现代高速线材生产中的加热炉

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摘要:步进式加热炉替代推钢式加热炉,其中的关键技术之一就是水梁技术的采用。无论是设计阶段还是施工阶段,水梁都是步进式加热炉工程的关键部位。以某钢厂高线工程配套的120吨/小时双蓄热步进式加热炉为例,介绍水梁技术应用过程中的关键控制环节。

关键词:加热炉步进式水梁

一、工程概况

1.炉型:高效蓄热步进梁式加热炉。

2.钢种:普碳钢、优碳钢、低合金钢、优质碳素结构钢、冷镦钢、弹簧钢、焊条钢。

3.产量:120t/h。

4.燃料:转炉煤气,最高低发热值Qd:1500kCal/Nm3;接点压力:压力8 000Pa～10 000Pa。

二、水梁的设计

1.该加热炉纵水梁设有6根固定梁、4根活动梁。可以满足12 000mm单排和6 000mm双排料钢坯规格的装炉要求。

2.水平支撑梁由双根厚壁无缝钢管组成,其断面系数大、刚度好、对钢坯遮蔽小。 支撑梁立柱采用无缝钢管套管式结构,外管采用厚壁无缝钢管,内管采用普通无缝管。 立柱顶部采用鞍座密封,鞍座与纵向支撑梁焊在一起。立柱冷却采用外管进水内管排水。

3.立柱与纵向水平支撑梁采用刚性焊接结构连接。

4.加热炉水梁采用两种不同材质的热滑道,根据不同段的炉温和钢坯温度,两段滑道采用不同合金垫块。低温段采用ZGCr25Ni20Si2耐热合金垫块的半热滑道,垫块高度约70mm;高温段采用ZGCr25Ni3lWNbRE的高温合金垫块的全热滑道,卡固式安装。垫块高度约l00mm。

5.错位梁是水梁进入均热段后错位布置,这样,钢坯在加热段形成的水管黑印进入均热段由于水梁位移而脱离滑道,黑印逐步消失,而钢坯在均热段滑道尚未形成明显的黑印即准备出炉。采用直线滑道的钢坯黑印温差为40℃～50℃,采用错位梁后钢坯黑印温差可减少20℃～30℃。本工程采取步进梁和固定梁均错位的技术。

6.水梁规格。活动梁规格:纵梁,双管ф114x16;单立柱,ф168X16;双立柱,ф114X16。

固定梁规格:纵梁,双管ф114X16;单立柱,ф140X18;双立柱,ф114X16。

.水梁包扎。水平支撑梁和立柱的绝热采用耐火纤维毯和莫来石浇注料双层包扎,以减少散热损失。活动梁立柱在靠近炉底处包扎层减薄,目的是为了减少氧化铁皮落入水封槽,而且还可以减小炉底开洞处的散热损失。

─自流浇注料 60mm

─硅酸铝纤维毯 20mm

总厚度 80mm

三、水梁的制作

1.材料的选择。(1)各种原材料必须有合格证,并按国家标准进行检查,对不符合要求的需进行矫正处理,有明显缺陷又无法修整的材料不得使用。(2)对入厂的材料检查其型号、材质是否与图纸要求相符。(3)采用的钢材应具有质量证明书,并符合设计要求。对材质有疑义时,应按国家现行有关标准规定抽样检查。用于制造水梁立柱的钢管应是同一家生产厂同一批生产的钢管,以防止出现由于管子上的允许公差点不同而引起的管子外径的尺寸变化。钢管的尺寸公差必须符合GB/8162-87和GB/8163-87的较高级精度要求。(4)钢材的表面质量应符合国家现行标准。(5)当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时,其深度不得大于钢材厚度负偏差的一半。(6)钢材表面的锈蚀等级应符合标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》有关规定的A、B、C项。(7)药皮脱落或焊芯生锈的焊条,受潮结块或已熔烧的焊剂以及锈蚀、碰伤的螺栓、螺母不得使用。(8)对入厂的材料,按其规格、类型进行标识。标牌或标签要求字迹清楚并放于明显的位置。(9)三通、弯头为外购件,要检查是否有合格证和材质单。

2.材料的机械加工:(1)水梁立柱必须严格认真地按照图纸给定的尺寸公差和形位公差进行制造施工。制作前要制定好设备制造的程序步骤,以便掌握在焊接操作中出现的各种问题。(2)水梁、立柱用的钢管采用机械锯切的方法进行定尺下料。(3)对于水管和弯头,在进行对接焊前应对焊口处进行机械加工,对需要在施工现场进行对接焊的两个接合口端,应保证达到要求的管壁厚薄公差及剖口要求;在对水管及弯头等部件加工完毕后,必须清除其上面的金属屑,机械加工的部分应涂油保护,焊接时再将油膜擦净。

3.组装。(1)组装要在具有一定长度和足够刚度的平台上进行,以保证各组装部件尺寸外形公差的一致性。(2)应制作组装时用于找平的可复用的模具,模具制作完成后,要认真进行尺寸检查,检查合格后再使用。在上一次模具使用之后,下一次使用之前,对模具应认真的在水平面上进行水平度和尺寸的校验。(3)在进行各部位组装时,应正确使用模具,注意正确的对齐和找平。(4)对要焊接的部位,要认真清理干净,除去油污。(5)水梁很重,容易变形和损坏,组装好后要做上标记,尽可能防止变形,管件的对焊依照模具进行,如水梁焊后变形量大于设计要求,要对焊接好的水梁进行矫直。(6)经组装核查后,不同的对焊焊接可以成批进行。

4.焊接:(1)担任水梁及立柱焊接工作的人员必须是具有锅炉压力容器的持证焊工并且具有水平转动管对焊、水平固定管对接、垂直固定管对接等项目的合格资格。(2)在压力部件接合面进行任何焊接操作之前,必须进行焊接工艺的技术鉴定。(3)认真擦去坡口保护油膜,保证破口干净无锈迹;(4)所采用的焊条应为碱性焊条,材质与母体金属相适应;(5)所有焊缝尺寸要严格按图施工;(6)焊接要在温度适宜,能防风防雨的场所进行,几乎所有的焊口都很深,所以必须进行连续的多道次焊接,在焊一道时,要全部采用氩弧焊,第二道焊用于正常支撑其他道次的焊料,随后的焊接道次可采用直径Ф3.2mm和Ф4.0mm的焊条焊接。在每焊一道次之后,要将焊渣清除干净,并对焊缝认真打磨,以消除焊渣痕迹和堆焊不均而造成的不平整。进行最后一道焊时,要注意均匀,表面整齐,无凹凸现象,与组合件母体金属相比较,其焊缝超厚量应保证均匀,如果对接焊缝外边出现了凸边,应将其磨掉,直至磨到与纵向两面对齐为止。(7)水梁上的卡块与水管间焊接选用E0-19-10Nb-16焊条;(8)ZGCr25Ni20Si垫块与水管间焊接要选用E2-26-21-16焊条。(9)焊条在使用前必须要将焊条较长时间的放在烘烤箱内烘烤,以便防潮。(10)水梁双管间连接方钢两端头留出5mm不焊,并各有30mm过渡区。(11)垫块和水梁焊接时垫块两端各留出5mm不焊。垫块要求应符合YB/T018-92的有关规定。(12)如果管件焊后变形量超过要求,可采用“收缩性加热”的方法进行矫直。(13)锚固钉的配置应严格按图纸中的要求进行。焊接时,要用A302或A307焊条,距钢管接头至少留150mm的空位,水梁立柱结合处及位于该处200mm的区域内应到现场在焊锚固钉。要做好防止锚固钉在运输过程中被压弯或歪斜的相应措施。

参考文献:

[1]薛孔庆.步进梁式加热炉技术条件[M].北京:中华人民共和国冶金工业部出版社,1992:1-5.

[2]金树达.材料力学[M].北京:冶金工业出版社,1996.