CN103808150B - 一种实现铸机轧机柔性匹配直接热装的棒线材加热炉 - Google Patents

Abstract

一种实现铸机轧机柔性匹配直接热装的棒线材加热炉，属于工业炉技术领域。包括悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备、装料端下排烟管及排烟烟道、柔性匹配装料机、悬挂式入炉推钢机。悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备端部设置柔性匹配装料机，在悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备端部，并在柔性匹配装料机上部设置悬挂式入炉推钢机，在悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备端部，并在柔性匹配装料机下部设置结构的装料端下排烟管及排烟烟道。优点在于，解决了炼钢连铸机与轧钢轧机之间生产节凑、生产检修制度的不匹配等问题，同时可提高热送热装入炉率和热送钢坯入炉温度，降低了加热炉能耗。

Description

一种实现铸机轧机柔性匹配直接热装的棒线材加热炉

技术领域

本发明属于工业炉技术领域，特别涉及一种实现铸机轧机柔性匹配直接热装的棒线材加热炉。

背景技术

“节能、减排、增效”是钢铁行业永恒的主题。作为显著体现这一主题的“炼钢-连铸-轧机”一体化生产工艺在目前钢铁企业中越来越普遍使用。而目前在棒线材生产工艺中采用这种一体化生产也是越来越多，在棒线材生产工艺中，由于生产线工艺特性，在这类的生产线上，一般都是只配置一台加热炉作为连铸坯的再加热设备。因而，为了实现热送热装生产工艺，而采用的连铸机和棒线材轧机之间的连接设备（热送线和加热炉）就变得非常重要，这些连接设备的配置决定了热送钢坯的入炉率和入炉温度这两个“炼钢-连铸-轧机”一体化程度的两个关键指标。在传统的棒线材连铸坯热送热装生产工艺中，一般都是通过在轧钢加热炉前原料跨内设置保温坑，或是辊道运输的热送线上设置保温台架。采用这两种钢坯输送方式时，钢坯的装炉温度在400℃～900℃之间，钢坯的热送热装入炉率在75%以内，而且还有无法实现不混号等其它方面的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现铸机轧机柔性匹配直接热装的棒线材加热炉。解决了炼钢连铸机与轧钢轧机之间生产节凑、生产检修制度的不匹配等问题，同时可提高热送热装入炉率和热送钢坯入炉温度，降低了加热炉能耗。

本发明包括悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1、装料端下排烟管及排烟烟道2、柔性匹配装料机3、悬挂式入炉推钢机4。

在悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1端部设置柔性匹配装料机3，两者配合使用，实现了炼钢连铸与轧机之间的柔性匹配，提高了钢坯的热送热装率和入炉温度，提高了轧机的产量等。

悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1，这种型式的加热炉可以配置各种燃烧系统，适用高热送热装，运行稳定，可靠性高，自动化程度高。

在悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1端部，并在柔性匹配装料机3上部设置悬挂式入炉推钢机4，确保了钢坯的入炉定位准确性，保证加热炉生产的连续性和稳定性。

在悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1端部，并在柔性匹配装料机3下部设置装料端下排烟管及排烟烟道2，保证加热炉的顺畅排烟，确保炉膛压力稳定，持续生产。

所述的装料端下排烟管及排烟烟道的装料端下排烟管采用“上圆下方结构”，以增大排烟管流通截面积，保证下部排烟能力，排烟采用内保温，在烟箱的中部设置下排烟口进入地下烟道，在总排烟烟道上设置空气、煤气换热器，空气预热温度～550℃，煤气预热温度～280℃，以最大限度回收烟气热量，降低加热炉能耗；在空气换热器前烟道上设置掺冷风系统，以降低换热器前的烟气温度，保护换热器。

柔性匹配装料机的主体是4根水冷长托杆以及升降驱动机构和平移驱动机构。水冷长托杆由液压缸通过曲柄连杆机构驱动其上升、下降；由变频电机通过齿轮齿条驱动其前进、后退。

悬挂式入炉推钢机3安装在装料端墙钢结构上部，是由几个推钢杆和液压驱动机构组成，主要作用有两个：一是在柔性匹配装料机3正常使用时，用其将进入炉内的沿炉宽方向定位好的钢坯推正并推到柔性匹配装料机3的起始托钢位置；二是在柔性匹配装料机3故障检修时，用其将进入炉内的沿炉宽方向定位好的钢坯推正并推到炉底水梁固定梁上，保证生产的正常进行。

本发明是为了提高连铸坯热送钢坯的入炉率和入炉温度这两个指标而设计的一种加热炉、而且可以实现不混号等。采用这种实现铸机轧机柔性匹配直接热装的棒线材加热炉，可以解决轧机生产节奏和连铸机生产节凑的不匹配问题，实现连铸机和轧机之间的缓冲；可以提高连铸坯热送钢坯的入炉率和入炉温度，理论上可以实现100%的直接热装入炉，实现连铸坯在热送线上的“不停顿”入炉；可以实现连铸机出坯与钢坯入加热炉，轧线轧制，成品收集的顺序同步；可以更好的保证钢坯的加热质量和轧制质量；可以简化热送线的配置，不需要再设置钢坯的过渡缓冲保温装置，钢坯直接入炉，减少氧化铁皮的生产；可以提高轧线的小时产量，实现增产效益；可以简化生产管理流程。

本发明的工作原理为：

1、首先，定义基本参数：

TL：连铸机生产单根钢坯的平均周期S；

TZ：轧机的轧制单根钢坯的平均周期，也即加热炉出钢周期S；

N：生产的钢坯数量根；

2、其次，在生产线的建设实施过程中，通常会考虑生产线的生产能力配置为TZ＜TL，因此，在实际生产过程中，假设连铸机和轧机都维持稳定生产，就会出现T≈N_i*TL≈N_(i+1)*TZ这一时间节点；以此T为一个联合生产周期，在这一个生产周期过后，加热炉内会产生一个空位；

3、钢坯的动作顺序：连铸机出来的钢坯通过热送线辊道送至入料炉门前等待→悬臂辊道输送钢坯入炉内沿炉宽方向定位→悬挂式入炉推钢机4推正钢坯，并将钢坯沿炉长方案按布料图定位→柔性匹配装料机3提升托起钢坯，前进将钢坯送入加热炉内指定空位，下降将钢坯放置在加热炉固定梁上，再后退回原位→加热炉步进机械带动活动梁上升托起钢坯，前进，下降放下钢坯，后退会原位，周而复始，将钢坯送至出料端出炉悬臂辊道出炉，进入轧机轧制。

4、总体布置时要求炼钢连铸机与轧机加热炉之间的热送线（输送辊道及设备）具备N_i根钢坯“缓冲”功能，就可以按照2、3步骤组织生产，在这种生产工过程中，而为保证加热炉内钢坯布置的连续性，就可以通过将本发明专利中的柔性匹配装料机3多前进一个步距来保证，使得加热炉内空位都集中保持在装料端。

5、按照以上2-4周期而复始，在加热炉内的装料端空位越来越多，柔性匹配装料机3的工作行程也是越来越长。当柔性匹配装料机的前进行程达到其额定的工作行程时，轧机也就达到了停产检修的周期，更换轧辊、导卫等。与此同时，连铸机继续通过热送线往加热炉输送钢坯，填满加热炉内装料端的空位，当轧机重新恢复生产时，加热炉内装料端的空位也“填满”。

6、这样又是以轧机的停产检修等形成一个大的生产周期，加热炉内装料的空位由少到多，再由多到少，实现了连铸与轧机之间生产节凑的“柔性匹配”。

本发明的优点在于：

连铸机和棒线材轧机之间的连接部分（热送线和加热炉）对于棒线材的炼钢连铸轧机一体化生产是非常重要的，因为对于棒线材的炼钢连铸轧机一体化生产来讲，往往是一台连铸机对应一条棒线材生产线，同时也是配置采用一条热送线和一台加热炉。

⑴解决轧机生产节奏和连铸机的生产节凑的不匹配问题，实现了这两者之间的通过本产品专利进行缓冲（“柔性匹配”），保证了在轧机更换品种，换辊和换槽的短时间停轧时，连铸机继续生产的钢坯不用下热送线储存，可以直接进入加热炉保温；

⑵提高钢坯的平均入炉温度和热装率，理论上可以实现100%热装，减少钢坯加热时间，降低加热炉能耗，提高产品质量；

⑶实现了连铸出坯与钢坯入炉、轧线轧坯（成品）的顺序同步，更好的保证了钢坯的加热质量和轧制质量，简化了管理流程，增强了管理效率；

⑷可以简化热送线的配置，不需要再设置钢坯的过渡缓冲保温装置，钢坯直接入炉，减少了钢坯温度变化程度，减少氧化铁皮的生成；

⑸充分发挥轧机的产能，轧线的小时产量可以比连铸机高10%～15%。

附图说明

图1是本发明的主断面布置图。其中，悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1；装料端下排烟管及排烟烟道2；柔性匹配装料机3；悬挂式入炉推钢机4。

图2是本发明的平面示意图。

图3是排烟管的截面图。

图4是烟箱及下烟道示意图。

图5是悬挂式入炉推钢机主断面图。。

具体实施方式

图1-图5为本发明的一种具体实施方式。下面就本发明专利结合附图描述如下。

本发明专利包括悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1、装料端下排烟管及排烟烟道2、柔性匹配装料机3、悬挂式入炉推钢机4。

1、悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备

悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1包括炉底步进机械、炉底水封槽、炉底水梁、炉底钢结构、装出料端悬臂辊道、炉体钢结构、炉体砌筑、加热炉燃烧系统等部分。为适应与长行装钢机的组合，本加热炉具有以下特点：

(1)综合考虑柔性匹配装料机3装钢杆，装料端悬臂辊道布置、装料端下排烟管、装料端钢结构之间关系的情况下，加热炉下炉膛高度增加。

⑵装料端悬臂辊道的位置及安装方式充分考虑同样在此位置的柔性匹配装料机3。

⑶综合考虑生产线要求加热炉装、出钢节奏，结合加热炉本体设备动作周期，加热炉底水梁装料端不伸入加热炉装料悬臂辊道之间，即加热炉炉底水梁不具备从加热炉装料悬臂辊道上取钢的功能。

⑷为保持生产的稳定、可靠性，同时又是为了避开柔性匹配装料机3和装料端悬臂辊道的安装空间，设置一套悬挂式入炉推钢机。

⑸加热炉装料端结构充分考虑了柔性匹配装料机3、装料端悬臂辊道、装料端下排烟管、悬挂式入炉推钢机的布置，整体结构合理。

2、装料端下排烟管及排烟烟道

装料端下排烟管及排烟烟道布置在充分考虑与装料端其它设备及结构之间的关系的情况下，具有如下特点：

⑴装料端下排烟管采用“上圆下方结构”，以增大排烟管流通截面积，保证下部排烟能力，排烟采用内保温。具体见附图3—排烟管截面图。

⑵为躲开装料端的柔性匹配装料机3，总烟道需要设置在一侧，为减少烟气的偏流问题，装料端下排烟管进入地坪上布置的烟箱后，在烟箱的中部设置下排烟口进入地下烟道。具体见附图4——烟箱及下烟道

⑶在总排烟烟道上设置空气、煤气换热器，空气预热温度～550℃，煤气预热温度～280℃，以最大限度回收烟气热量，降低加热炉能耗。

⑷在空气换热器前烟道上设置掺冷风系统，以降低换热器前的烟气温度，保护换热器。

3、柔性匹配装料机

⑴柔性匹配装料机的主体是4根水冷长托杆以及升降驱动机构和平移驱动机构。水冷长托杆由液压缸通过曲柄连杆机构驱动其上升、下降；由变频电机通过齿轮齿条驱动其前进、后退。

⑵当钢坯在入炉装料悬臂辊上定位（起始位）好后，柔性匹配装料机3托杆在定位好的钢坯的位置（起始位）提升托起钢坯，在满足与步进设备连锁关系的前提下，得到要放置的钢坯的在炉内位置信号后；柔性匹配装料机3前进，将钢坯放置在指定位置上，再后退回起始位。柔性匹配装料机3的运动轨迹为：上升/前进/下降/后退。

⑶柔性匹配装料机3的动作与悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备1—侧进侧出悬臂辊道步进式加热炉本体的步进设备动作和装料端悬臂辊道、悬挂式入炉推钢机4的动作连锁。

⑷柔性匹配装料机3的上升、下降行程通过安装在升降机构上的液压缸内的线位移传感器检测。

⑸悬臂辊道侧进侧出棒线材步进式加热炉在炉钢坯数量多，在炉内布置钢坯位置定位精度要求高，柔性匹配装料机3为了准确将钢坯送至炉内指定位置，其位移采用的前进、后退行程通过安装在电机上编码器检测，并通过安装在固定位置的接近开关检测校正编码器检测的位置，双重保护。

4、悬挂式入炉推钢机

悬挂式入炉推钢机3安装在装料端墙钢结构上部，是由几个推钢杆和液压驱动机构组成，主要作用有两个：一是在柔性匹配装料机3正常使用时，用其将进入炉内的沿炉宽方向定位好的钢坯推正并推到柔性匹配装料机3的起始托钢位置；二是在柔性匹配装料机3故障检修时，用其将进入炉内的沿炉宽方向定位好的钢坯推正并推到炉底水梁固定梁上，保证生产的正常进行。具体见附图5——悬挂式入炉推钢机。

Claims (4)

1.一种实现铸机轧机柔性匹配直接热装的棒线材加热炉，其特征在于，包括悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备（1）、装料端下排烟管及排烟烟道（2）、柔性匹配装料机（3）、悬挂式入炉推钢机（4）；

在悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备（1）端部设置柔性匹配装料机（3），两者配合使用，实现了炼钢连铸与轧机之间的柔性匹配；

在悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备（1）端部，并在柔性匹配装料机（3）上部设置悬挂式入炉推钢机（4），确保了钢坯的入炉定位准确性，保证加热炉生产的连续性和稳定性；

在悬臂辊道侧进侧出步进式加热炉本体及附属设备（1）端部，并在柔性匹配装料机（3）下部设置装料端下排烟管及排烟烟道（2），保证加热炉的顺畅排烟，确保炉膛压力稳定，持续生产。

2.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述的装料端下排烟管及排烟烟道的装料端下排烟管采用“上圆下方结构”，以增大排烟管流通截面积，保证下部排烟能力，排烟采用内保温，在烟箱的中部设置下排烟口进入地下烟道，在总排烟烟道上设置空气、煤气换热器，空气预热温度～550℃，煤气预热温度～280℃，以最大限度回收烟气热量，降低加热炉能耗；在空气换热器前烟道上设置掺冷风系统，以降低换热器前的烟气温度，保护换热器。

3.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述的柔性匹配装料机的主体是4根水冷长托杆以及升降驱动机构和平移驱动机构；水冷长托杆由液压缸通过曲柄连杆机构驱动其上升、下降；由变频电机通过齿轮齿条驱动其前进、后退。

4.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述的悬挂式入炉推钢机（3）安装在装料端墙钢结构上部，是由几个推钢杆和液压驱动机构组成，作用有两个：一是在柔性匹配装料机（3）正常使用时，用其将进入炉内的沿炉宽方向定位好的钢坯推正并推到柔性匹配装料机（3）的起始托钢位置；二是在柔性匹配装料机（3）故障检修时，用其将进入炉内的沿炉宽方向定位好的钢坯推正并推到炉底水梁固定梁上，保证生产的正常进行。