硅钢环形炉机械设备安装与调试

硅钢环形炉机械设备安装与调试
1.前言
硅钢高温退火环形加热炉是在美国直通式隧道退火炉的基础上改进演化的产品，其炉型与原有电热罩式炉相比具有较多优点：实行连续化大批量生产，产品质量的稳定性得以提高；降低单位吨钢能耗约2/3；采用高智能控制，在线操作人员显著减少；操作环境大为改善，日常维修工作量明显下降等。

是目前国际上在此领域具有最先进生产工艺的炉型。

环形炉设备按圆形布置，相互之间的连锁关系复杂，在安装与调试中均存在独特之处。

笔者通过4座硅钢环形炉工程的实践检验，对大型硅钢环形炉设备安装与调试工艺有些浅薄的理解。

2.大型环形炉特点
环形炉主要工艺设备为圆形布置，安装标高多有变化，设计以极坐标形式（θ、R即角度、半径）作为控制设备安装定位找正的基准。

必须快速准确地实施设备的精确定位，同时将极坐标转换为直角坐标，准确传递测量数据控制设备安装的精度。

设备连锁关系复杂，安装与调试操作需有机结合，使环形炉工艺设备快速、准确安装到位与调试合格，满足环形炉工艺设计要求。

3．工艺流程及操作要点
3.1 主要设备安装工艺流程见图3.1
图3.1工艺流程图
3.2操作要点
3.2.1基础验收、测量放线
普通设备基础验收、测量放线主要是根据业主提供的控制网、土建施工的中交资料以及设备的安装要求等数据，放出其纵、横中心线，并埋设永久性中心标板和标高基准点。

由于环形炉基础呈圆形布置，应首先通过测量找出基础圆心，此圆心为环形布置设备的安装依据。

根据有关资料通过测量放出正交的十字轴线，其交点即为圆心。

相关设备安装的基准线则通过圆心测量其半径、角度加以
确定。

在圆心处埋设永久性基准点。

测量采用全站仪，同时配以计算机辅助放线，简化测量操作，提高测量精度。

为保证测量不受施工影响，在基础中心部位设置用型钢焊接的专用操作平台。

测量放线控制要点：
1）炉门、台车驱动装置安装部位均应埋设永久基准点（具体布置根据设计详图确定）；
2）应注意环形炉炉膛中径与台车中径的区别。

设计已考虑烘炉时的炉体膨胀，因此冷态时炉膛中径要比台车中径大一个膨胀量，两者切不可混淆。

炉门中径基准点应与炉膛中径重合。

3）视线被厂房立柱挡住的局部地方可通过间接测量，利用计算或计算机模拟放样等方法确定定位。

具体案例见图5.2.1。

圆心
图3.2.1测量转换定位示意图
假设B点被厂房柱挡住，不能直接通视测量。

则可先用全站仪在圆心O点处测量定位出A、C两点，再通过计算或计算机模拟放样，确定出A点、C点与B点的位置关系，再将全站仪移至A点（或C点）测量B定位点，并可在C点（或A点）利用全站仪再复测B点定位的准确性。

4）测量过程中应实行“一人施测、一人复查”制度。

实现多人、多次测量，以确保测量放线的精度。

3.2.2支撑辊、定心辊安装
支撑辊、定心辊作为环形旋转台车的支撑和定位系统，其安装的独特之处在于整个系统的安装圆度、向心度的控制（利用全站仪控制）。

1）支撑辊安装
支撑辊分为内、外支撑辊两种，分别均匀布置在中环和外环两个不同直径的圆上。

（1）支撑辊安装重点在于中心线测量定位，将每个辊子圆周方向（利用角度控制）、半径方向（利用距离控制）的中心线分别用全站仪测量标出。

为节省工期、便于安装，可制作一个临时框架（见图5.2.2）。

图3.2.2支撑辊用临时框架定位找正示意图
由于A点处半径较大（一般在50m以上）而A1A2距离较短（小于1m），为节省测量时间，可近似地认为A1 、A、A2三点处的半径值相等。

这样就可以将设备的极坐标在找正安装过程中转化为直角坐标，减少全站仪在设备找正过程中的测量工作量。

（2）支撑辊设计为锥形，有大小头区别。

安装时必须将大头端朝向圆的外侧。

（3）辊子顶面是下部台车安装（标高）的重要基准面，其标高应使用高精度水准仪（N3）测量。

（4）支撑辊定位沿圆周方向偏差±1.0mm，径向偏差±3mm。

支撑辊上母线标高偏差±0.5mm，水平度偏差0.2mm/m。

2）定心辊安装
定心辊间隔均布在环形炉的中环圆周上。

安装控制要点如下：
（1）定心辊的辊子是可调的，设备验收时应检查蝶簧形状是否全部一致，并做好记录。

（2）定心辊的外圆面是下部台车安装定位（半径方向）的重要参考基准面。

定心辊标高偏差±3.0mm、中心线偏差1.5mm、辊面垂直度0.10mm/m。

定位时应以辊子竖向外圆表面的直径为基准进行调整（偏差值1.5mm），此项控制至关重要，其调整精度将直接影响台车安装的圆度。

3.2.3下部台车安装
1 ）下部台车布置在支撑辊上。

下部台车安装定位参照支撑辊及定心辊的基准面进行粗略找正。

下部台车的安装特点在于：①利用台车之间的调整垫板调节整个台车系统的圆度；②下部台车安装完毕，应先做动态调整。

2 ）安装控制要点：
（1）下部台车出厂前，制造厂已经通过预组装在台车上刻有半径及分度的
钢印记号（一般在底部，此钢印记号在调试及烘炉检测时用），设备验收时应重点检查钢印记号是否清晰一致，并做好记录。

（2）安装下部台车时，炉体钢结构已安装好，而在装、出料口处无炉体钢结构和炉壳，故台车安装应从装、出料口处按出厂编号分片吊装到支撑辊道上。

在台车之间的连接处设有厂家已配好的垫板，安装时不要漏装。

（3）台车连接时应使用加工的锥形柱销打入螺栓孔临时固定台车，再安装普通螺栓。

全部台车连接好后，测量台车椭圆度，其偏差值控制在±5mm内。

由于下部台车在预组装过程中，其中心点是经过测量仪器定位且经过相关尺寸复测的，因此在装、出料口处可通过台车系统的旋转，直接测量台车中心与炉膛中心的相对偏差值，反映台车径向中心圆的圆度。

（4）炉体钢结构和台车两侧的水封槽安装后，若液压系统和电气系统暂不能投入使用，可采用卷扬或厂房内天车作为动力源，通过滑轮组配合拉动台车旋转，检查辊子及台车间的运转情况，要求无卡阻及异常响声，定心辊辊面与台车环形轨道的间隙应小于5 mm。

（5）下部台车安装确认符合要求后换装高强螺栓。

3.2.4旋转系统的调试
1 )调试说明
调试过程主要解决以下三个问题：
（1）驱动液压缸同步；
（2）台车旋转精确定位；
（3）阴阳接头准确对接。

2) 驱动液压缸同步调试：
台车驱动液压系统设计为几台泵同时工作，液压装置为“并联”形式，每套液压装置都有一个液压主缸和一个液压辅缸。

其中液压主缸的工作是旋转台车系统；液压辅缸的工作是辅助主缸，改变主缸的运动轨迹。

驱动液压缸同步这一调试过程必须手动操作完成，步骤如下：
（1）在每个液压缸安装部位分别派专人值守，观察液压缸动作到位情况，并根据统一指挥调整主、辅缸的极限位置等。

在液压缸未推动台车系统的情况下，先运行辅缸调整其行程与限位，然后将辅缸后退到极限位状态时，运行主缸，调整主缸的行程与限位，保证液压主缸运行轨迹基本符合设计要求。

（每炉120个钢卷/炉的环形炉台车驱动液压缸分布区位见图3.2.3-1）
图3.2.3-1 台车驱动液压缸分布区位示意图
（2）经过上述反复调整确定后，直接推动炉床作进一步的调整，这样效果更接近工作状态，调整更直接、快速。

（3）通过几个周期的运行，发现运行中存在的缺陷，同时调整管路上节流阀，保证液压缸动作基本上达到同步。

（液压缸同步在后面调试中还要随时根据实际运行情况实施微调。

）
（4）在驱动液压缸同步调试基本合格的基础上，方可实施下一步调试。

3) 台车定位和阴阳接头对接调试：
以120个钢卷/炉的环形炉为例，其主要调试内容如下：
（1）炉床运转以6°为一个旋转节距。

每转过一个6°到停止位，炉门可相应动作，通过调试，要求炉门下降正好落位于两个相临钢卷内罩的中间。

炉床停止位在调试前是不确定的，通过调试时调整极限撞尺使其精确定位；
（2）每转过36°固定小车处阴阳接头进行对接找正，要求活动自如；
（3）记录相关调试参数，为以后烘炉时检测炉体的膨胀量提供原始数据。

（4）根据以上过程，调试按如下步骤进行：
a.增加固定小车位以及下部台车停止极限位（一般设计为3号液压缸位炉膛处）的检查人员。

b.最初调试采用手动控制液压缸运行。

炉床每转过6°，在3号位的人员记录炉床停止位与炉门基准点偏差值，并根据记录结果调整炉床停止位置的极限和撞尺。

使该偏差值满足设计的允许要求。

当台车旋转停止时，以下部台车底部已设置的基准点为检测点用磁力线坠检测上部台车在半径方向和圆周方向与炉门基准点的偏差。

需要注意的是将台车径向中心与炉膛中心的设计偏差值计算在内。

炉床旋转过程中，每转过6°，放下炉门，检查炉门关闭位置是否满足要求。

要求关门时门的中心与上部台车砖缝中心偏差为±20mm，实际上只要保证了炉床停止位的精确度，就可满足炉门中心偏差的控制要求。

c.当一个阴接头到达固定小车位置后，开始阴阳接头对接调整，由于此时炉床停止位置还没有精确定位，必须依据固定小车位置检查接头偏差情况，若发现超差过大，采用手动操作液压缸推动炉床或使用专用挂钩反拉炉床旋转，使阴接头与固定小车（阳接头）位置偏差处在可调整范围内，必要时可调整固定小车。

d.阴接头与固定小车位置调整好后，检查固定小车的左右（两个）液压定位导杆，根据设计原理，当小车上的定位导杆准确穿入阴极板上的定位孔时，阴阳接头就可自由对接。

e.第一个阴接头调整完毕后继续旋转台车，每转动6°时仍按步骤b.的要求调整炉床定位，当转动36°后，第2个阴接头转到固定小车位置，重复前面步骤c.、d.进行阴阳接头调整。

但值得引起注意的是，从此以后不可再调整固定小车。

f.阴接头共计10个，台车旋转360°后，即可全部调整完毕。

最后一个台车应与第一个台车闭合调整，以保证数据的连续性。

g.所有阴接头通过以上手动调整步骤后，炉床停止位的调整也比较精确了。

将炉床驱动液压系统投入到自动运行模式，在电气控制室操作炉床旋转，通过一列极限信号的控制作用使炉床自动在停止位停止运转。

每转动36°在固定小车处对接阴阳接头，如果炉床停止位与炉门基准点偏差值超差或阴阳接头不能自由对接，则说明该位置的极限有待调整，可以在手动状态下推动或倒拉炉床重新调整，然后再用自动运行模式检查。

h.重复以上步骤，直到每个炉床停止位与炉门基准点偏差值均满足要求，同时10个阴接头全部对接自如，且通过检查符合要求。

在此过程中电气调试人员应参与调试主推液压缸的运动曲线，并检测液压缸运行速度。

液压缸运转高速、低速值要分别在此过程中调整好。

主液压缸运转曲线如图3.2.3-2。

图3.2.3-2 主液压缸运转曲线
i.所有阴接头在固定小车处在自动运行模式下对接检查完毕后，还应在活动小车处进行对接检查。

同时进行活动小车起点和终点的极限定位调整。

活动小车在起点处与阴接头对接后随炉床一起转动，转过36°后到达停止位，固定小车阳接头与相应阴接头对接之后活动小车阳接头退出，并在自身动力（链轮传动驱动机构）作用下回转至起点位置，准备下一周期动作。

（因为活动小车在工作状态下是由人工操作定位的，不必在调整固定小车的同时调整活动小车）。

j.经过以上全部调整过程，整个炉床旋转联动调试最关键的部分调试结束，炉床运转可以精确地符合生产工艺流程要求。

下一步进入烘炉及热负荷试车调试阶段。

需要注意的是烘炉、热负荷试车结束后，定心辊应根据实际膨胀情况做出调整，并将紧固螺栓焊接固定。

4.质量控制
4.1. 执行相关规范标准
4.2．质量控制重点
环形炉设备安装与调试的质量控制重点如下：
4.2.1下部台车安装圆度是环形炉设备质量控制的重点，将直接影响环形炉旋转系统运行的平稳性和可靠行。

而内、外支撑辊的标高偏差控制；定心辊的竖向外圆面母线所处圆的圆度控制又直接影响到下部台车的安装圆度。

4.2.2台车旋转系统停车定位的精度控制、阴阳接头对接找正精度控制是环形炉设备质量控制的又一重点，是环形炉设备调试成败的关键点，也是环形炉设备的调试难点。

5.结束语
质量和工期是施工企业的生命，在提高工程质量且不加大劳动力及物质投入的同时，最大限度地缩短工期是业主和施工企业共同的期望。

在施工资源一定的情况下，通过改进施工工艺缩短工期，使有限的施工资源得到最大程度的有效利用，产生较好的技术经济效益。

1994年某座硅钢环形炉在日本人的专利技术条件下、在日本专家的指导下安装调试，当时的施工工期为2年。

而我公司2004年承建的中国自行设计、制造、施工了第一座环形炉（世界上最大的环形炉），通过改进施工工艺，按上述施工方法在未加大劳动力与物质投入的情况下，使工程质量均达到优良，并获得省优质工程以及部级新技术示范项目奖，工期缩短为11个月，节省投资约30％，其经济效益和社会效益显著。