热轧加热炉步进梁液压系统设计.docx

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辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）

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热轧加热炉步进梁液压系统设计

摘要

步进梁式加热炉具有加热速度快、温度均匀、操作灵活等优点，因而广泛的运用于现代冶金行业，它对提高钢材的产品质量，钢坯的成材率以及轧机设备的寿命由很大影响。

步进式连续加热炉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。

本次设计主要是设计步进梁加热炉的液压比例系统，采用比例控制，对速度的要求较高，由于在以一个运动周期中，负载的变化以及对钢坯运动速度的不同要求，要通过控制系统的流量来满足这些要求。

为了实现对跑偏钢坯的校正，本系统加入对中液压缸来提前校正。

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。

通过对系统的校核和验算，本系统满足工艺要求。

关键词：

步进梁式加热炉；比例控制； 液压系统

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）

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Abstract

Walkingbeamtypefurnacehavemanyadvantages,suchasrupidspeedofheating,homogeneityofheatingtemperature,flexibilityofoperation,soithasbeenusedabroadinmodernMetallurgyindustry.Itcanimprovethequalityofsteelproducts, theyieldofbillet, thelife-spanofrollingmillequipment.

Walkingbeamtypefurnaceusethebeamatthebottomofthefurnaceorthecoolsteelbeamtorise,togoahead,tocomedown,togoback.Sointhiscircle,thebilletwillbetranslatedtothefurnaceforheating.Inmygraduationthesis,Iwilldesignthehydraulicproportioningsystemforthewalkingbeamtypefurnace.Asthissystemrequirestrictmovementofthebeam,soproportionalcontrolwillbeused.Asweknowthespeedofthebeamwillchangeatthereasonofthechangeoftheloadinacircle,sowemustchangetheflowofhydraulicactuatingcylinder.Inordertorevisepass-linedeflectionofthebillet,weusetwohorizontalcylindertoadjustthecenteringofthebilletaheadofthecircle.Atthesametime,weuselockingaquipementtofastingthebeamatanylocationincaseofmalfunction.

Asthecheckingcalculationofthissystem,itwillmeetprocessrequirements.

Keywords:

Walkingbeamtypefurnace;Proportionalcontrol; Pass-linedeflectionrevise.

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目录

摘要 I

Abstract II

1.绪论 1

1.1设计要求 1

1.2液压传动简介 2

2.设计要求及原始数据 6

2.1设计要求 6

2.2工艺参数 6

3拟定液压系统原理图 7

4设计计算及说明 9

4.1负载分析及负载循环图 9

5.液压系统主要参数计算 12

5.1初选系统工作压力 12

5.2计算液压缸的主要结构尺寸 12

5.3计算液压执行原件所需的流量 13

5.3.1流量循环图 13

5.3.2流量循环图 13

5.4计算系统实际压力 14

5.4.1计算压力 14

5.4.2压力循环图 15

6液压元件的选择 17

6.1液压泵的选择 17

6.2电动机的选择 17

6.3液压阀的选择 18

6.4液压辅助元件的选择及计算 22

6.4.1管道尺寸的计算 22

6.4.2液压管及管接头的选择 23

6.4.3过滤器的选择 24

6.5油箱容量的确定 26

7液压系统性能验算 27

7.1液压系统压力损失 27

7.2液压系统的温升 29

7.2.1计算液压系统的散热功率 29

7.2.2冷却器散热面积的计算 30

8液压站的设计 31

8.1液压站的机构设计 31

8.2液压叠加回路设计 31

8.3液压系统的安装 32

8.4管路的安装与清洗 33

8.5液压系统的维护 33

结束语 35

致谢 37

参考文献 36

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1.绪论

1.1设计要求

步进梁式炉比推钢炉具有许多优点，因而成为新建轧厂的首选炉型。

热轧宽带钢厂的规模正向大型化发展，步进梁式炉的特点之一是炉长不受推钢长度限制，因而能适应轧机的小时产量增长的形势。

加热炉是钢铁企业热轧生产过程的关键设备之一，其性能直接影响到加热炉的能耗和最终钢材产品质量、钢坯成材率、轧机设备寿命以及整个主轧线的有效作业率。

目前在板材、棒材或线材的热轧生产中，广泛采用步进式加热炉对钢坯进行炉内步进式运送并加热．与直推式加热炉相比，其显著特点是加热速度快、温度均匀、操作灵活易于适应轧机的产量要求、不粘钢。

步进式连续加热炉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。

70年代以来，由于轧机的大型化，步进梁式炉得到了广泛应用。

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。

步进炉的主要优点是：

工件和步进梁或炉底间没有摩擦，避免加热过程中工件底面被划伤。

工件依靠步进梁的运动在炉内前进，因此工件之间可以留同间隙，加热后的高温炉料不会互相粘连，还有利于缩短加热时间，减少工件的氧化和脱碳。

外形不太规整和厚薄不同的工件在装炉条件上有较宽的适应性。

停炉时炉内工件可以利用步进机械全部出空，必要时可以将工件倒退一段距离，从而避免了工件在高温下停留时间过长或重复加热所造成的氧化损失。

炉子长度不受推钢倍数的限制，但过长时工件跑偏量将增大。

通过改变工件之间的间隙、步进机械的水平行程和步进周期以调整炉子的生产能力。

步进炉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,利用耐火材料炉底支承工件、主要向工件上部单面供热的称步进底式炉。

上托轧钢厂在热轧钢材时,需要对钢坯进行加热。

为更好的保证钢材表面质量,使钢

坯受热均匀,采用了步进加热方式.钢坯在加热过程中其前移为矩形运动:

即活动梁上升,将钢坯从固定梁起;活动梁前移,使钢坯往前步进一次;活动梁下降,将钢坯放在固定梁上;活动梁后退到原始位置,完成一个工作循环。

步进加热克服了直推式加热时钢坯下表面

与支撑梁（固定梁）移动摩擦所产生的表面磨损;同时,克服了直推式的钢坯间相互靠拢的情况,可以使钢坯散开通过炉底,有利于钢坯加热。

由于步进加热独特的优越性,使其在现代冶金工厂得到了广泛应用。

步进式钢坯加热炉产品质量好、热效率高、操作灵活,适用于多种型材坯料的连续式加热.

1.2液压传动简介

图1.1步进梁式加热炉

步进梁采用液压传动,使传动结构简单,省去了一套凸轮、齿轮机构,占地面积小且传动平稳,容易实现自动控制,因此步进加热炉传动装置一般都采用液压驱动。

步进式加热炉液压驱动及电控系统中采用独特的油路设计,减少了运动部件因惯性对固定炉床的冲击,解决了炉床抖动问题;将可编程控制器、继电器、电液阀相结合,实现了机电液计算机一体化控制系统可靠性高,可扩展性与柔性强。

步进式加热炉用于初轧坯。

加热炉炉床由固定梁和步进梁组成。

步进梁由双重轮对的多轴框架支承，其外侧走轮由液压缸驱动，可在倾斜轨道上滚动，使步进梁作上升或下降运动。

其内侧托轮直接拖住步进梁，而步进梁则由另一液压缸带动，可在托轮上作水平前进和后退运动。

通过两缸的操作，使步进梁做矩形轨迹运动，各段运动的形成可以调节，操作方式可以连续或手动操纵，同一液压油源供步进梁传动，可以同时或交

替动作；并可以逆向运动，作为倒空炉内钢坯之用。

图1.2步进梁结构图

液压传动是利用液体静止能来传递动力的液体传动,它是以液体为工作体质,进行能量传递和控制的一种传动方式。

本世纪50年代,液压技术迅速由军事工业转向民用工业,在机床、工程机械、压力机械、船泊机械、冶金机械、农业机械及汽车等行业得到了广泛的发展。

60年代以后,随着原子能技术、空间技术、电子技术等的迅速发展,使其应用更为广泛。

液压传动及其控制在某些领域内已占有压倒性的优势。

其特点如下:

（Ⅰ）借助油管的连接可以方便,灵活地布置传动机构,这是比较机械传动而言其优越的地方。

执行元件可以布置地离原动机较远的地方,方位也不受限制,由于液压缸推力很大,又加之极易布置,在工程机械中已得到广泛的应用,不仅操纵方便,而且外观美观大方。

（Ⅱ）液压传动与电力传动和气压传动相比,有重量轻,体积小的突出特点。

如液压泵和液压马达单位功率的重量指标可达到目前发电机和电动机的十分之一,液压类可达到

0.25N/W,发电机和电动机约为0.03N/W,而用于直线往复运动的电动加力缸,单位功率的重量比是液压缸的八十七倍,电动受到磁饱和的限制,单位面积上的切向力不到10bar,而液压力可达到350bar,所以,液压泵和液压马达能容大。

（Ⅲ）可方便的无级调速,调速范围大。

传动中借助阀和变量泵,变量马达,可以实现大的无级调速,这是一般机械传动无法实现的,而液压传动的调速范围比可达到100:

1,柱塞

式液压马达最低稳定转速为1r/min,这也是电力传动很难达到的。

（Ⅳ）液压传动与电力传动相比有慢性小,响应速度高的优点。

（Ⅴ）液压系统可借助安全阀实现过载保护,同时以油为工作介质时,相对运动表面可自动润滑,帮使用寿命长。

（Ⅵ）液压传动可借助各种控制阀,可实现机器运行的自动化,特别是采用电液联合控制后,不但可实现玩高程度的控制过程,而且可以实现遥控。

尽管液压传动系统具有如此独特的优点,但任何事物都不是尽善尽美的,同样,它也是具有一些缺点: