步进梁式加热炉液压系统优化设计

液压系统的优化设计随着科技的进步和社会的快速发展，液压系统在各个领域应用越来越广泛，如工业、农业、建筑、航空等。

在这些领域中，液压系统扮演着重要的角色，如汽车制造、飞机制造、船舶制造、建筑机械等需要大量使用液压系统。

因此，液压系统的优化设计显得尤为重要。

一、液压系统的基本原理及构成液压系统是一种利用液体传递能量，并将互不相干的行动组合起来的系统。

液压系统的基本原理是利用液体的压缩性小和容积稳定，通过不同的工作机构来完成某一特定工作的机械装置。

液压系统的构成包括工作部分、执行部分、控制部分和电气部分。

其中，工作部分是指液压泵或发生器、液压马达和液压缸；执行部分是指在液压系统中完成具体工作的机械设备或装置，如液压升降机、液压抓取器等；控制部分是指液压系统中的各种控制装置，如液压阀等；电气部分是指支持液压系统的电气设施，如液压泵电机等。

二、1. 功率密度与效率液压系统的设计中需要考虑功率密度和效率两个方面。

功率密度指的是液压系统单位体积或单位重量所能输出的功率大小。

增加液压系统的功率密度可以提高其工作效率。

效率指的是液压系统的机械工作输出功率与输入功率之比。

在液压系统的设计中应该尽量提高系统的效率，以减少能量损失。

2. 选择合适的组件液压系统的设计中，应该根据不同的工作要求选择合适的组件，如液压泵、液压马达、液压缸和液压阀等。

同时，应注意选择正确的组件配合以确保系统的稳定和可靠性。

例如，液压泵需要与液压马达和液压阀相匹配，才能形成合理的液压系统。

3. 液体选用液压系统液体的选用也是液压系统优化设计的重要因素之一。

液压系统液体应具有压缩性小、稳定粘度、抗氧化性能强、抗腐蚀性好、防爆性能高、热稳定性好等特点，以确保液压系统的可靠性和长寿命。

4. 控制方式确定液压系统的控制方式是液压系统设计中的一个关键问题。

液压系统的控制方式应根据工作条件和要求确定。

例如，对于一些要求精度高、速度快、工作负荷重的工作环境，需要采用闭环控制液压系统，以保证工作的稳定性和可靠性。

棒材厂二轧车间步进式加热炉液压节能装置常规的步进式液压系统只能通过增加冷却器的冷却能力来保持液压系统的温度；液压站体积增大，由于泵的数量较多，导致整个油箱及附件加大；投资成本上升；能量消耗高。

为了改善步进式加热炉液压系统以上缺点，设计了一种能量回收型的液压系统。

标签：步进式；加热炉；液压节能装置1 主要内容介绍步进式加热炉主要由步进梁、升降斜轨、固定梁和升降液压缸、平移液压缸等组成。

主要结构示意如图1：钢坯在加热炉内的运行，是通过步进梁的上升、前进、下降、后退的循环来完成的。

步进梁的上升是通过升降液压缸来完成，下降靠自重就能完成。

前进和后退靠平移液压缸很小的力就能完成。

常规的步进式加热炉液压系统设计，是通过几台恒压变量泵来提供流量。

由于负载的不均衡，导致液压系统的最大功率只能按照步进梁提升时的最大功率来配置。

因此，常规的步进式液压系统的缺点比较明显：装机功率大；步进梁下降时的重力势能全部转化为热能，导致液压系统发热，只能通过增加冷却器的冷却能力来保持液压系统的温度；液压站体积增大，由于泵的数量较多，导致整个油箱及附件加大；投资成本上升；能量消耗高。

为了改善步进式加热炉液压系统以上缺点，设计了一种能量回收型的液压系统。

2 传统的步进式加热炉液压系统简介2.1 概述以棒材厂第二轧钢车间步进式加热炉为例，二轧车间步进式加热炉设计采用5台90KW的恒压变量泵，来驱动以下液压缸的动作：步进机械提升液压缸：280/200-1170*2，上升流量：333/min*2，下降流量：163 l/min *2；步进机械平移液压缸：1*200/140-640，前进流量：105l/min，后退流量：207l/min。

从以上参数可以看出，整个液压系统的负载状况很不平衡。

步进梁上升时最大流量达到了666L/min。

而平移的液压缸动作最大流量只有207l/min。

为了保证加热炉的步进周期，液压系统只能按照最大流量来设计。

2.2 主要液压参数系统压力：18Mpa，系统流量：780L/min，油箱容积：8m3，电机功率：90KW*4（其中四台工作、一台备用），循环泵电机功率：7.5kw*2，液压缸上升速度：90mm/s。

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。

厚板坯加热炉液压步进梁运动曲线的优化实践【摘要】本文介绍了新钢厚板线加热炉步进梁系统的运动过程，对加热炉液压系统存在的问题做了技术分析，优化了步进梁的运动曲线，为最终解决生产问题提供了理论依据。

【关键词】步进式加热炉；电液比例调节阀；运动曲线1 引言要想获得理想的产品质量，现代化的轧材系统皆配置大型化的上下两面加热、多段供热的步进梁式加热炉，以满足高产、优质、低消耗和生产操作自动化的工艺要求。

步进式加热炉在运动中几百吨重的框架会产生很大的运动惯量，且执行机构在瞬间承受的负载变化复杂，采用炉底液压系统为步进式加热炉底传动机械提供动力，要在控制中达到快速启动运行，轻拿轻放并使其按照设定的程序和速度运行，需要在控制系统中做程序优化和运动曲线整定。

2 设备简介新钢公司厚板线的2座加热炉皆是横装、横出的步进梁式加热炉，进料端端部由推钢机装钢，出料端端部由出钢机出钢。

加热炉额定加热能力为 175t/h（标准坯，冷装），最大加热能力为：200t/h（标准坯，冷装），热装最大加热能力：240t/h（标准坯，600℃热装），加热炉的有效尺寸为：45050×8100mm （有效长×内宽）。

加热炉所加热的主要原料规格：定尺板坯长度：短尺坯 2500～3600mm长尺坯 4800～7500mm最大板坯重量：短尺坯（双排） 16.1t （250×2300×3600mm）长尺坯（单排） 33.6t （250×2300×7500mm）布料方式为：单排，双排（并排和错排）两种3 步进式加热炉的运动过程步进梁的运动主要包括升降运动和平移运动，采用双轮斜轨式步进梁机构，包括提升框架和平移框架，通过液压系统控制来实现以下操作：正循环（运输板坯前进），逆循环（运输板坯后退），踏步（使板坯作起伏运动），高位保持，中位保持，低位保持。

步进梁上下和进退运动的位移量通过安装在其中一个升降液压缸内的线性位移传感器控制。

基于步进梁式加热炉炉底机械牵引框架优化设计李龙【期刊名称】《《工业加热》》【年(卷),期】2019(048)005【总页数】3页(P62-64)【关键词】加热炉; 炉底结构; 牵引框架; 有限元法【作者】李龙【作者单位】西安航空职业技术学院陕西西安710089【正文语种】中文【中图分类】V463.91就步进梁式加热炉而言，其运行性能与炉底机械有着密切的关联，其一方面可以起到支撑加热炉平移框架的作用，另一方面则可以确保板坯能够沿着炉长方向进行持续性步进运动。

其传动方式可细分为两种，相较于传统的机械传动而言，采用液压传动的方式能够减少结构占据的空间，缓解步进梁在运动过程中产生的冲击力。

总体来说，液压传动已经被广泛运用于步进机械中。

1 工程概况在本文所探讨的钢铁集团中，配备了4 台步进式梁式加热炉，对于炉底机械部分而言使用的是全液压驭动的方式，选用热轧H型钢进行焊接处理，由此形成牵引框架。

所论述的炉底机械牵引框架中，采用的材料型号为Q345-B，以此为参考确定对应的材料弹性模量值为208000MPa，同时将其泊松比取值为0.3。

具体的几何模型图示如图1所示。

2 步进梁式加热炉概述2.1 步进梁式加热炉特点作为重要的支承工件，水冷梁以及耐热钢梁对于步进梁式加热炉而言均具有重要意义。

对于加热炉而言，可以在此设备中完成对钢坯的加热；对于猝火炉而言，可以在此设备中完成对长工件的淬火过程。

相较于推钢炉而言，本文所探讨的步进梁式加热炉性能更为显著。

具体来说，选用了耐高温炉料，因此在使用过程中不会出现相互粘连的现象；所需加热的时间较短；在加热过程中可以对工件底部区域形成保护，炉长的可选择性也更为理想[1]。

此外，当采取停炉操作时，此时存在于炉内的所有工件都可以较为轻松地进行出孔处理，能够灵活地改变步长以及步进周期，由此对炉子生产能力进行合理的调整。

图1 牵引框架三维几何模型示意图2.2 步进梁式加热炉步进系统设备简介考虑到轧线布列方式之间的差异性，在进行装料与出料作业时可选用两种方式进行操作，即端进端出或者是侧进侧出。