一绪论
1.1 背景及工艺
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。
1.2 设计任务
本次任务是设计步进式加热炉液压系统，具体细节如下。
1.2.1设计题目
步进式加热炉液压系统设计
1.2.2主要技术参数及要求
1. 加热炉横移部件重量20T，升降部件重量20T，坯料重量80T；
2. 步进梁垂直位移600mm，水平位移2500mm；
3. 液压系统最高工作压力不超过20MPa；
1.3 设计方案
此次设计主要是设计一个步进式加热炉液压系统设计。要求这个液压系统能
实现自动化，能进行过载保护，工作平稳，能够在一定范围内进行无级调速，在步进梁式加热炉里，钢坯移动是通过固定梁和载有钢坯的移动梁进行的。步进梁的一个工作周期分为水平，前进，下降，后退四个动作。在步进梁的水平运动和升降运动中，运动过程都是先加速运动，后做匀速运动，最后做减速运动，速度减为0，然后切换到下一个运动过程。在步进梁的运动中，我们始终要保证其平稳运动，既要控制进入或流出液压缸的流量。为了满足上列工作要求，采用如下方案。
1 压力的选定要根据设计任务的要求并考虑压力损失，初步选定液压系统的工作压力不能超过20MPa，由于系统工作压力应比最高工作压力低10%-20%,故系统的实际工作压力为16-18MPa。采用两个升降液压缸来完成步进梁的垂直运动，采用单向节流阀进行回油调速，从而保证升降液压缸的速度平稳，同时采用了平衡阀，保证液压缸在下降时平稳下落。
2 平移机构的水平运动用一个水平液压缸来实现，采用了普通差装阀组成压力补偿回路，有效防止了步进梁前移时产生的惯性冲级，起到了缓冲作用。
3 在快速运动的液压机械或系统需要大流量时为节省能源，通常采用多泵供油或将蓄能器作为辅动力源供油。为解决大流量的供油问题，本系统设计了用三位无通换向阀组成的差动回路，成功的满足了步进梁下降所需的大流量。
4 以上液压缸的动作实现都要用一供一备的变量液压泵来提供压力油。
二液压系统的计算与选型
2.1 系统工作压力的确定
压力的选定要根据设计任务的要求并考虑压力损失，初步选定液压系统的工作压力不能超过20MPa，由于系统工作压力应比最高工作压力低10%-20%,故系统的实际工作压力为16-18MPa。
2.2 执行元件的计算与选型
升降液压缸分为上升和下降两个动作，采用两个升降液压缸完成，水平液压缸分为前进和后退两个动作，采用一个水平液压缸完成。要完成液压缸的选取，先要计算其负载。
三计算最大负载
由于活动升降油缸要承受钢坯重量，所以升降油缸所承受负载为
最大负载。另外，考虑到惯性载荷的作用，取外载荷为活动部件及钢坯重量的1.3倍。
活动梁升降油缸的外载为
F W=1.3mg=1.3*100000kg*9.8n/kg=1.274*106N
除外载荷外还应考虑摩擦阻力F m，由于各种缸的密封材质和密封形式不一样，密封阻力难以精确计算，一般估算。
F m=（1-μm）*F--------（2.2）[μm为液压缸的机械效率，一半取0.90-0.95，本设计取0.95]
F=F W /μm -------------（2.3）
所以活动梁升降油缸的外载荷F= F W /μm =1.274*106
/0.95=1341052.6N
三根据时间确定各执行元件的速度
一般托住工件远行时要求比较稳，所以速度也较慢，取100ms,空载时取150ms,所以有：
（1）活动梁托住钢坯上升600mm(6s)
（2）活动梁托住钢坯水平位移2500mm（25s）
（3）活动梁下降600mm(4s)
（4）活动梁归为2500mm(17s)
四确定系统的压力范围
技术要求系统最高压力为20Mpa,系统压力一般取2/3 P max~P max,,故取
12~18 MPa
五按P min，确定油缸尺寸，圆整。
5.1 系统工作压力的确定
压力的选定要根据设计任务的要求并考虑压力损失，初步选定液压系统的工作压力不能超过20MPa，由于系统工作压力应比最高工作压力低10%-20%,故系统的实际工作压力为18MPa。
5.2 执行元件的计算与选型
升降液压缸分为上升和下降两个动作，采用两个升降液压缸完成，水平液压缸分为前进和后退两个动作，采用一个水平液压缸完成。要完成液压缸的选取，先要计算其负载。
5.2.1 升降液压缸
图2.1 液压缸受力图
由上图可知：
22212()44fc D P F D d P F π
π??=+?-?+ （2.1）
由（2.1）式可得：
D =（2.2）
式中
1P ------液压缸工作压力，初算时可取系统工作压力 2P ------液压缸回油腔背压力，初算时无法准确确定，根据《液压系统设计简明手册》表2-2，取P2为2MPa 。
d/D-----活塞杆直径与液压缸内径之比，根据《液压系统设计简明手册》表2-3，取d/D=0.7.
F-------工作循环中最大的外负载。
fc F ------液压缸密封处摩擦力，它的准确值不易求得，常用液压缸的机械效率cm η进行估算
式中 cm η-----液压缸的机械效率，一般cm η=0.9～0.97，这里取cm η=0.95。 外负载F=100×103×9.8=980000N
由于由两个液压缸同时作用，所以单个液压缸的负载为外负载的一半。
所以F=490000N
代入（2.2）式得
D=196.7mm
d=0.7D=137.6mm
根据《机械设计简明手册》表2-4，D 圆整到200mm ，d 圆整到140mm 。
由于升降缸的垂直位移是600mm ，查机械设计手册，采用升降缸的型号为
ZQ-200/140X630
5.2.2 水平液压缸
其中外负载F=100×103×9.8×0.1=980000N
取P1=18MPa,P2=2Mpa,ηcm=0.95,d/D=0.7
代入（2.2）式得
D=87.98
d=0.7D=61.59mm
根据机械设计简明手册表2-4，D圆整到80mm，d圆整到60mm
由于水平缸的水平位移为2500mm，查机械设计手册，采用水平缸的型号为 ZQ-80/60X2600
六油缸进退流量
6.1升降液压缸
基本参数 D=200mm，d=140mm，V
上=60mm/s，V
下
=120mm/s
上升时进入升降缸的流量：
Q 升=π
4
×D2×V
上
=π
4
×(200mm)2×60mm/s=188.4L/min
下降时进入升降缸的流量：
Q 降=
π
4
(D2?d2)×V
下
=
π
4
×(2002?1402)×120mm?s=192L/min
6.2 水平液压缸
基本参数 D=90mm，d=60mm，V
前=250mm/s，V
后
=500mm/s
前进时进入水平缸的流量：
Q 前=
π
4×D
2×V
前
=
π
4×(90mm)
2×250mm/s=158.96L/min
后退时进入水平缸的流量：
Q 退=
π
4
(D2?d2)×V
后
=
π
4
×(902?602)×500mm?s=176.6L/min
由于升降缸是由两个缸同时作用，故其流量是两个液压缸流量之和。
七画出循环时间---流量图
八泵流量的确定
多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为
Q P≥K（∑Q max）（2.6）式中K-----系统泄漏系数，一般取K=1.1～1.3，这里取1.2；
∑Q max—同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从（Q-t）图上查得。对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取0.5×10-4m3/s。
根据上述计算，Q max=192L/min，Q P≥1.2×（192+0.05×60）=234L/min。
九 液压元件的选择和专用件设计
9.1.1 液压泵的选择
9.1.1.1 确定液压泵的最大工作压力P P
P 1P P +P ≥?∑ （2.5） 式中 P1----------液压缸或液压马达最大工作压力；
∑△p------从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。∑△p 的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取；管路简单，流速不大的，取∑△p=（0.2～0.5）Mpa ；管路复杂，进口有调速阀的，取∑△p=（0.5～1.5）Mpa ，这里取1.2Mpa 。
由于上述计算的最大压力P1=25.99Mpa ，所以pP ≥27.19Mpa 。
9.1.1.1 确定液压泵的驱动功率
由于在工作循环中，液压泵的压力和流量比较大，即（Q-t ），（P-t ）曲线起伏较大，所以必须分别计算出各个动作阶段内所需功率，驱动功率取其平均功率
per N （2.7）
式中 t 1，t 2……t n --------一个循环内每一动作阶段内所需要的时间（s ）；
N 1，N 2……N n ------一个循环内每一动作阶段内所需要的功率（W ）。
其中N 1=14.14KW, N 2=3.56KW,N 3=0,N 4=14.31KW 。t 1=10s, t 2=10s,t 3=5s,t 4=5s
代入上式得N per =10.24KW 。
查阅《机械设计手册》第四卷表17-1-29，选取电动机型号为Y4-160M2-2.其参数为：额定功率P 额=15KW ，转速n=2930r/min ，效率η=0.89。
根据以上求得的p P 和Q P 值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%～60%。
参照力士乐柱塞泵样本，选取力士乐a4vso180系列柱塞泵，其性能参数如下所示:
排量Vgmax(cm3/r) 180
最高转速nmax(rpm) 1800
最大流量( L/min) 当n=nmax 324
当n=1500rpm 270
最大功率(KW) 当n=nmax 189
当n=1500rpm 158
最大扭矩△P=35MPa(Nm) 1002
扭矩△P=10MPa(Nm) 286
重量[近似值](Kg) 103
注:1)只要在吸油S处有0.1 MPa的绝对压力则所示的数值成立。
液压泵工作压力范围
S口[进油口]的绝对压力Ps min=0.08MPa Ps max=3 MPa
B口[出油口]的压力额定压力P=35MPa 峰值压力=40 MPa
9.2液压阀的选择
选择阀根据系统的工作压力和实际通过阀的最大流量，选择有定型产品的阀件，溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构的最低稳定速度的要求。控制阀地流量一般要选的比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%的以内的短时间过流量。
9.2.1 升降液压缸
下图为升降液压缸原理图:
图2.6 升降回路原理图
根据以上计算得，上升时的流量为188.4L/min，下降时的流量为192L/min；
电磁换向阀：查阅《力士乐液压样本》，选取4WEH16J7XO/6EG24K4力士乐系列三位斯通电磁换向阀，1个。
单向节流阀：查阅《力士乐液压样本》，选取Z2FS16-3X/SV力士乐系列单向节流阀，2个。。
液压锁：查阅《力士乐液压样本》，选取Z2S16-2-5X/V力士乐系列液压。
平衡阀：查阅《机械设计手册》，选取FD16PA10平衡阀.
9.2.2 水平液压缸
下图为水平液压缸原理图
图2.7 水平液压缸
根据以上计算得，水平液压缸前进时的流量为158.96L/min，水平液压缸后退时的流量为176.6L/min.。
电磁换向阀：查阅《力士乐液压样本》，选取5-WE10J3X/CG24K4/V力士乐系列三位四通电磁换向阀，1个。
双单向节流阀：查阅《力士乐液压样本》，选取Z2FS10-5-3X/V力士乐系列单向节流阀，2个。
液压锁：查阅《力士乐液压样本》，选取Z2S10-1-3X/V力士乐系液压锁液控式单向阀。
其它阀的选择:
电磁溢流阀：查阅《力士乐液压样本》，选取DBW10A12-50电磁溢流阀。单向阀：查阅《机械设计手册》，选取S30A3O单向阀。
截止阀：查阅《机械设计手册》，选取YJZQ-H10N截止阀。
9.3蓄能器的选择
蓄能用的蓄能器包括“做辅助动力源”，“补偿泄漏保持恒压”，“做应急动力源”，“改善频率特性”和做液压空气弹簧等。由于本系统为高压系统，故选用皮囊式蓄能器。
蓄能器总容积的计算：蓄能器的总容积V0，即充气容积（对活塞式蓄能器而言，是指气腔容积与液腔容积之和）。根据玻尔定律：
n n n
P V=P V=P V=C（2.8）
001122
蓄能器工作在绝热过程（t<1min）时，n=1.4，其总容积：
00.7150.715
V =11???????? ? ?????????Ｗ
￡0.715０１２ＶＰ－ＰＰ (2.9)
P 0-----充气压力，MPa
P 1-----最低工作压力，MPa
P 2-----最高工作压力，MPa
以上压力均为绝对压力，相应的气体容积分别为V 0，V 1，
n------指数，绝热过程n=1.4（对氮气和空气），
V w -----有效工作容积，L 。
（1）计算P1
作为辅助动力源来说，蓄能器的最高工作压力为
P 1=（P 1）max+( ∑Δp)max （2.10）
（P 1）max------最远液压机构的最大工作压力，MPa
( ∑Δp)max---蓄能器到最远液压机构的压力损失之和，MPa
由系统图和计算可得，（P 1）max=25.99MPa. ( ∑Δp)max =0.5MPa ×3=1.5MPa 。 所以P 1=（P 1）max+( ∑Δp)max =25.99MPa+1.5MPa=27.49MPa 。
（2）计算P 2
作为辅助动力源的蓄能器，为使其在输出有效工作容积过程中液压机构的压力相对稳定些，一般推荐
P 1=（0.6～0.85）P 2
这里取P 2=25MPa 。
（1） 计算P 0
在保护胶囊，延长其使用寿命的条件下：
P 0=（0.8～0.85）P 1 （2.10） 这里取P 0=0.8P 1=0.8×27.49MPa=21.99MPa
（2） 计算V W
对于作为辅助动力源的蓄能器，可按下式粗算：
n p W i
i=1
Q t V =VK-60∑∑ （2.11） n i
i=1
V ∑-------最大耗油量处，各执行元件耗油量总和，L i A ---------液压缸工作腔有效面积，m 2
i l ----------液压缸的行程，m
K-----------系统泄漏系数，一般取K-=1.2
p Q ∑-------泵站总供油量，L/min
t-----------泵的工作时间，s
i V ----------应急操作时，各执行元件耗油量，L
其中 n
i
i=1V =101.66L/min 5s=8.47L ?∑ ∑Q p t=188.4L/min×10s+192L/min×10s+158.96L/min×5s+176.6L/min×5s=91.36L 将以上参数带入公式（2.11），得：V W =19.53L
将以上求得参数代入公式（2.9）得V 0=102.9L
查《力士乐样本》，选取NXQ1-108/30-L-H 型蓄能器，其公称容积为108L ，其公称压力为30MPa 。
查《力士乐样本》，选取安全阀组ABZSS30M30/330B/S307G24K4
9.4 油箱的选择
油箱在系统中的功能，主要是储油和散热，也起着分离油液中的气体及沉淀污染的作用。
根据系统的具体条件，合理选用油箱的容积，形式和附件，以使油箱充分发挥作用。
油箱有开式和闭式两种。开式油箱应用广泛，箱内液面与大气相通，为防止油液被大气污染，在油箱顶部设置空气滤清器，并兼作注油口用。闭式油箱一般指箱内液面不直接与大气相通，而将通气孔与具有一定压力的惰性气体相接，充气压力可达到0.05MPa 。
油箱的形状一般采用矩形，而容量大于2m 3的油箱采用圆筒形结构比较合理，设备重量轻，油箱内部压力可达0.05MPa 。油箱必须有足够大的容量，以保证系统工作时能够保证一定的液面高度，为满足散热要求，需要设置冷却装置。
油箱的回油口一般都设置系统所需要求的过滤精度的回油过滤器，以保持返回油箱具有允许的污染登记，油箱的排油口为了防止意外落入油箱中的污染物，要装吸油网式滤油器。
油箱中需设置隔板将吸回油管隔开，使液流循环，油流中的气泡与杂质分离与沉淀。
油箱的排油口与回油口之间的距离应尽可能远些，管口都应插入最低油面之下，以免发生吸空和回油冲溅产生气泡。管口制成45度的斜角，以增大吸油及出油的截面。
油箱有效容量一般为泵每分钟流量的3～7倍。对于行走机械，冷却效果比较好的设备，油箱的容量可选择小些；对于固定设备，空间，面积不受限制的设备，则应采用较大的容量，如冶金机械液压系统的油箱容量通常取每分钟流量的7～10倍，锻压机械的油箱容量通常取为每分钟流量的6～12倍。
本系统为冶金机械的设计，故V=（7～10）Q P，其中V为油箱容积，Q P为泵的最大流量，由泵的技术参数可知，1800r/min时最大流量为324L/min，取V=10 Q P，所以V=324L/min×10=3240L/min,故可取油箱容量为3300L，所以采用矩形油箱。
9.5滤油器的选择
滤油器是液压系统中的重要元件。他可以清除液压油中的污染物，保持油液清洁度，确保液压元件工作的可靠性。
滤油器按其过滤精度的不同，有粗过滤器，普通过滤器，精密过滤器和特精过滤器四种。在选用滤油器时，应注意以下几点。
（1）有足够的过滤精度，过滤精度是指通过滤芯的最大坚硬颗粒的大小，以其直径d的公称尺寸表示。其颗粒越小，精度越高。不同的液压系统有不同的过滤精度要求。应该指出，近年来，有一种推广使用高精度滤油器的观点，实践证明，采用高精度滤油器，液压泵，液压马达的寿命可延长4～10倍，可基本消除阀的污染，卡紧和堵塞故障，并可延长液压油和滤油器本身的寿命。
（2）有足够的通油能力，通油过滤能力是指在一定压降和过滤精度下允许通过滤油器的最大流量，不同类型的滤油器可通过的流量值有一定的限制，需要时可查阅有关样本和手册。
滤芯便于清洗和更换。
根据滤油器在液压系统中所处的位置不同，滤油器的种类也多种多样。
网式滤油器：装在液压泵吸油管路上，用以保护液压泵。它具有结构简单，通油能力大，阻力小，易清洗等特点。
线隙式滤油器：一般用于中，低压系统，这种滤油器阻力小，通流能力大，但不宜清洗。
纸质滤油器：比一般其它类型滤油器过滤精度高，可滤除油液中的微细杂质。这种滤油器有用于高压管路的和低压管路上的两种。可安装压差发讯装置。用于要求过滤质量高的液压系统中。
烧结式滤油器：是由烧结青铜滤芯作为过滤元件，加上钢质壳体而成的。这种滤油器耐高压，高温，有时颗粒脱落影响精度，堵塞后不易清洗。用于要求过滤质量高的液压系统中。
片式滤油器：用于一般过滤，油流速度比超过0.5～1m/s。
磁性滤油器：用于吸附铁屑与其他滤油器合用。
查阅《液压设计手册》(电子版)，回油路上的过滤器选用SRFA -160×10FC 回油过滤器，过滤精度为10 um ，系统流量为147.18L/min ，滤油器通油能力为160L/min ，满足系统要求。
9.6冷却器的选择
液压系统工作时，因液压泵，液压马达，液压缸的容积损失和机械损失，或控制元件及管路的压力损失和机械损失，或控制元件及管路的压力损失和液体摩擦损失等消耗的能量，几乎全部转换成热量，这些热量使油液和元件的温度升高，如果油液温度过高，将严重影响液压系统的正常工作，因此，我们必须采取强制冷却的方法，通过冷却器来控制油液的温度，使之适合系统工作的要求。
对冷却器的基本要求：（1）有足够的散热面积。（2）散热效率高。(3)油液通过时压力损失小。（4）结构力求紧凑，坚固，体积小，重量轻。
冷却器的选择依据：（1）系统的技术要求。（2）系统的环境。（3）安装条件。
（4）经济性。（5）可靠性及寿命要求。
冷却器的计算
（1）散热面积的计算
冷却器的计算主要根据热交换量确定散热面积和冷却水量
根据热平衡方程式：
H 2=H-H 1 （2.12）
式中 H=P P -P c =P P （1-ηp ηc ηm ）
（2.13） 式中 11C p p p q =p q η∑∑ （2.14） 液压系统在一个动作循环内的平均发热量i i H t
H=T ∑ （2.15）
当液压系统处于长期连续工作状态时，为了不使系统温升增加，必须使系统产生的热量全部散发出去，即H 2=H
若H 2≤0，则不设冷却器
冷却器的散热面积：
2H A=m
k t ? (2.16) 式中 m t +t t +t t =-22
?121122（）（） （2.17） H------系统的发热功率，W
P P ------油泵的总输入功率，W
ηp--------油泵的效率
ηm--------液压执行元件的效率，对液压缸一般按0.95计算
ηc--------液压回路效率
∑p1q1----各液压执行元件工作压力和输入流量乘积总和
∑p p q p----各油泵供油压力和输出流量乘积总和
T------循环周期，s
H1------油箱散热功率，W
H2------冷却器的散热功率，W
△t m—油和水之间的平均温差，K
t1-----液压油进口温度，K
t2-----液压油出口温度，K
t11----冷却水进口温度，K
t22----冷却水出口温度，K
k------冷却器的传热系数，初步计算可按下列值选取：
蛇形管式水冷k=110～175W/（m2.K）
多管式水冷k=116 W/（m2.K）
平板式水冷k=465 W/（m2.K）
根据推荐的k值按上式算出的冷却器散热面积是选择冷却器的依据，考虑到冷却器工作过程中由于污垢和铁锈的存在，导致实际散热面积减少，因此在选择冷却器时，一般将计算出来的散热面积增大20%～30%。
已知参数P P=15Kw, ηp=0.9ηm=0.95, ηc=0.9，T=45,求得系统的发热量H= P P （1-ηpηcηm）=15Kw×（1-0.9×0.95×0.9）=3.46Kw
同时由于在前面已经初步计算求得油箱的有效容积为1.6m3，一般油面的高度为油箱高h的0.8倍，与油直接接触的表面算全散热表面，与油不直接接触的表面算是半散热面。
按V=0.8abh求得油箱的各边之积，abh=1.6/0.8=2m3，取油箱的长度a=2m，油箱的宽b=1m，高度h=1m。
油箱的散热面积为：A=1.8h（a+b）+1.5ab=8.4m2
油箱的散热功率为：H1=KA△T
式中：K------油箱的散热系数，查表取K=15W/（m2.o C）；
T----油温与环境温度之差，取△T=25 o C
求得H1=15×7.875×25=3.13Kw
所以H2=H-H1>0,要设置冷却器。
取冷却器的冷却系数多管式水冷k=116 W/（m2.K），取液压油进口温度t1=60 o C，液压油出口温度t2=50 o C，冷却水进口温度t11=25 o C，冷却水出口温度t22=30
步进式加热炉加热质量控制系统的设计 摘要：目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。本文通过对步进式加热炉加热质量控制系统的设计，从而反映出当今自动化技术的发展方向。同时,介绍了软件设计思想和脉冲式燃烧控制技术原理特点及在本系统的应用。 一、引言 加热炉是轧钢工业必须配备的热处理设备。随着工业自动化技术的不断发展，现代化的轧钢厂应该配置大型化的、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。 我国轧钢工业的加热炉型有推钢式炉和步进式炉两种，但推钢式炉有长度短、产量低，烧损大,操作不当时会粘钢造成生产上的问题,难以实现管理自动化。由于推钢式炉有难以克服的缺点,而步进梁式炉是靠专用的步进机构,在炉内做矩形运动来移送钢管,钢管之间可以 留出空隙，钢管和步进梁之间没有摩擦,出炉钢管通过托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕,钢管加热断面温差小、加热均匀，炉长不受限制，产量高,生产操作灵活等特点,其生产符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求。 全连续、全自动化步进式加热炉。这种生产线都具有以下特点：
①生产能耗大幅度降低。②产量大幅度提高。③生产自动化水平非常高,原加热炉的控制系统大多是单回路仪表和继电逻辑控制系统,传动系统也大多是模拟量控制式的供电装置，现在的加热炉的控制系统都是PＬC或DCＳ系统，而且大多还具有二级过程控制系统和三级生产管理系统。传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 本工程是某钢铁集团新建的φ1８0小口径无缝连轧钢管生产线中的热处理线部分的步进式加热炉设备。 二、工艺描述 本系统的工艺流程图见图1 ?图1 步进式加热 炉工艺流程图 淬火炉和回火炉均为步进梁式加热炉。装出料方式：侧进，侧出;炉子布料：单排。活动梁和固定梁均为耐热铸钢，顶面带齿形面，直径小于１41.3mm钢管，每个齿槽内放一根钢管。直径大15 ３.7mm的钢管每隔一齿放一根钢管。活动梁升程180mm，上、下各90mm，齿距为１90mm，步距为145mm。因此每次步进时，
二 步进式加热炉设计计算 2.1 热工计算原始数据 (1)炉子生产率：p=245t/h (2)被加热金属： 1)种类：优质碳素结构钢(20#钢) 2)尺寸：250×2200×3600 (mm)(板坯) 3)金属开始加热(入炉)温度：t 始=20℃ 4)金属加热终了(出炉)表面温度：t 终=1200℃ 5)金属加热终了(出炉)断面温差：t ≤15℃ (3)燃料 1)种类：焦炉煤气 2)焦炉煤气低发热值：Q 低温=17000kJ/标m 3 3)煤气不预热：t 煤气=20℃ 表1-1 焦炉煤气干成分(%) 废膛(5)空气预热温度(烧嘴前)：t 空=350℃ 2.2 热工计算 2.2.1 焦炉煤气干湿成分换算 查燃料燃烧附表5，3/9.18m g g = 10000124.0100124.0222?+= 干 干 湿O H O H g g O H 100 100%%2湿 干 湿 O H X X -?= 由上式得 %2899.22=湿O H
00 00 25741.56100 2899.21009.57%H =-? =湿 00 00 48184.24100 2899.21004.25%CH =-? =湿 0000 7939.8100 2899.21009%CO =-=湿 0000428336.2100 2899.21009.2%H C =-?=湿 000022702.1100 2899.21003.1%N =-?=湿 000023909.0100 2899.21004.0%O =-?=湿 000020290.3100 2899.21001.3%CO =-?=湿 代入表2—1中，得 表2-1 焦炉煤气湿成分(%) 2.2.2 计算焦炉煤气低发热值 ） （低 +?+?+?+??=424214100%8550%2580%3046187.4H C CH H CO Q = ()0 00 000 8336 .2141008184 .2485505741.5625807939 .83046187.4?+?+?+?? =17094.6830 KJ/m 3 误差%557.0%10017000 17000 6830.17094%=?-= 计算值与设计值相差很小，可忽略不计。 2.2.3 计算理论空气需要量L 0 )3322220/(1023)4(212176.4m m O S H H C m n H CO L m n -??? ? ???-++++=∑ 把表2-1中焦炉煤气湿成分代入
钛棒步进式加热炉使用说明书
目录 1 产品概况 2 结构与工作原理 3 安装 4 调试 5 维护与修理 6 随机文件 一．产品概述 1.1用途 主要用于钛棒锻前的补充加热。
1.2主要技术参数 a.额定功率：100KW b.额定温度：1050℃ c.炉温均匀性：±10℃（炉子进出口250㎜除外） d.控温精度：±1℃ e.控温区数：2区 f.炉膛有效尺寸：1500×1400×400㎜ g.装炉量：12根 h.规格：ф60—ф115—1000/600mm i.装料间距：130mm j.提升高度：60㎜ k.送料行程：70--100㎜ l.外型尺寸：～2500×2000×2000㎜ m.重量：～4.5t 1.3工作环境条件 1.3.1海拔不超过1000m； 1.3.2环境温度在5～40℃范围内; 1.3.3使用地区最湿月每日最大相对湿度的月平均值不大于90%，同时该月 每日最低温度的月平均值不高于25℃； 1.3.4周围没有导电尘埃，爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气 体； 1.3.5没有明显的振动和颠簸。 二．结构与工作原理 步进加热炉主要由炉体、电热元件、步进梁机构及电控系统组成。 2.1炉体 炉体由炉壳、炉衬等组成。 ·炉壳由型钢与钢板焊接而成，外侧板为普碳钢，厚5㎜，筋为角钢63×63×5。炉壳支撑为可调节支撑座，便于炉体水平和高度的调整。 ·炉衬为复合结构，侧墙为轻质粘土砖+硅酸铝纤维结构，厚度均为300㎜。
炉底采用保温砖和轻质粘土砖砌筑，厚度为320㎜。 ·炉顶为轻质硅酸铝纤维模块吊挂结构，厚度均为300㎜,炉盖为可拆式。 ·炉头进料口应安装有装料板，与感应加热炉衔接，棒料出来后自行滚落到出口轧机槽中。 ·炉前后装有炉门，气缸驱动（气源由甲方提供）。 2.2电热元件 采用性能良好的铁铬铝电阻丝制造，长寿命设计，表面负菏～1.2W/㎝2，电热元件布置炉膛两侧墙，充分考虑炉温均匀性，对电热元件进行合理布置，全部功率分2区布置，每区功率约50KW，电阻丝绕成螺旋状，安放在炉墙搁丝砖上。 2.3步进机构 步进梁机构由步进梁、固定梁、提升机构、步进机构组成。 ·步进梁和固定梁为耐热钢铸造加工而成，梁上有锯齿形料槽，用于棒料的定位，锯齿间距为130㎜。 步进梁（2根）和固定梁（2根）材质为Cr25Ni20Si2。厚度20mm。 ·步进梁通过梁上焊制的立柱穿过炉底固定在移动小车上，炉底上开有4个长孔，以便立柱能够自由移动。 ·固定梁支座砌筑在炉底衬内，固定梁固定在支座上，固定梁与步进梁之间留有20㎜宽间隙，每个梁间留有膨胀缝，可减少梁变形。 ·斜块式提升机构与移动机构配合运动使小车实现上升、前移、下降、后移矩形运动，完成棒料的输出。 ·小车的移动均由炉体下部的气缸驱动。 2.4控制系统 2.4.1主要控制任务 （1）炉内温度的精密控制 （2）各动作部分工作状态手动控制 （3）温度参数的显示 （4）故障报警 2.4.2技术特点 （1）温度控制：主要由高精度日本进口控温仪表SR3与大功率风冷可控硅模块
首钢迁钢2#热轧工程 步进梁式加热炉汽化冷却系统设计说明 1、汽化冷却系统的设计概述 1.1汽化冷却系统的冷却效果取决于汽化水的热量吸收。对于步进梁式加热炉，汽化冷却系统设计为强制循环系统。系统产生的饱和蒸汽进入车间蒸汽管网，或者在紧急情况下排入大气。 1.2循环系统的主要设备如下： ——炉底水梁及立柱 ——汽包 ——循环水泵（共3台） ——旋转接头组 给水供应系统主要设备如下： ——电动给水泵 ——除氧器 16
——除盐水箱 ——电动除盐水泵 ——柴油机给水泵 ——加药装置 加热炉炉底水梁，其外表面包扎有耐高温的保温层。 活动梁：4根； 固定梁：4根； 每根固定梁分为3段；每根活动梁分为3段； 另外，在均热段设两根单独固定梁，各自并联进相邻的固定梁；梁的编号为： 活动梁（串联结构）：2#、4#、5#、7#； 固定梁（串联结构）：1#、8#； 固定梁（串并联结构）：3#、6#。 16
每段梁均由一根双水平管和若干立柱组成，其中一根立柱为双管立柱，是支撑梁冷却水进水和出水的接管；其它为采用带有芯管的单管立柱。 1.3主要运行参数 汽包设计工作压力：0.8—1.3MPa（g） 工作温度：对应压力下的饱和温度 蒸发量： 13.0t/h（保温完好，10%排污率时） 对应给水量： 14.3 m3/h 蒸发量： 16t/h（10%保温脱落，10%排污率时） 对应给水量： 17.6 m3/h 蒸发量： 25t/h（40%保温脱落，10%排污率时） 对应给水量： 27.5m3/h 给水温度： 102~104℃ 系统总循环水量： 700—600 m3/h 16
. . . . 开题报告 题目热轧1400t步进加热炉液压系 统设计 学院机械自动化学院 专业机械电子工程 学号8 学生王杰 指导教师新元 日期2013年3月
开题报告 一、步进式加热炉的起源与发展 步进式加热炉是机械化炉底加热炉中使用较为广泛的一种，是取代推钢式加热炉的主要炉型。步进式加热炉始建于20世纪60年代中期，这种炉子已存在多年，因受耐热钢使用温度的限制，开始只用在温度较低的地方，适用围有一定的局限性。 随着轧钢工业的发展，对加热产品质量、产量、自动化和机械化操作计算机控制等方面的日益提高，在生产中要求在产量和加热时间上有更大的灵活性，这就要求与之相适应的炉子机构也应具有很大的灵活性，以适应生产的需要，基于上述原因，传统的推钢式加热炉已难于满足要求。而与传统的推钢式加热炉相比，步进式加热炉具有加热质量好、热工控制与操作灵活、劳动环境好等优点，特别是炉长不受推钢长度的限制，可以提高炉子的容量和产量，更适应当代轧机向大型化、高速化与现代化发展的需要。 经过改造后的步进炉结构，采用了步进床耐火材料炉底或水冷步进梁的措施，已能应用于高温加热。目前，合金钢的板坯、方坯、管坯甚至钢锭等轧制前的加热已有不少采用步进炉加热，使用效果较好。它的炉长不受推钢比的限制，大型步进炉生产率高达420万吨/年。 70年代以来，国外新建的许多大型加热炉大都采用了步进式加热炉，不少中小型加热炉也常采用这种炉型。现在新建的具有经济规模的各类轧钢厂基本上都选用了步进式加热炉；一些老厂如美国底特律钢厂热轧车间、法国索拉克和恩西俄厂
的热轧车间、日本和歌山热连轧厂与鹿岛厚板厂以及加拿大汉密尔顿的多发斯科厂等，在改建或扩建中都选用了步进式加热炉替代原有的推钢式加热炉。但当前轧钢加热炉，特别是中小型轧钢厂推钢式加热炉仍较多，这与中国的原燃料条件等多种因素有关。 步进式加热炉的炉底基本由活动部分和固定部分构成。按其构造不同又有步进梁式、步进底式和步进梁、底组合式加热炉之分。一般坯料断面大于(120×120)mm2多采用步进梁式加热炉，钢坯断面小于(100×100)mm2多采用步进底式加热炉。 二、步进式加热炉的前景 近十多年来，随着轧钢技术向着连续化，大型化、自动化，多品种、高精度的发展，步进式加热炉为适应工艺的要求，也朝着大型化，多功能，优质，高产，低消耗，无公害和操作自动化的方向迈进。 （1）大型化 目前，步进式加热炉的发展最显著的一个特点就是为了适应轧机小时产量的提高向着大型化方向发展。原联契列波维茨钢铁厂热带车间用步进梁式加热炉，炉子产量A．20T／'h，炉宽11．25m，炉有效长49．59m ，采用汽化冷却，压力为18kg／cm。，步进梁水平行程480mm，垂直行程200mm ，步进周期为6O秒。 德国克勒克纳公司不来梅厂热轧用步进梁式炉产量为400T／h。法国索拉克热轧带钢厂步进式加热炉，炉子有效长53．9m，炉子最大产量达525t／h。 我国80年代从法国斯太因引进的2050热轧厂用步进炉，炉子有效长50m ，炉由宽12．6m，炉子额定产量350t／h，最大产量400t／h，步进行程为500mm，
1 introduction 1.1 Step into the furnace 1.1.1 Step into the furnace overview As western capitalist society in the 18 th century since the industrial revolution, the development of the society entered a new speed. According to the statistics in the industrial revolution in the world before the usage of the per capita steel is less than 5 kg. However, now of the social development to the ownership for 418 kg per capita steel. More and more steel structure appear in socialist construction. So steel has been now the main material of social development. And even once the shortage of supply. This prompted the steel industry is growing rapidly. To the year 2007, the world GangTieLiang has reached nearly nine hundred million tons. But because technology Co., LTD, add people to use more widely, steel emergence of steel more demand. So the steel and iron the smelting technology constantly improved. The first step in 1967 a beam furnace put into production. China 1979 years of production walking beam furnace is 32.5 meters long, production capacity of 270 tons per hour. Walking beam furnace stove than push steel have many advantages, thus become the first choice of rolling mills new furnace type. The scale of the steel rolling broadband is large development, walking beam furnace is one of the characteristics of furnace long from push steel, and can adapt to limit the length of mill production growth hour of the situation. Beijing steel design research institute nearly 20 years design of production more than 40 buildings stepping furnace, already pervaded strip, finances, great wire, strip steel, seamless tube, KaiPi, forging and other steel and steel belt factory, in 1994 have put in taigang, meishan strip factory of walking beam furnace rated output, respectively for 180 t/h and 280 t/h, chongqing iron and steel institute of design for pangang during the 1450 factory design walking beam furnace, rated output for 150 t/h, also put into production in 1992. Early heating furnace interior is a continuous type push with steel machine, it is the role of ingot or billet in turn push in charging. In the end the material, the furnace of steel machine can push will heating good from the other end of the billet reheating furnace out. In side out of the furnace of material, push the steel billet machine will be launched to the material position, again by the steel ingot machine will be out; Now most use is stepping type mobile device. Step into the furnace heating temperature even, heating time fast, high output, and big production flexibility and may, when necessary, will furnace empty blank. Heated, the blank of the surface of the water pipes under small black imprint, blank temperature even, heating efficiency is high. Heating special steel is, can be met on the surface quality of the blank (oxidation, decarburization, scratch, etc) height requirements; Heating large panel, as the slab temperature even, to reduce the thickness different rolling. So now stepping type
摘要 加热炉是将物料或者工件加热的设备。在冶金工业中加热炉习惯上指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉。步进梁式再加热炉是连轧生产线提供钢管再加热所有。它是依靠专用的步进机械使工件在炉内移动的一种机械化炉子。 步进梁式加热炉设计一种连续式加热炉它是靠专用的步进机构，按照一定的轨迹运动，使炉内钢料一步一步地向前推进。 步进梁式加热炉炉底的结构和传动方式要根据出料的频率和炉子的生产能力决定，它要考虑被加工工件的尺寸参数和工地方面的尺寸大小。所以必须严格计算其内部参数，保证炉子的生产和安全。 炉底机械采用双轮斜轨机构。步进梁的升降和平移动作采用液压缸驱动。加热炉炉床由固定梁和步进梁两部分组成，步进梁由双重轮对的多轴框架支撑，其外侧走轮由液压缸驱动，可以在倾斜轨道上滚动，使步进梁作上升或者下降运动。上层托轮直接拖住步进梁，而步进梁则由另两个液压缸带动，实现平移运动。 关键词：步进梁式加热炉；步进梁；双轮斜轨式机构；液压传动
Abstract Heating furnace is the material or workpiece heating equipment. In the metallurgical industry in the metal to heating habits heated to rolled into the industrial furnace temperature forging. Walking beam type furnace is provided to steel rolling line heating all again. It depend on special stepping machinery to make the work in the furnace stove a mechanized moving. Stepping beam furnace design a continuous reheating furnace of it is to rely on special stepping institutions, according to certain trajectory, making furnace of steel material within step forward. Step reheating furnace bottom structure and driving mode according to the material of the frequency and the production capacity of the stove, it should consider decision by the size of the machining parameters and the site of size. So must strictly calculation its internal parameters, guarantee the production and the stove safety. Furnace bottom machine adopts double inclined rail agencies. The rise and fall of walking beam by hydraulic cylinder for peace movement driven. Heating furnace 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 beam 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 movement. KeyWords：stepping beam furnace，walking beam，double inclined rail https://www.doczj.com/doc/931286482.html,mon rail agencies，hydraulic transmission
论文（设计）题目：热轧带钢步进式加热炉特点及分析 系别：建筑工程与环保系 班级：材料071 姓名： 指导教师： 2012年6 月2日
热轧带钢步进式加热炉特点及分析 (建筑工程与环保系材料071) 摘要 本论文一迁钢2160加热炉为例介绍了步进式加热炉的特点及分析。加热炉是轧钢生产线上的重要设备之一,也是钢铁工业中的耗能大户,因此提高加热炉的加热效率,降低能耗,对整个钢铁工业的节能具有重要的意义。加热炉是轧钢工业必须配备的热处理设备。随着工业自动化技术的不断发展，现代化的轧钢厂应该配置大型化的、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。 关键词：步进梁式加热炉特点工艺流程发展 绪论 我国轧钢工业的加热炉型有推钢式炉和步进式炉两种，但推钢式炉有长度短、产量低，烧损大，操作不当时会粘钢造成生产上的问题，难以实现管理自动化。由于推钢式炉有难以克服的缺点，而步进梁式炉是靠专用的步进机构，在炉内做矩形运动来移送钢管，钢管之间可以留出空隙，钢管和步进梁之间没有摩擦，出炉钢管通过托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕，钢管加热断面温差小、加热均匀，炉长不受限制，产量高，生产操作灵活等特点，其生产符合高产、优质、低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求。
2010-6-2 目录 摘要---------------------------------------------------------------------------2 绪论---------------------------------------------------------------------------2 1.加热炉概述----------------------------------------------------------------5 2.炉区设备-------------------------------------------------------------------7 2.1装料辊道-------------------------------------------------------------7 2.2加热炉的炉底步进机构-------------------------------------------8 2.3步进梁的升降、平移装置----------------------------------------9 2.4附属装置-------------------------------------------------------------9 3.加热炉主要工艺条件-----------------------------------------------------10 3.1用途-------------------------------------------------------------------10 3.2炉型-------------------------------------------------------------------10 3.3主要生产钢种-------------------------------------------------------10 3.4影响因素-------------------------------------------------------------10 3.5加热炉的缓冲时间-------------------------------------------------11 3.6 炉区的加热能力---------------------------------------------------11 4.炉型及结构----------------------------------------------------------------12 4.1轴向反向烧嘴供热的优缺点--------------------------------------12 4.2侧部调焰烧嘴供热优缺点-----------------------------------------12 5.加热炉的工艺特点-------------------------------------------------------14
步进式加热炉温度均匀性研究 摘要温度均匀性是步进式加热炉综合性能评定中最关键的一个要素，也是确定加热炉是否符合工艺要求的基本标准。钛合金棒材在锻造前要通过步进式加热炉进行加热，步进式加热炉温度均匀性的好坏直接影响着钛合金棒材的组织性能和产品质量。本文从步进式加热炉工作方式、温度控制系统、温度测试系统和测试结果分析等几个方面对温度均匀性进行了研究。 关键词步进式加热炉；温度控制系统；温度测试系统；温度均匀性 0 引言 钛合金棒材步进式加热炉的最大优点在于采用了步进式结构，由于此结构设计合理，棒料从入炉口进，经加热后从后炉口滚落到输送辊道进入到下一工序，实现了连续式作业。与传统箱式炉相比，提高了生产效率，节约了能源，缩短了产品加工周期。目前西部超导公司钛合金加热炉的加热方式全采用电阻式加热，此加热方式的优点在于无粉尘污染，温度控制系统技术成熟，温度均匀性易于控制。目前在温度控制系统中，利用控制热电偶、二次仪表和三相电力调整器的合理优化控制，以此来控制电阻炉的发热功率，最终实现温度均匀性的合理控制，从而达到稳定产品质量的目的。 1 钛合金步进式加热炉 1.1 工作方式及分区 钛合金步进式加热炉的工作方式：将摆放整齐的钛合金棒料置于上料台架上，PLC棒材控制系统根据程序指令，驱动液压翻转机构实现一根根进料，并自动落进固定梁上用耐火材料制作的V型槽内，依靠水冷金属梁的上升、前进、下降、后退，将钛合金棒料向前运送并滚落进入静止梁等一系列连贯的操作，来实现钛合金棒料连续性的运送，在棒材连续送进过程中逐渐将棒料加热，直至完成加热。 钛合金步进式加热炉沿炉膛长度方向分为四个独立加热区，分为预热段和均热段。钛合金棒料首先进入步进式加热炉第一区，即预热段进行预热，由于进入预热段的棒料，都是从常温下进入开始预热的，为快速弥补被棒料吸收的热量，避免第一区温度持续下降，一般在第一区的功率设计时，就稍微加大了发热功率，这样才能保证棒料预热后达到一定的温度，以此来提高炉子的效率。均热段是主要的加热段，这里炉子温度高，可以将预热过的棒料快速提高温度，以达到工艺要求的目标温度。均热段位于第二、三、四区，在这里炉子的温度和棒料的温度相近，从而确保经步进炉加热后的棒料温度满足工艺要求。 1.2 温度控制系统
步进式加热炉设计计算 2.1 热工计算原始数据 (1)炉子生产率：p=245t/h (2)被加热金属： 1)种类：优质碳素结构钢(20#钢) 2)尺寸：250×2200×3600 (mm)(板坯) 3)金属开始加热(入炉)温度：t 始=20℃ 4)金属加热终了(出炉)表面温度：t 终=1200℃ 5)金属加热终了(出炉)断面温差：t ≤15℃ (3)燃料 1)种类：焦炉煤气 2)焦炉煤气低发热值：Q 低温=17000kJ/标m 3 3)煤气不预热：t 煤气=20℃ 表1-1 焦炉煤气干成分(%) 废膛(5)空气预热温度(烧嘴前)：t 空=350℃ 2.2 燃烧计算 2.2.3 计算理论空气需要量L 0 )3322220/(1023)4(212176.4m m O S H H C m n H CO L m n -??? ? ???-++++=∑ 把表2-1中焦炉煤气湿成分代入 2 0103909.08336.238184.2425741.56217939.82176.4-??? ????-?+?+?+?=L =33/3045.4m m
2.2.4 计算实际空气需要量Ln 查《燃料及燃烧》，取n=1.1代入 7317.43045.41.10=?==nL L n 标m 3/标m 3 实际湿空气消耗量 0)00124.01nL g L n ?+=（湿 =7317.4)9.1800124.01(??+ =6.0999 标m 3/标m 3 2.2.5 计算燃烧产物成分及生成量 100 1 )(22? ++=∑CO H nC CO V m n CO 标m 3/标m 3 100 1)0290.38336.227939.88184.24(?+?++= =0.4231 标m 3/标m 3 n m n O H gL O H S H H C m H V 00124.0100 1 )2(2222+? +++=∑ 标m 3/标m 3 7317 .49.1800124.01001)2899.28336.228184.2425741.56(??+?+?+?+= = 1.2526 标m 3/标m 3 n N L N V 100 79100122+? = 标m 3/标m 3 7317.4100 7910012702.1?+? = =3.7507 标m 3/标m 3 )(100 21 02L L V n O -= 标m 3/标m 3 ()3045.47317.4100 21 -= =0.0897标m 3/标m 3 燃烧产物生成总量 2222O N O H CO n V V V V V +++=
辽宁科技大学 实习论文 题目：浅析步进式加热炉 课程名称：实习 院系：材料与冶金学院 专业：热能与动力工程 班级：热能09·3 姓名：宫琛琛 学号: 120093206086 2012年 09月 19日
一、步进式加热炉的起源与发展 步进式加热炉是机械化炉底加热炉中使用较为广泛的一种，是取代推钢式加热炉的主要炉型。步进式加热炉始建于20世纪60年代中期，这种炉子已存在多年，因受耐热钢使用温度的限制，开始只用在温度较低的地方，适用范围有一定的局限性。随着轧钢工业的发展，对加热产品质量、产量、自动化和机械化操作计算机控制等方面的日益提高，在生产中要求在产量和加热时间上有更大的灵活性，这就要求与之相适应的炉子机构也应具有很大的灵活性，以适应生产的需要，基于上述原因，传统的推钢式加热炉已难于满足要求。而与传统的推钢式加热炉相比，步进式加热炉具有加热质量好、热工控制与操作灵活、劳动环境好等优点，特别是炉长不受推钢长度的限制，可以提高炉子的容量和产量，更适应当代轧机向大型化、高速化与现代化发展的需要。经过改造后的步进炉结构，采用了步进床耐火材料炉底或水冷步进梁的措施，已能应用于高温加热。目前，合金钢的板坯、方坯、管坯甚至钢锭等轧制前的加热已有不少采用步进炉加热，使用效果较好。它的炉长不受推钢比的限制，大型步进炉生产率高达420万吨/年。 70年代以来，国内外新建的许多大型加热炉大都采用了步进式加热炉，不少中小型加热炉也常采用这种炉型。现在新建的具有经济规模的各类轧钢厂基本上都选用了步进式加热炉；一些
老厂如美国底特律钢厂热轧车间、法国索拉克和恩西俄厂的热轧车间、日本和歌山热连轧厂与鹿岛厚板厂以及加拿大汉密尔顿的多发斯科厂等，在改建或扩建中都选用了步进式加热炉替代原有的推钢式加热炉。但当前轧钢加热炉，特别是中小型轧钢厂推钢式加热炉仍较多，这与中国的原燃料条件等多种因素有关。 步进式加热炉的炉底基本由活动部分和固定部分构成。按其构造不同又有步进梁式、步进底式和步进梁、底组合式加热炉之分。一般坯料断面大于(120×120)mm2多采用步进梁式加热炉，钢坯断面小于(100×100)mm2多采用步进底式加热炉。 二、步进式加热炉的工作原理 步进式加热炉是靠炉底或步进梁的升降进退来带动料坯前进的，其工作原理如下：起始位置，活动炉底在坯料下面最低位置，坯料两端架在炉内的固定炉底上，以后在活动炉底升起将坯料托起，接着活动炉底下降将坯料放在固定炉底上，最后活动炉底又回复到原来位置，由上可知，活动炉底运动的轨迹为一个矩形，它运动一个循环的时间叫“周期”，它运动一次使坯料前行的距离叫“行程”。 步进炉加热的特点是：步进炉可以采取坯料之间分开的加热方式，这样加热速度快而且内外温度均匀。除此之外，步进式加热炉的装出料装置也是加热炉的重要部分。鞍钢厚板厂的步进梁式加热炉板坯装出炉程序及PLC联锁条件在设计原则上有利于提高生产率，合理节能且安全可靠。
2 10 步进式加热炉设计计算 2.1 热工计算原始数据 （1） 炉子生产率：p=245t/h （2） 被加热金属： 1） 种类：优质碳素结构钢（20#钢） 2） 尺寸：250 >2200 >3600 （mm ）（板坯） 3） 金属开始加热（入炉）温度：t 始=20r 4） 金属加热终了（出炉）表面温度：t 终=1200C 5） 金属加热终了（出炉）断面温差：t < 15C （3） 燃料 1） 种类：焦炉煤气 2） 焦炉煤气低发热值：Q 低温=17000kJ/标m 3 3） 煤气不预热：t 煤气=20 °C 表1-1焦炉煤气干成分（％） ⑷ 出炉膛烟气温度：t 废膛=800C ⑸空气预热温度（烧嘴前）：t 空 =350 C 2.2燃烧计算 2.2.3 计算理论空气需要量L c 1 1 m L o 4.76 —CO -H 2 (n —)C n H m 2 2 4 把表2-1中焦炉煤气湿成分代入 1 1 3 3 3 -H 2S O 2 2 2 3 3) 10 (m /m )
L0 4.76 8.7939 険5741 2 24?8184 3 2?8336。碍 2 10 =4.3045m3/m3
V n V CO 2 V H 2O V N 2 V O 2 224计算实际空气需要量Ln 查《燃料及燃烧》，取n=1.1代入 L n nL o 1.1 4.3045 4.7317 标 m 3/标 m 3 实际湿空气消耗量 L n 湿(1 0.00124g) nL o =(1 0.00124 18.9) 4.7317 =6.0999 标 m 3/标 m 3 2.2.5计算燃烧产物成分及生成量 V c°2 (CO nC n H m CO 2) 100 1 79 1.2702 丄 79 4.7317 100 100 =3.7507 标m 3/标m 3 V 02 (L n L 0)标 m /标 m 100 21 4.7317 4.3045 100 =0.0897 标 m 3/标 m 3 燃烧产物生成总量 (56.5741 2 1 24.8184 2 2.8336 2.2899) 100 0.00124 18.9 4.7317 标m 3/标m 3 标m 3/标m 3 (24.8184 8.7939 2 2.8336 3.0290) 1 100 =0.4231 标 m 3/标 m 3 V H 2O (H 2 m C H n m 2 H 2S H 2O) 1 100 0.00124gL n 标 m 3/标 m 3 V N 2 N 2 100 100 Ln 标说标 m =1.2526
分类号：____________ 密 级：______________ ＵＤＣ：____________ 单位代码：______________ 安徽工业大学 硕士学位论文 论文题目：加热炉计算机控制系统的设计与实现 学 号：_________________________ 作 者：_________________________ 专 业 名 称：_________________________ 2010年05月28日 电气工程 郑 晗
安徽工业大学硕士学位论文 论文题目： Design and Application of Computer Control Systems for Reheating Furnace 作 者： 学院： 指 导 教 师： 单位： 协助指导教师： 盛国忠 单位： 中冶华天工程技术有限公司 单位： 论文提交日期：2010年 05 月 28日 学位授予单位：安 徽 工 业 大 学 安徽马鞍山 243002加热炉计算机控制系统的设计与实现 郑 晗 电气信息学院张悍东 安徽工业大学
独创性说明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安徽工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 签名日期：____________ 关于论文使用授权的说明 本人完全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,保密的论文在解密后应遵循此规定。 签名导师签名日期：____________
二 步进式加热炉设计计算 2.1 热工计算原始数据 (1)炉子生产率：p=245t/h (2)被加热金属： 1)种类：优质碳素结构钢(20#钢) 2)尺寸：250×2200×3600 (mm)(板坯) 3)金属开始加热(入炉)温度：t 始=20℃ 4)金属加热终了(出炉)表面温度：t 终=1200℃ 5)金属加热终了(出炉)断面温差：t ≤15℃ (3)燃料 1)种类：焦炉煤气 2)焦炉煤气低发热值：Q 低温=17000kJ/标m 3 3)煤气不预热：t 煤气=20℃ 表1-1 焦炉煤气干成分(%) 废膛(5)空气预热温度(烧嘴前)：t 空=350℃ 2.2 热工计算 2.2.1 焦炉煤气干湿成分换算 查燃料燃烧附表5，3/9.18m g g = 10000124.0100124.0222?+= 干 干 湿O H O H g g O H 100 100%%2湿 干 湿 O H X X -?= 由上式得 %2899.22=湿O H
00 00 25741.56100 2899.21009.57%H =-? =湿 00 00 48184.24100 2899.21004.25%CH =-? =湿 0000 7939.8100 2899.21009%CO =-=湿 0000428336.2100 2899.21009.2%H C =-?=湿 000022702.1100 2899.21003.1%N =-?=湿 000023909.0100 2899.21004.0%O =-?=湿 000020290.3100 2899.21001.3%CO =-?=湿 代入表2—1中，得 表2-1 焦炉煤气湿成分(%) 2.2.2 计算焦炉煤气低发热值 ） （低Λ+?+?+?+??=424214100%8550%2580%3046187.4H C CH H CO Q = ()0 00 000 8336 .2141008184 .2485505741.5625807939 .83046187.4?+?+?+?? =17094.6830 KJ/m 3 误差%557.0%10017000 17000 6830.17094%=?-= 计算值与设计值相差很小，可忽略不计。