步进式加热炉同步顶升液压控制系统的设计

摘要加热炉是将物料或者工件加热的设备。

在冶金工业中加热炉习惯上指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉。

步进梁式再加热炉是连轧生产线提供钢管再加热所有。

它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子。

步进梁式加热炉设计一种连续式加热炉它是靠专用的步进机构，按照一定的轨迹运动，使炉内钢料一步一步地向前推进。

步进梁式加热炉炉底的结构和传动方式要根据出料的频率和炉子的生产能力决定，它要考虑被加工工件的尺寸参数和工地方面的尺寸大小。

所以必须严格计算其内部参数，保证炉子的生产和安全。

炉底机械采用双轮斜轨机构。

步进梁的升降和平移动作采用液压缸驱动。

加热炉炉床由固定梁和步进梁两部分组成，步进梁由双重轮对的多轴框架支撑，其外侧走轮由液压缸驱动，可以在倾斜轨道上滚动，使步进梁作上升或者下降运动。

上层托轮直接拖住步进梁，而步进梁则由另两个液压缸带动，实现平移运动。

关键词：步进梁式加热炉；步进梁；双轮斜轨式机构；液压传动AbstractHeating furnace is the material or workpiece heating equipment. In the metallurgical industry in the metal to heating habits heated to rolled into the industrial furnace temperature forging. Walking beam type furnace is provided to steel rolling line heating all again. It depend on special stepping machinery to make the work in the furnace stove a mechanized moving.Stepping beam furnace design a continuous reheating furnace of it is to rely on special stepping institutions, according to certain trajectory, making furnace of steel material within step forward.Step reheating furnace bottom structure and driving mode according to the material of the frequency and the production capacity of the stove, it should consider decision by the size of the machining parameters and the site of size. So must strictly calculation its internal parameters, guarantee the production and the stove safety.Furnace bottom machine adopts double inclined rail agencies. The rise and fall of walking beam by hydraulic cylinder for peace movement driven. Heating furnace bed by fixed girders and walking beam two parts, walking beam of by double round multiaxial framework, the lateral go round supported by hydraulic cylinder drive, can tilt orbit in rolling make walking beam rise or fall as sport. The upper roller direct tugged walking beam, and walking beam is driven by two other hydraulic cylinder, realize the shift movement.KeyWords：stepping beam furnace，walking beam，double inclined rail mon rail agencies，hydraulic transmission目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 步进式加热炉 (1)1.1.1 步进式加热炉概述 (1)1.1.2 选题背景 (4)1.1.3 设计目的 (5)1.1.4 设计方案 (7)2 液压系统分析与设计 (9)2.1 运动与负载分析 (9)2.1.1 步进式加热炉原始数据 (9)2.1.2 步进式加热炉工况速度曲线设计 (9)2.1.3 计算稳态工作负载 (11)2.1.4 拟定液压原理图 (12)2.2 液压缸参数及其型号 (13)2.2.1 平移液压缸受力分析 (13)2.2.2 初选平移液压系统工作压力 (14)2.2.3 平移液压缸主要参数及其选取型号 (14)2.2.4 升降液压缸受力分析 (16)2.2.5 初选升降液压系统工作压力 (18)2.2.6 升降液压缸主要参数及其选取型号 (18)2.3 液压泵参数及其型号 (19)2.3.1 平移液压泵工作压力的确定 (19)2.3.2 平移液压泵流量的确定 (19)2.3.3 平移液压泵的选取 (20)2.3.4 升降液压泵工作压力的确定 (20)2.3.5 升降液压泵流量的确定 (20)2.3.6 升降液压泵的选取 (20)2.4 电动机参数及其型号 (21)2.4.1 平移液压系统电动机参数及其型号 (21)2.4.2 升降液压系统电动机参数及其型号 (21)2.5 液压阀件参数及其型号 (22)2.5.1 平移液压系统阀件参数及其型号 (22)2.5.2 升降液压系统阀件参数及其型号 (22)2.6 液压油管道的选择 (22)2.6.1 油管的选用 (22)2.6.2 液压油管管径的确定 (23)2.6.3 液压油管管壁厚的验算 (23)2.7 液压油管道的选择 (24)2.7.1 平移液压系统油箱有效容积 (24)2.7.2 升降液压系统油箱有效容积 (24)3 液压系统性能验算 (25)3.1 液压系统压力损失计算 (25)3.1.1 平移液压系统压力损失 (25)3.1.2 升降液压系统压力损失 (26)3.2 液压系统发热温升计算 (26)3.2.1 平移液压系统发热温升 (27)3.2.2 升降液压系统发热温升 (27)4 液压同步控制系统的设计 (29)4.1 控制系统 (29)4.1.1 电液比例位置控制系统 (29)4.1.2 设计方案 (30)4.1.3 传感器的选择 (30)4.1.4 PLC的选择 (31)4.1.5 控制系统I/O分配 (34)4.1.6 梯形图编程 (35)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (44)附录 (45)1 绪论1.1 步进式加热炉1.1.1 步进式加热炉概述随着西方资本主义社会在18世纪进入工业革命以来，社会的发展进入到了一个全新的速度。

据统计在工业革命以前世界上人均钢铁的使用量是不足5kg。

然而，现在的社会发展到人均钢铁拥有量为418kg。

越来越多的钢结构出现在社会建设中。

所以钢铁一直是现在社会发展的主要材料。

甚至一度到了供不应求的状况。

这样就促使了钢铁产业的迅速壮大。

至2007年，世界钢铁量已经达到了近九亿吨。

但是由于技术有限，加上人们对钢铁的运用越加广泛，出现对钢材更多更新的要求。

所以钢铁的冶炼技术要不断地改良。

1967 年第1 座步进梁式加热炉投产。

中国1979年投产的步进梁式炉长为32.5米，生产能力为每小时270顿。

步进梁式炉比推钢炉具有许多优点，因而成为新建轧钢厂的首选炉型。

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。

北京钢铁设计研究总院近20 年设计投产的40 余座步进炉，已遍及热连轧、型钢、棒线材、带钢、无缝管、开坯、锻压等钢厂以及钢带厂，1994年相继投产的太钢、梅山热连轧厂的步进梁式炉，额定产量分别为180 t/ h 和280 t/ h ，重庆钢铁设计研究院为攀钢1450 热连轧厂设计的步进梁式炉，额定产量为150 t/ h ，也在1992 年投产。

早期加热炉内部是用一种连续式推钢机，它的作用是将钢锭或钢坯依次推入炉内。

在端出料的加热炉中，推钢机可以将加热好的钢坯从加热炉的另一端推出去。

在侧出料的加热炉中，推钢机将钢坯推出至出料位置，再由出钢机将钢锭推出去；现在大多数采用的是步进式移动装置。

步进式加热炉加热温度均匀，加热时间快，产量高，生产灵活性大，必要时可以将炉内坯料排空。

加热时，坯料下表面的水管黑印小，坯料温度均匀，加热的效率也比较高。

加热特殊钢材是，能满足对坯料表面质量（氧化、脱碳、划伤等）的高度要求；加热大型板材时，由于板坯温度均匀，有利于减少轧制时的厚度差。

所以目前步进式炉在热轧板带车间以及中小型轧钢车间都得到了广泛的应用。

从上世纪50年代起由于步进式加热炉移动装置的出现并且日渐成熟，在许多钢板和小型型钢生产中得到了很好的应用。

作为现代冶金行业普遍采用的一种加热炉，他的优点值得我们学习。

步进式加热炉的结构A、炉底结构从炉子的结构看，步进式加热炉分为上加热步进式炉、上下加热步进式炉、双步进梁步进式炉等。

上加热步进式炉顾名思义只有上部有加热装置，固定梁和移动梁是耐热金属制作的，固定炉底是耐火材料砌筑的。

这种炉子基本上没有水冷构件，所以热耗较低。

这种炉子只能单面加热，一般用于较薄钢坯的加热。

与推钢式加热炉一样，为了满足加热大钢坯的需要，步进式炉也逐步发展了下加热的方式，出现了上下加热的步进式加热炉。

这种炉子相当于把推钢式炉的炉底水管改成了固定梁和移动梁。

固定梁和移动梁都是用水冷立管支承的。

梁也由水冷管构成，外面用耐火可塑性包扎，上面有耐热合金的鞍座式滑轨，类似推钢式加热炉的炉底纵水管。

炉底是架空的，可以实现双面加热（步进式炉钢坯与钢坯不是紧靠在一起，中间有空隙，可认为是四面受热）。

下加热一般只能用侧烧嘴，因为立柱挡住了端烧嘴火焰的方向，如果要采用端烧嘴，需要改变立柱的结构型式。

上加热可以用轴向端烧嘴，也可以用侧烧嘴或炉顶烧嘴供热。