CN2322111Y

CN2322111Y - 液压平衡式步进加热炉

Info

Publication number: CN2322111Y
Application number: CN 97249500
Authority: CN
Inventors: 郭天锡
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2007-11-21

Abstract

本实用新型公开了一种液压平衡式步进加热炉装置,在常规步进加热炉的基础上增加了带有由液压平衡缸和蓄能装置组成的液压平衡装置,将步进梁下降时重力做动的能量储存起来,上升时再把这部分能量释放出来,这种装置除补充系统的泄漏外,只是将步进梁下降时的动能和蓄能器的势能互相转换,无需增加动力,因此可以减小步进梁液压系统的驱动功率及降低电能消耗。

Description

液压平衡式步进加热炉

本实用新型涉及一种液压平衡式步进加热炉，特别是涉及一种将步进梁下降时重力做功的能量蓄存起来，在上升过程中加以释放的液压平衡式步进加热炉。

在现代化轧钢厂中，步进加热炉以其多方面的优点已得到了广泛的应用。如宝钢2050、1580热轧厂板坯加热炉，首钢第三线材厂方坯加热炉等均采用了液压步进加热炉。液压步进加热炉分曲杆式和斜轨式两类，大中型步进炉多采用斜轨式，主要由步进梁、固定梁及步进梁的液压驱动机构等组成。钢坯的运行在炉内通过步进梁的上升→前进→下降→后退来完成，其中步进梁的上升和下降由升降液压缸驱动，前进和后退由平移液压缸驱动。

步进梁托起钢坯时，升降液压缸需克服步进梁及钢坯的全部重量做功，所需功率输出很大，而下降时由于重力作用升降缸承受负性负载，只需对液压缸提供背压以使步进梁平稳下降。这种工况使液压泵站功率输出很不均衡，当步进梁下降时这些功率没有充分利用，反而通过溢流增加了系统的温升，在一定程度上造成了能量浪费。

本实用新型的目的是在上述步进加热炉的基础上提供一种可以节能的液压平衡式步进加热炉。

为了达到上述目的，本实用新型设计了一种液压平衡式步进炉，包括固定梁、步进梁、平移缸、升降缸，其特征在于：所述液压平衡式步进加热炉还包括液压平衡缸和蓄能装置所组成的液压平衡装置，液压平衡缸的柱塞杆与步进梁铰接，后端采用耳轴形式固定在步进梁基础两侧左右各一个，蓄能装置通过管路与平衡缸相连接，当步进梁下降时，重力做功的能量通过平衡缸和液压管路传送至蓄能装置，蓄能装置储存能量并在步进梁上升过程中通过管路和平衡缸将蓄存的压力能释放托起步进梁。

在步进加热炉传动系统中，由于本新型的实施除补充系统的泄漏外，只是将步进梁下降时的动能和蓄能器的势能(压力能)互相转换，无需增加动力，因此可以减小步进梁液压系统的驱动功率和液压泵站的规格，降低投资，使其更加经济合理，同时可以改善液压系统的温升及降低步进式加热炉的电能消耗。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

附图1是本实用新型涉及的液压平衡式步进加热炉装置示意图；

附图2是本实用新型涉及的液压平衡式步进加热炉平衡缸的受力分析图。

如图1所示，液压平衡步进加热炉包括固定梁1、步进梁2、升降缸3、平移缸4，与普通步进式加热炉不同的是增加了液压平衡缸5和由蓄能器7、补油系统8、溢流阀9组成的蓄能装置6。平衡缸5为一种单作用柱塞缸，在步进梁左右两侧各布置一个，其上升行程靠来自蓄能器7的压力油驱动，下降行程靠步进梁的自重返回。平衡缸的安装方式采用后端耳轴形式固定在基础上，柱塞杆通过铰接的方式与步进梁2相连。蓄能器7布置在平衡缸和液压站之间的适当位置，它的上端靠重锤或高压气体储存能量，下端通过油管和平衡缸5连接。当步进梁下降时，重力做功的能量通过平衡缸5和液压管路传送至蓄能器7，蓄能器7储存能量并在步进梁上升过程中通过管路和平衡缸5将蓄存的压力能释放托起步进梁2。补油系统8由一台小排量的定量泵和一个卸荷溢流阀9组成。主要用于保证平衡缸5和蓄能器7之间有充足的压力油来传递能量，当平衡装置的液位低于下限时，补油泵启动；达到调定的高度时补油泵停止工作。平衡装置内的压力可根据钢坯及步进梁的自重并考虑适当因素来确定。溢流阀9用来设定平衡系统的压力并对平衡油路起安全保护作用。液压平衡式步进加热炉工作时，随着步进梁每个周期动作的完成，步进梁2下降时的动能和蓄能器7的势能(压力能)之间不断进行着能量转换。除补油系统的泄漏外不需要增加新的动力。动作过程中步进梁主液压系统的升降缸与平衡系统的平衡缸同时作用于步进梁。上升时平衡缸起助推作用，下降时平衡缸起缓冲作用，静止时缸内的压力与步进梁的自重保持平衡。使步进梁处于一种“浮动”状态，在步进梁上升→前进→下降→后退的动作循环中，两缸同步对主液压系统中升降缸3、平移缸4因工艺要求而进行的各种调速控制没有影响。蓄能装置6采用重锤式或活塞式蓄能装置。

实施例：某钢厂30万吨棒材生产线步进加热炉改造

一、步进炉技术参数：

1．结构形式：斜轨式，斜轨角度11.5°

2．步进梁自重：150T(包括所有活动部分重量)

3．满负荷时坯料重量：100T

4．步进梁步进周期：上升、下降各14秒；前进、后退各6秒

5．升降液压缸：φ280/φ200-1000 2台压力15Mpa

6．平移液压缸：φ200/φ100-650 1台压力6.5Mpa

7．泵：柱塞变量泵 4台 3用1备

8．电机功率 4×90kW

二、步进式加热炉改造新增一套液压蓄能平衡装置，它包括：

1．平衡液压缸2台 φ125/φ90-1000

2．重锤式蓄能器一台，其中的柱塞缸φ160/φ110-2000

3．补油冲洗泵一台 YB₁-E10F-J 10.1m1/r N=4kW

三、分析计算：

1．液压平衡系统压力

步进梁自重及坯料重量：

W=150T+100T=250T

平衡系数按0.4考虑，平衡系统可平衡的最大重量：

W₁=W×0.4=250T×0.4=100T(1.0×10⁶N)

根据步进梁在斜轨上的受力情况(如附图2所示)

液压缸的推力：

F=W₁Sin11.5°=1.0×10⁶N×0.199=2.0×10⁵N

每缸的推力为：

F₁=F/2=1.00×10⁵N

平衡系统压力：

P = \frac{F_{1}}{A_{1}} = \frac{1.00 \times 10^{5}}{\frac{π}{4} {(12.5)}^{2}} = 81.5 MPa

其中P-平衡系统压力(MPa)

F₁-平衡缸推力(N)

A₁-平衡缸无杆腔面积(cm²)

2．重锤缸配重计算：

根据帕斯卡定理：

\frac{F_{2}}{F_{1}} = \frac{A_{2}}{A_{1}}

F_{2} = \frac{A_{2} \cdot F_{1}}{A_{1}} = \frac{\frac{π}{4} {(16)}^{2} \times 2.0 \times 10^{5}}{2 \times \frac{π}{4} {(12.5)}^{2}} = 1.64 \times 10^{5} N (16.4 T)

其中F₂-重锤缸推力(N)

A₂-重锤缸面积(cm²)

3．重锤缸行程计算：

根据等容原则即平衡缸排出的油量应与重锤缸吸入的油量相同，则：A₁·S₁=A₂·S₂

2 \times \frac{π}{4} ({12.5}^{2}) \times 100 = \frac{π}{4} (16^{2}) \times S_{2}

S 2 = \frac{2 \times 156.25 \times 100}{256} = 122 cm

其中S₁-平衡缸行程(cm)

S₂-重锤缸行程(cm)

由以上计算知：重锤缸有效行程为122cm，配重为16.4T，配重由多组扇形块组成，根据需要平衡的重量随时增减，比如在无负荷试车及实际生产中可分别考虑配重的数量。重锤缸的实际行程选定为200cm，以保证平衡缸和重锤缸有小量泄漏时仍能正常工作，系统内的泄漏可由重锤的高度显示，当重锤高度下降至低位时由行程开关发出信号，启动补油泵补充系统中的油量不足，达到高位时停止工作。为了防止柱塞被顶出液压缸，在柱塞上钻有小孔，即当柱塞升到一定高度时，缸中的液体可通过小孔排出，起溢流作用。补油泵选YB₁型中高压叶片泵，型号为YB1-E10F-J，每转排量10.1ml，工作压力7.5-16MPa，驱动功率4kW。通过电气控制，补油泵可起到冲洗油路的作用。

该生产线步进加热炉改为液压平衡式步进加热炉以后，其液压平衡系统可平衡掉步进梁重量的约40％，因而大大降低了原系统的工作压力和驱动功率，升降缸的缸径(由原φ280改为φ200)重新选择后泵的流量大大降低，泵的规格、过滤器的规格、各种管路、阀的规格及油箱的容积等也相应减小，整个泵站的造价大为降低，在实际生产中节约大量的电力(约为原来的40％-50％)。

Claims

1．一种液压平衡式步进加热炉，包括固定梁、步进梁、平移缸、升降缸，其特征在于：所述液压平衡式步进加热炉还包括平衡缸(5)和蓄能装置(6)所组成的液压平衡装置，液压平衡缸(5)的柱塞杆与步进梁(2)铰接，后端采用耳轴形式固定在步进梁(2)基础两侧左右各一个，蓄能装置(6)通过管路与平衡缸(5)相连接，当步进梁下降时，重力做功的能量通过平衡缸(5)和液压管路传送至蓄能装置(6)，蓄能装置(6)储存能量并在步进梁上升过程中通过管路和平衡缸(5)将蓄存的压力能释放托起步进梁(2)。