DOI: 10.3969/j . i ss n. 1002-1639.2014.06.011
唐龙伟
(重庆赛迪工业炉有限公司，重庆 400013)
摘要： 以某钢厂加热炉建设为背景，从平面布置、设备结构及动作时序入手，对带有装钢机和出钢机的线棒材加热炉的设计要点 进行了介绍，为类似项目的设计提供参考。 关键词： 线棒材加热炉；装钢机；出钢机；平面布置；设备结构；动作时序 中图分类号： TG155.1
文献标志码： A
文章编号： 1002-1639(2014)06-0042-03
The Design Thinking on Wire & Rod Reheating Furnac e with Charging & Discharging M achine
TANG L ongw e i
(CISDI I ndustr i a l Furnace Co. Ltd., Chongqing 400013， China )
A bstract: I ntroduc es the key points of de s i gning w i r e & rod r e he a t i ng f urnac e with charg i ng & di s charg i ng machine in one s t ee l pl a nt ， s uch as l a yout ， structures of equipment and a ct i on t i m e se quenc e ，i n order to prov i de the s i m il a r i t e m s with r e f e r e nc e de s i gn.
Key words: w i r e & rod r e he a t i ng f urnac e ；charg i ng m a chine ；di s charg i ng machine ；plane l a yout ；s tructur es of e quipm e nt ；a ct i on t i m e se quenc e
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加热炉是轧钢厂的关键热工设备，其工作状况
的好坏直接影响整条生产线的产能及产品质量[1-2]。 随着钢铁企业生产管理水平的不断提高，不仅要求 加热炉具有较高的自动化控制水平，而且对加热炉 生产故障排除效率等方面也提出了更高要求。在传 统线棒材加热炉的设备基础上，通过增加装钢机和 出钢机来帮助预判和故障处理，即可避免损坏设备 及炉体耐火材料，提高故障排除效率，满足现代化 轧钢厂的生产要求。
以某钢厂线棒材加热炉建设为背景，通过对比分 析与传统线棒材加热炉的区别，着重介绍了带有装钢
机和出钢机的线棒材加热炉的设计要点。
表 1 加热炉主要设计条件参数表
项 目
参 数
钢 坯 断 面 尺 寸 /mm ×mm
钢 坯 长 度 /mm 装 炉 温 度 /℃ 出 炉 温 度 /℃ 燃 料 种 类
widevine燃 料 热 值(标 准)/k J ·m －3
装 钢 机
130×130～180×180
10 000、12 000 冷 装 ：20 950～1 150
混 合 煤 气
7 524
4根 料 杆 ，液
压 升 降 、液 压 平 移 6 根 料 杆 ，
液 压 升 降 、 液 压 平 移 ， 其 中 4 根
带 气 动 探 头 出 钢 机
传统线棒材加热炉存在的问题医用拉链
2 线棒材生产线钢坯断面 尺寸小，一般在 (100 mm ×100 mm)～(200 mm ×200 mm)，钢坯质量轻，加 热炉一般采用辊道侧进、辊道侧出的经典炉型。传统 线棒材加热炉一般在装料端设有炉内装料辊道、定位 推钢机、缓冲挡板，在出料端设有炉内出料辊道。在 这种设备配置情况下，一般能够满足加热炉正常生 产，不足之处是在事故状态下，如其他原因造成炉内 钢坯出现严重跑偏或钢坯两端严重下挠时，由于现有 设备配置不能帮助预判和处理故障，因此容易损坏设
备及炉体耐火材料，且故障的处理也只有通过人工手 动排除，不但工作环境恶劣，且效率较低。另外，传 统加热炉受正向出钢和事故反向退坯的工艺制度限
开幅机
设计条件
某钢厂新建一条盘卷 / 线材组合生产线，年生产 能力为 60 万 t 。生产的主要钢种有特殊合金钢、优质
碳素结构钢、冷镦钢、冷锻钢、弹簧钢、轴承钢、易 切削钢等。
加热炉主要设计条件参数参见表 1。
1 —————————————————
收稿日期：2014-07-21；
修回日期：2014-07-31
作者简介：唐龙伟(1981—)，男，本科，工程师，从事轧钢加
热炉的设计及研究工作.
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制，加热炉有效炉长、钢坯规格以及步进梁步距之间
必须紧密配合，当钢坯断面规格较多时，加热炉利用 率将受到很大影响。 端占据了不少的平台空间，与传统的线棒材加热炉相 比，设备布置更加复杂，设计时需考虑如下要点。
1) 装、出料杆布置间距 首先，装、出料杆的间距必须保证所有钢坯装、 出炉安全；其次，装、出料杆需与装、出料辊道保持 合理的间距，确保辊道密封装置与装、出料杆密封装 置之间互不干涉，并便于检修维护；再次，装、出料 杆需与炉内水梁保持安全距离，防止因装、出料杆摆 动而剐蹭水梁。
2) 预留辊道检修空间 炉内辊道运行一段时间后需退出炉外进行检修和
维护，装、出钢机布置时需预留足够的空间用于辊道 检修时的拆卸、安装及吊运。
3) 统一规划装、出料侧介质管线及附属设施布置
装、出料端有大量介质管线、电缆及附属设备， 有静止的，也有运动的。要求设计时对这部分设施 的安装位置进行统一规划，以不妨碍设备运行和操 作维护。
设计难点及思考
在加热炉设计时，因钢坯断面规格范围广，加上 业主要求加热炉能够自动对炉内钢坯跑偏等事故进行 预判和自动处理，因此，在传统线棒材加热炉的炉型 结构及设备配置基础上，将装料端定位推钢机改为装 钢机，在出料端增设出钢机。因新增设备对原有加热 炉的平面布置、设备及动作时序等均有较大的影响， 给加热炉的设计带来较大困难。 3 平面布置
与传统线棒材轧线一样，本项目轧线也采用高架 式，高架平台标高为＋5 m ，加热炉装、出料端设备 均布置在该层平台上，平面布置简图参见图 1。
3.1 3.2 设备动作时序及联锁关系
由于采用装、出钢机，加热炉各设备的动作时序 也比传统加热炉更为复杂，下面分别介绍两种加热炉 的设备动作时序，用以比较两者的差别。
1) 传统加热炉的设备动作时序 传统加
热炉的设备动作时序参见表 2。 2) 带有装、出钢机的加热炉设备动作时序
图 1 加热炉装出料端平面布置简图
从图 1 可以看出，装、出钢机在加热炉装、出料
表 2 传统加热炉的设备动作时序
动
作 步 骤 设 备 动 作
备 注
一 、装 钢 阶 段
1 2 3
二 、钢坯在炉内的输送
1
三 、出 钢 阶 段
钢坯在炉内装料辊道上完成布 料
定位推钢机前进 ，将钢坯推正并定 位
定位推钢机后退回原 位
入炉过程相同 ，此 处 不 做 叙 述
将钢坯在辊道上推正或者直接将钢坯推至固定梁布料位
装钢完成
步进梁进行步进循环 ，将钢坯送往出料 端 推钢机退回原位 ，步进梁开始从后下位上升
当轧线要钢信号到达后 ，步 进 梁 启 动 ，将钢坯送至出料辊道
步进梁前下位信号到达后 ，出 料 辊 道 启 动 ，将钢坯送往轧 线
1
2
出钢完成
带有装、出钢机的加热炉设备动作时序参见表 3。 从表 2、表 3 可以看出，两者的区别主要在装料阶
段和出料阶段，带有装、出钢机的加热炉设备动作时序 比传统加热炉更为复杂。为确保设备运行安全，装钢 机、炉内装料辊道、步进梁、出钢机、炉内出料辊道 必须进行安全联锁。各设备的安全联锁关系参见表 4。 区别。
从表 2 可以看出，传统加热炉出料时是利用步 进梁将钢坯直接放在出料辊道上，这就要求钢坯的 初始布料位置与出料辊道中心线的距离必须为步进 梁步距的整数倍。同时，当加热炉返坯时，步进梁 也必须能将钢坯直接返回到装料辊道上。所以传统 加热炉设计时，装出料辊道中心线距离基本为步进 梁步距的整数倍。
由于工艺要求和设备限制，传统加热炉能同时适
装料位置与步进梁端部位置确定
带有装、出钢机的加热炉钢坯装料位置、步进梁 端部结构、装出料辊道中心距离与传统加热炉有明显
pm2.5治理3.3
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表 3 带有装、出钢机的加热炉设备动作时序
动
作 步 骤 设 备 动 作
备 注
一 、装 钢 阶 段
1 2 3 4 5 6 7
钢坯在炉内装料辊道上完成布 料
装料杆低位前进 ，将钢坯在装料辊道上推正
装料杆低位后退一定距 离 装料杆上升将钢坯托起 装料杆高位前进 ，将钢坯送至布料位 装 料 杆 下 降 ，将钢坯放在固定梁上并继续下降
装料杆低位后退回原点
入炉过程相同 ，此 处 不 做 叙 述
一般 30～50 mm
二 、钢坯在炉内的输送
步进梁进行步进循环 ，将钢坯送往出料 端 装料杆前下位信号到达后 ，步进梁开始从后下位上升
罗口袜
1
三 、出 钢 阶 段
1 2 钢坯到达出料位且轧线要钢信号到达
出料杆与气动探头一起低位前 进 探头位于出料杆上方
判断钢坯是否满足出钢要求 ，若 满 足 ，则计算出钢机行程 ； 若 不 满 足 ，则 报 警 ，提 示 人 工 确 认 ，出钢机停止出钢动作
气动探头接触到钢坯后并迅速缩回
3 出料杆继续低位前进至托钢位
出 料 杆 上 升 ，将 钢 坯 托 起 出料杆高位后退至出料辊道上方 出 料 杆 下 降 ，将钢坯放在出料辊道上
出料杆继续下降至低位
出 料 辊 道 运 转 ，将钢坯送往轧线 ，同时出钢机低位后退回原点
4 5 6 7 8
9
与返料，减少了步进梁与辊道的联锁限制。在步进周
期一定的情况下，可以缩短钢坯的出钢周期。炉内辊 道、步进梁的布置简图参见图 2。
表 4 设备的安全联锁关系
序
号 设 备 动 作 名 称
设 备 动 作 条 件 装 料 辊 道上没有钢坯或者
钢坯按要求定位完成 固定梁上有装钢空位 步进梁处于下位或原点 装料杆前进的启动条件
1 装料杆上位前进布料条件
2 装 料 杆 处于下位或者下位 后 退 状 态 出 钢 位 空 位
出钢机处于下后退位置 轧线要钢信号到达 钢坯已到达出料位
探 头 测 得钢坯位置满足自
动 出 钢 要 求
3 步进梁后位上升的条件
加热平台4 步进梁上位前进的条件 图 2 炉内辊道、
步进梁的布置简图 出料杆启动前进的条件
5 图 2 中各参数代表的含义如下：L ：装出料辊道
中心线距离；A ：钢坯装料位置距装料辊道中心线距 离；B ：钢坯出料位置距出料辊道中心线距离；C ： 钢坯的布料间距或者步进梁的步距；W ：钢坯的断面 尺寸；n ：步数(为整数)；d ：相邻钢坯间的距离。 从图 2 可以看出，带有装、出钢机的线棒材加热 炉可根据钢坯的断面规格，确定好钢坯的布料间距 “C ”后，通过试算步数 “n ”，求出钢坯的装料位置 “A ”和出料位置 “B ”的取值范围，然后综合不同断 面尺寸的钢坯装料位置和出料位置，即可确定步进梁 端部的合适位置。
（下转至第47页）
出料杆前进至出钢位的条件
6 出 料 辊 道上没有钢坯且辊 道处于停止状态
出料杆在上位后退的条件
7
8 出料杆在后上位下降的条 件 出料辊道处于停止状态
应炉长和坯料规格的步距选择比较有限，当钢坯断面
规格较多时，生产时存在一些小断面坯料采用大断面 坯料的布料间距，使得加热炉利用率大大降低。 从表 3 可以看出，带有装、出钢机加热炉的装料 和取料是利用装、出钢机来完成的，装料位置可调， 对加热炉步距依赖较小，同时步进梁也不用考虑出料
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(2) 工件提升高度(距炉内鞍座表面)/mm ：250； (3) 托臂升降行程 /mm ：400； (4) 托臂升降速度 /m ·min －1：0～6； (5) 小车速度 /m ·min －1：0～20； (6) 小车行程 /m ：6； (7) 大车速度 /m ·min －1：0～40； (8) 大车行程 /m ：50。
结 论
3 (1) 室式加热炉下部采用高速烧嘴，上部采用平 焰烧嘴供热方式有效保证了炉内板坯双面加热；采用
脉冲＋比例复合控制方式，实现高低温兼顾，并强化 炉内高温辐射，保证炉内温度均匀性；进行精细化控 制，以改善板坯长度方向上的温度控制与调节，减少 板坯长度方向及断面温差，提高产品加热质量。 (2) 室式加热炉支撑鞍座的独特双层结构形式， 为板坯在炉内支撑加热提供可靠保证。
(3) 移动式装料出料机大、小车多重保障以及托 臂的独特设计，为多工位高精度定位、抗频繁高温辐 射、可靠运行提供了保障。
(4) 特厚板坯外部机械化加热生产线为国内第一 次提出的大型连续式特厚板坯加热生产线，它的研制 填补了国内多品种、多规格特厚板坯连续生产加热的 空白。该生产线的投产运行，将从产量和质量方面为 企业在钢铁产能过剩的大环境和激烈的市场竞争中提 供强有力的保证。特厚板坯加热生产线的研制对促进 特厚板开发和生产具有重要意义。
图 3 移动式装料出料机 3D 图
为保证装出料机精确定位和平稳可靠运行，采取
以下关键技术：
(1)大、小车行走采用钝齿轮销齿条传动方式和 液压马达＋减速机驱动方式；
(2)大、小车运行速度按照重载－低速，空载－ 高速的原理，确保设备运行平稳可靠；
(3)采用旋转编码器＋接近开关的方式实现多工 位可靠、准确启停；
(4)大、小车设靠轮装置，限制大、小车行走过 程中的摆动，实现高精度定位；
(5)装料出料机托臂采用复合结构形式，并在托 臂尾部用长轴连接，减少运动过程中的抖动。
参考文献：
[1] 杨薇萍. 宽厚板坯加热炉的特点与炉型选择[J ]. 宽厚板，
2000，6(5)：1-4.
[2] 中国金属学会轧钢分会中学术委员会.中国中厚板轧制技术
与装备[M].北京：冶金工业出版社，2009.
（上接第44页）
护方便。
结 语
4 基于上述研究及分析，带有装钢机和出钢机的线 棒材加热炉在设计时，应着重从平面布置、设备结构 及动作时序入手，处理好装钢机、炉内装料辊道、步 进梁、炉内出料辊道、出钢机及其附属设备间的相互 关系，以确保加热炉各设备运行平稳、可靠，检修维
参考文献：
[1] 钢铁厂工业炉设计参考资料编写组.钢铁厂工业炉设计参考
资料[M].北京：冶金工业出版社，1979.
[2] 王秉铨. 工业炉设计手册[M]. 2 版. 北京：机械工业出版社，
1996.
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