再加熱爐的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　序言</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)，它是一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一種理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練踏實(shí)我們完成本專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是我們綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論基本知識(shí)與基本技能去解決專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。這對(duì)學(xué)生即將從事的有關(guān)技術(shù)工作和未來(lái)事業(yè)的開(kāi)拓有一定意義。&l

2、t;/p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的：</p><p>　　1 培養(yǎng)我們綜合分析和解決本專(zhuān)業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)過(guò)的知識(shí)。</p><p>　　2培養(yǎng)我們樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維。掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序，規(guī)范和方法。</p><p>　　3 培養(yǎng)我們正確使用技術(shù)資料，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)手冊(cè)，圖冊(cè)等工具書(shū)進(jìn)

3、行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理。編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。</p><p>　　4 培養(yǎng)我們進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。</p><p>　　5 就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練。叢中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。</p>

4、;<p>　　由于個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處。懇切各位老師給予指導(dǎo)。</p><p><b>　　課題簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　步進(jìn)梁式再加熱爐是為連軋生產(chǎn)線提供鋼管再加熱在線?；ㄒ环N熱處理方式）所用。它是依靠專(zhuān)用的步進(jìn)機(jī)械使工件在爐內(nèi)移動(dòng)的一種機(jī)

5、械化爐。</p><p>　　步進(jìn)爐底的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式要根據(jù)出料的頻率和爐子的生產(chǎn)能力決定，它不僅要考慮爐內(nèi)的溫度、還要考慮被加工工件的尺寸參數(shù)和工地方面的實(shí)用性。所以必須嚴(yán)格計(jì)算其內(nèi)部參數(shù)，保證爐子的生產(chǎn)和安全。</p><p>　　爐底機(jī)械采用雙輪斜軌式機(jī)構(gòu)。步進(jìn)梁的升降和平移動(dòng)作采用液壓缸驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)梁支柱穿爐底的孔洞采用干式“拖板”密封。裝出料端設(shè)有撥料機(jī)，固定梁最末一個(gè)料位檢測(cè)有料

6、后，出料撥料機(jī)上升將鋼管拖起后，出料撥桿立即下降將鋼管撥送到出料懸臂軌道上，使鋼管能夠馬上出爐，出料周期最快20s,可以滿足125根/h的操作頻率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：步進(jìn)梁式再加熱爐 步進(jìn)梁 雙輪斜軌式機(jī)構(gòu) 有效爐底長(zhǎng)度</p><p><b>　　梁距 齒距</b></p><p>　　在生產(chǎn)中，利用燃料產(chǎn)生

7、的熱量，或者將電能轉(zhuǎn)化成熱量對(duì)工件或物料進(jìn)行加熱的設(shè)備，稱(chēng)為工業(yè)爐。鍋爐也是工業(yè)爐的一種，機(jī)械工業(yè)應(yīng)用的工業(yè)爐有多種類(lèi)型，在鑄造車(chē)間有熔煉金屬的平爐、沖天爐、感應(yīng)爐、電阻爐、真空爐等；在 鍛壓車(chē)間有對(duì)鋼錠或鋼坯進(jìn)行煅前加熱的各種加熱爐和消除應(yīng)力的熱處理爐；在熱處理車(chē)間，有改善工件力學(xué)性能的各種退火、正火、淬火和回火的熱處理爐；在焊接車(chē)間有壓制前的鋼板加熱爐和焊后熱處理爐；在粉末冶金車(chē)間還有燒結(jié)金屬的加熱爐等。</p>&

8、lt;p>　　步進(jìn)梁式再加熱爐是為連軋生產(chǎn)線提供鋼管再加熱在線?；ㄒ环N熱處理方式）所用。它是依靠專(zhuān)用的步進(jìn)機(jī)械使工件在爐內(nèi)移動(dòng)的一種機(jī)械化爐。</p><p><b>　　參數(shù)：</b></p><p>　　1、再加熱爐加熱鋼管規(guī)格及產(chǎn)量：</p><p>　　外徑：148 mm、164 mm 、256 mm 、281mm</p&

9、gt;<p>　　壁厚： 4.5——25/32 mm</p><p>　　長(zhǎng)度： 8000——32000mm</p><p>　　產(chǎn)量： 125t/h </p><p>　　1.2最高爐溫： 1050℃</p><p>　　1.21鋼管入爐溫度：720℃——870℃</p><p>　

10、　1.22鋼管出爐溫度：900℃——950℃</p><p>　　1.3爐型和爐子的基本尺寸</p><p>　　爐型： 步進(jìn)梁式爐</p><p>　　裝出料軌道中心距：16000mm</p><p>　　爐子內(nèi)長(zhǎng)： 15300mm</p><p>　　爐子內(nèi)寬： 34

11、000 mm</p><p>　　有效爐底面積： 約542m</p><p>　　固定梁頂面標(biāo)高： +6644</p><p><b>　　1.4爐型概述</b></p><p>　　爐子從裝料至出料沿爐長(zhǎng)方向分為爐子預(yù)熱段，加熱段和均熱段。裝料端爐頂壓底，以防止入爐鋼管驟然受到強(qiáng)大熱沖擊產(chǎn)生變形。</p&

12、gt;<p>　　提高加熱傳熱效率和保證鋼管加熱的均勻是爐子結(jié)構(gòu)與燒嘴選型合理配</p><p>　　置的前提。設(shè)計(jì)以天然氣為燃料，步進(jìn)梁式再加熱爐加熱段和均熱段的供熱全部采用端部亞高速燒嘴，其優(yōu)點(diǎn)是傳熱效率高，溫度分布均勻：同時(shí)加熱段和均熱段沿爐寬方向，分別分為4個(gè)溫度控制段，以保證鋼管長(zhǎng)度方向的溫度均勻性。</p><p>　　鋼管再加熱是用耐熱鑄剛梁支托鋼管的步進(jìn)梁式爐

13、?；顒?dòng)梁和固定梁的頂面是帶弧型的齒型，使鋼管在爐內(nèi)等間距放置。在每一次步進(jìn)時(shí)鋼管都能轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，從而保證鋼管的加熱溫度更加均勻并防止鋼管在爐內(nèi)彎曲變形。步進(jìn)梁用支柱支撐高出爐底，使?fàn)t氣能?chē)@鋼管形成良好循環(huán)，均勻加熱。</p><p>　　鋼管再加熱爐采用爐內(nèi)懸臂輥道側(cè)進(jìn)料和側(cè)出料；爐內(nèi)懸臂輥道由交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)和調(diào)速，并與爐外輥道速度相匹配。</p><p>　　路底機(jī)械采用雙輪斜軌式

14、機(jī)構(gòu)。步進(jìn)梁的升降和平移動(dòng)作采用液壓缸驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)梁支柱穿爐底的孔洞采用干式“拖板”密封。裝出料端社、設(shè)有撥料機(jī)，固定梁最末一個(gè)料位檢測(cè)有料后，出料撥料機(jī)上升將鋼管拖起后，出料撥桿立即下降將鋼管撥送到出料懸臂軌道上，使鋼管能夠馬上出爐，出料周期最快20s,可以滿足125根/h的操作頻率。</p><p>　　所有爐子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)均采用PLC自動(dòng)控制，裝出料端都設(shè)有工業(yè)電視，用于監(jiān)視爐內(nèi)鋼管裝，出料的操作。</p

15、><p>　　爐區(qū)的主要設(shè)備有：爐內(nèi)裝料懸臂軌道、裝料撥料機(jī)、爐內(nèi)緩沖擋板、步進(jìn)梁式加熱爐本體、爐內(nèi)出料懸臂輥道、出料撥料機(jī)、以及煤氣管道和助燃空氣管道系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)以及爐區(qū)操作平臺(tái)等。</p><p>　　再加熱路分八段溫度與燃燒控制，即：均熱段一、均熱段二、均熱段三、均熱段四、熱段一、加熱段二、加熱段三、加熱段四。每個(gè)溫度控制段均配備8支亞高速天然氣燒嘴進(jìn)行供熱。</p&

16、gt;<p>　　二、再加熱爐機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì) </p><p>　　2.1再加熱爐技術(shù)性能</p><p>　　2.1步進(jìn)梁式加熱爐底方案設(shè)計(jì)：</p><p>　　步進(jìn)式爐是依靠專(zhuān)用的步進(jìn)機(jī)械使工件在爐內(nèi)移動(dòng)的一種機(jī)械化爐。該爐內(nèi)機(jī)械傳動(dòng)有多種方式，如：</p><p>　　齒條式、鏈條牽引式——因?yàn)闋t子下方粉塵較大，影響傳動(dòng)因

17、數(shù)，不宜使用。 </p><p>　　摩擦推桿式——摩擦系數(shù)較大，使用壽命相比之下較低。</p><p>　　機(jī)械杠桿托升機(jī)構(gòu)——受力較大，所需要支撐力也較大，比較瑣煩。</p><p>　　四桿機(jī)構(gòu)升降式——由于該步進(jìn)機(jī)構(gòu)處于梁式再加熱爐的下方，所用空間有限，而機(jī)械能控制的四桿機(jī)構(gòu)需較大的空間，而且當(dāng)需要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)時(shí)較為困難。 </p>&l

18、t;p>　　但考慮到功率損耗和設(shè)備的使用周期，故：步進(jìn)爐的步進(jìn)機(jī)械傳動(dòng)方式采用液壓傳動(dòng)和雙輪斜軌機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)有兩層框架（升降框架和水平框架），升降和水平運(yùn)動(dòng)都要設(shè)有定心裝置，用以保證使?fàn)t底步進(jìn)機(jī)械沿爐子中心線正常運(yùn)行，減少鋼管在爐內(nèi)的跑偏，使鋼管被順利的輸送到出料端據(jù)資料顯示它的運(yùn)行的可靠性高，安裝調(diào)試方便，利于設(shè)備維修。升降定心裝置應(yīng)安裝于升降框架和爐基礎(chǔ)上，水平定心裝置安裝于升降框架和水平框架上。</p>&

19、lt;p>　　2.2爐子主要尺寸計(jì)算</p><p><b>　　有效爐底長(zhǎng)度</b></p><p>　　有效爐底長(zhǎng)度是指爐子總長(zhǎng)度中工件在爐內(nèi)受熱的一段長(zhǎng)度。裝料端用懸臂輥由爐側(cè)裝入，以輥道中心線為起點(diǎn)。出料端用懸臂輥由爐側(cè)出料，以輥道中心線為終點(diǎn)。</p><p>　　計(jì)入工件間隔后，有效爐底長(zhǎng)度為：</p><

20、p><b>　　L=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=15998.5ｍｍ</p><p>　　式中K——修正系數(shù)；修正系數(shù)K包括爐型系數(shù)C1，鋼種系數(shù)C2，形狀系數(shù)C3，燃料系數(shù)C4。根據(jù)《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：C1=1.0，C2=0.7，C3=1.0，C4=1.0。</p&

21、gt;<p>　　G——要求達(dá)到的爐子生產(chǎn)能力</p><p><b>　　s——工件直徑</b></p><p><b>　　b——工件寬度</b></p><p><b>　　e——工件間隔</b></p><p><b>　　L——工件長(zhǎng)度<

22、/b></p><p><b>　　f——工件截面積</b></p><p><b>　　n——裝料列數(shù)</b></p><p>　　7.85——合金鋼的密度</p><p>　　1.10——安全系數(shù)</p><p>　　最終有效爐底長(zhǎng)度還要取決于節(jié)能的觀點(diǎn)和裝出料機(jī)的

23、操作節(jié)奏以及步進(jìn)機(jī)械的輸送能力協(xié)調(diào)，根據(jù)該爐設(shè)計(jì)要求根據(jù)設(shè)計(jì)要求，出料滾道中心距即為有效爐底長(zhǎng)度。</p><p>　　有效爐長(zhǎng)L=16000ｍｍ</p><p>　　爐底寬度根據(jù)爐底長(zhǎng)度L和工件在爐內(nèi)的列數(shù)N決定，工件兩端之間和工件端頭與側(cè)墻之間的距離取0.2～0.5ｍｍ，當(dāng)爐底特別長(zhǎng)時(shí)，考慮到工件在運(yùn)行中的跑偏量爐寬應(yīng)適應(yīng)放大。確定爐寬時(shí)應(yīng)計(jì)入步進(jìn)爐底和固定爐底之間的間隙，間隙過(guò)小，會(huì)

24、產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，過(guò)大時(shí)容易損失爐內(nèi)熱量和使?fàn)t底金屬件產(chǎn)生彎曲變形。</p><p><b>　　梁距和齒距的確定：</b></p><p>　　步進(jìn)爐底的數(shù)量和寬度、固定爐底的寬度、工件的懸臂長(zhǎng)度、厚度及其加工溫度有關(guān)。懸臂過(guò)長(zhǎng)或支點(diǎn)距離過(guò)大，工件下垂到超過(guò)爐底升降行程時(shí)就會(huì)碰到爐底而發(fā)生故障。查《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：工件允許的懸臂長(zhǎng)度是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，250mm

25、5;250mm的合金鋼懸臂長(zhǎng)度取1800mm,然而當(dāng)加熱溫度超過(guò)1000℃時(shí)，結(jié)果因下垂過(guò)多而無(wú)法生產(chǎn)，當(dāng)懸臂長(zhǎng)度為1200mm時(shí)可以正常生產(chǎn)。實(shí)踐證明：不同的被加工材料在爐子中所處的梁距是不相同的，低合金鋼與合金鋼在爐中被加熱時(shí)，梁距（活動(dòng)梁與活動(dòng)梁之間的距離或固定梁與固定梁之間的跨距），根據(jù)«工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)»得:</p><p>　　跨距B的計(jì)算公式為:</p><p&

26、gt;　　B=（1.5～1.76）l</p><p><b>　　=1.5×1200</b></p><p><b>　　=1800mm</b></p><p>　　式中 l——為懸臂長(zhǎng)度，</p><p>　　步進(jìn)梁安裝在爐底下部的整體框架上，由步進(jìn)機(jī)構(gòu)使之運(yùn)動(dòng)。固定梁則被固定在爐底鋼

27、結(jié)構(gòu)上，梁的頂面是根據(jù)加熱圓鋼的規(guī)格]裝爐量做出齒形凸槽，</p><p><b>　　梁數(shù)：</b></p><p>　　N=34000/1800=18.9（排）</p><p>　　通過(guò)實(shí)踐和理論方面驗(yàn)證，考慮到工地的實(shí)際情況和爐子的設(shè)計(jì)寬度，</p><p>　　將爐內(nèi)梁數(shù)設(shè)為十九排較為合適。</p>

28、<p>　　在此取梁距1720ｍｍ，根據(jù)工地的實(shí)際大小，和爐子的具體尺寸。 </p><p>　　齒距通常是工件外徑的1.3～2.0倍，步距則比齒距小20～50ｍｍ。行程約為200ｍｍ，周期時(shí)間為15～30s，只有這樣才可保證與爐子裝料機(jī)構(gòu)相匹配以保證爐子的生產(chǎn)能力。查《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》，通過(guò)對(duì)此爐子的設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　因此，取被加工圓鋼的最大直徑為：281ｍｍ，

29、由于被加工件時(shí)普通鋼材，取1.3為參數(shù)。</p><p><b>　　故齒距為：</b></p><p>　　281×1.3=265.3ｍｍ</p><p>　　因?yàn)殇摬臑槠胀ㄤ摬模摬脑诒患庸み^(guò)程中會(huì)會(huì)剝落外部雜質(zhì)，導(dǎo)致圓鋼外徑減小，加之圓整，所以:</p><p>　　齒距取350ｍｍ為宜</p&g

30、t;<p>　　可以保證爐子正常工作。步距則比齒距小20～50ｍｍ，這樣設(shè)計(jì)是由于能讓圓鋼更好的全面地受熱，保證再加熱爐的生產(chǎn)質(zhì)量。</p><p>　　因此根據(jù)參考資料和工地實(shí)際情況取步距為310ｍｍ，查手冊(cè)，再加熱爐的步距即本加熱爐的活動(dòng)梁的平移距離.</p><p>　　故此該加熱爐的水平行程為310ｍｍ，其差值40mmm，為鋼管在齒形槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的距離。</p>

31、;<p>　　活動(dòng)梁支柱穿過(guò)爐底的孔洞應(yīng)采用雙層“托板”密封，這樣第一保證了爐內(nèi)溫度不會(huì)有較大量的外泄損失，其二，可以保證爐內(nèi)被加工圓鋼所脫落的雜質(zhì)能順利的完全的被清除出爐外。下層托板用1Cr18Ni9鋼板襯以耐火隔熱澆注料制成，爐內(nèi)托板用耐熱鑄鋼制作。</p><p>　　在加熱過(guò)程中，步進(jìn)機(jī)構(gòu)的每一步運(yùn)動(dòng)都是由步進(jìn)梁的升降（或平移）運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)的。步進(jìn)梁的運(yùn)動(dòng)可以有多種機(jī)械或液壓機(jī)構(gòu)帶動(dòng)或控制它，