板坯加熱爐出鋼裝置優化改造

涂生安，覃永國，覃劍鋒

（柳州鋼鐵中板廠，廣西 柳州545002）

柳鋼中板廠有三座推鋼式加熱爐， 采用推鋼機裝料，推鋼機同時作為鋼坯在爐內輸送的唯一動力。加熱爐為端進端出，爐尾推鋼機把鋼坯推至爐頭，鋼坯在重力作用下， 沿爐頭斜坡滑道下滑至出料輥道上， 下滑時出現鋼坯與斜坡滑道摩擦易造成板坯下表面刮傷，雖經軋機軋制，但部分鋼板表面仍出現刮傷質量缺陷，嚴重影響鋼板的表面質量。 因此，對加熱爐出鋼裝置進行改造，新建出鋼機，對改善鋼板表面質量具有重要意義。

1 出鋼裝置改造方案

1.1 確定出鋼機形式

板坯加熱爐出鋼裝置是用于將加熱爐內加熱好的板坯托出或推出到出爐輥道上的裝置， 其主要形式有[1-3]斜坡滑道出鋼和出鋼機出鋼。 斜坡滑道出鋼因其只需設置合適的滑坡，結構簡單，成為傳統高位出鋼的主要方式， 但該出鋼過程易造成板坯下表刮傷，為改善產品質量，正逐步被出鋼機所取代。

國內各中厚板廠裝配的出鋼機， 可以分為高位出鋼機和臥式（低位）出鋼機，具體采用何種形式，需要結合現場實際以及長遠的改造考慮。 針對本次改造，由于加熱爐出鋼面至輥道面有900 mm 的落差，臥式出鋼機的提升行程有限，若采用，在不對加熱爐進行改造的情況下，必須提高爐前輥道，并在軋機前對一組輥道改造， 實現升降， 從而與軋制線輥道連接。采用高位出鋼機則不需要調整爐前輥道高度，且相對于臥式出鋼機，其整體基礎小，只需考慮立柱的基礎支撐，土建工程量小。 經過對比，決定采用高位出鋼機形式。

1.2 技術參數

（1）原始條件

加熱爐產量：90 t/h

加熱爐內寬6 000 mm，沿爐子中心線對稱布置4 條滑道，滑道中心間距1 000 mm

裝料方式有單、雙排混裝，代表鋼坯尺寸分別為：

單排料220 mm×（1 100～1 830） mm×（4 800～5 400） mm

雙排料220 mm×（700～1 830）mm×（1 800～2 600） mm

出鋼最大坯重：單排料，16.88 t；雙排料，8.22 t

鋼坯規格代表：220 mm×1 810 mm×2 560 mm

（2）主要設計參數

出料桿根數：2×2

料桿水平最大行程：4 000 mm

料桿升降最大行程：1 100 mm

出鋼機水平位移誤差：≤±50 mm

出鋼周期：50 s

2 高位出鋼機結構及工作原理

出鋼機由軌道梁及其立柱、水平行走機構、提升機構、出料桿、潤滑系統、緩沖器、電氣控制系統等組成（見圖1）。

圖1 高位出鋼機結構示意圖

2.1 水平行走機構

水平行走機構的任務是使出料桿沿爐長方向來回移動。出鋼機采用高架行車結構，兩側行車軌梁在爐長方向跨越出料輥道。 出鋼整體行車跨置在爐子出料端兩側的鋼結構軌梁上， 兩側鋼梁上均安裝有齒條，行車上的齒輪與之嚙合。電機和減速機通過同步軸驅動行車兩端的齒輪齒條機構， 驅動行車沿爐長方向前進或后退以實現出料桿進、出爐動作，其行走速度由變頻器控制。

2.2 提升機構

出鋼機布置有四只提升料桿，分成兩組，每組兩只提升料桿， 每組由一套電機和減速機通過同步軸驅動提升機構的齒輪齒條機構實現每組兩只提升料桿同步升降的功能，實現托起及放下鋼坯的動作。

2.3 出料桿

出料桿安裝在提升料桿上， 提升機構具有大行程以適應爐內出鋼面與出料輥道面的標高高差。 出鋼機行車的進退動作與提升機構的升降動作配合實現裝、出鋼功能。

鋼坯加熱好并輸送至合適位置后，出料桿插入鋼坯下方，托起鋼坯，退出并平穩放到出料輥道上。為使鋼坯安全平穩托起， 出料桿需要適應不同鋼坯長度、爐內鋼坯走偏等要求。 出料桿間距過大，則短鋼坯的裝爐受到限制，若間距過小，則增加走偏鋼坯托起安全風險，綜合考慮，以出料桿緊貼爐內滑道外側為宜。

2.4 控制系統

2.4.1 鋼坯位置檢測

加熱爐爐內鋼坯依靠爐后推鋼機推動前進，一般的， 待出爐鋼坯的前沿按要求在固定的出料位停下，該位置由安裝在左右爐墻激光檢測器進行檢測，當鋼坯的前沿信號被激光檢測器捕捉到， 爐后推鋼機停止動作。 但生產中，隨著推鋼機工況的變化，從鋼坯前沿信號被捕捉到推鋼機停下， 這一過程存在變化，因此，爐頭鋼坯前沿位置也會隨時變動，為此，在推鋼機上加裝編碼器。當推鋼機推鋼過程中，靠近爐頭一塊鋼坯的前沿信號被激光檢測器捕捉， 推鋼機上的編碼器開始計數，鋼坯停穩后停止計數，計數所得的距離就是鋼坯頭部超出激光檢測器的距離L1（如圖2 所示）。

圖2 出鋼機運行原理圖

2.4.2 出料桿插入長度確定

由于鋼坯寬度的變化， 出料桿伸進爐內的長度也需要能根據料寬進行調整。需要指出，相對于步進式加熱爐，前后兩塊鋼坯之間有一定的距離，控制精度要求相對可低些，而推鋼式加熱爐，爐內鋼坯相互緊貼，出料桿伸進爐內過長易帶起后面一塊鋼坯，而出料桿伸進爐內過短， 未過鋼坯重心， 兩者均很危險。因此出料桿伸進爐內長度必須精確控制，要求達到±50 mm。

出鋼機行程計算：

出鋼機原始位（0）到激光器的距離為L0

鋼坯的前沿超出激光檢測器的距離為L1

鋼坯的寬度為W

要求出料桿插到鋼坯寬度的3/4 位置，因此，出料桿插入的長度L=L0-L1+3/4×W。

對于每塊鋼坯而言，其后沿位置、前沿位置都是一個隨機數，坯寬也是不盡相同，所以，出鋼機每次伸入長度是不同的，故是一個全動態過程。

2.4.3 出鋼機控制設備

采用由變頻器拖動的平移電機，拖動出鋼裝置。在電機傳動軸的另一端安裝一臺編碼器。 正常情況下，由編碼器、變頻器、電機和出鋼裝置構成出鋼機系統，在PLC 的控制下完成出鋼機的平移功能。

升降分左右兩側，可聯動也可單獨動作。分別采用由變頻驅動的電機實現升降控制， 在電機傳動軸的另一端，安裝一臺編碼器，根據實際需要設定合理的升降高度，配合出鋼機進退，把鋼坯輸送到出料輥道上。提升料桿設置高極限、低極限行程保護極限開關，在待機位設置一個接近開關消除編碼器誤差，同時待機位接近開關作為返回待機位停位檢測。 只有當出鋼機返回待機位，輥道才可以運轉。

2.4.4 出鋼控制要求

出鋼機能實現全自動、半自動、手動、檢修等多種操作模式，正常情況下在主操作臺操作、檢修及事故狀態可切換到就地操作。

自動控制要求：①爐后推鋼機把鋼坯推至指定位置→②抬升爐門至半開狀態、4 根出料桿升高至指定高度→③4 根出料桿伸進爐內合適長度→④抬升爐門至全開狀態→⑤出鋼料桿升高托起鋼坯（需根據單排出鋼還是雙排出鋼確定4 根托桿是否同步升降）→⑥4 根出料桿退出至指定位置→⑦出料桿下降放下鋼坯、 爐門下降關閉爐門→⑧輥道把鋼坯送往軋機，完成整個出鋼過程。

3 改造效果

（1）該高位出鋼機可將加熱爐內加熱好的鋼坯托出并平穩放到出爐輥道上， 避免了斜坡滑道出鋼時刮傷鋼坯下表而造成的鋼板表面刮傷缺陷， 提高產品表面質量。

（2）該高位出鋼機結構簡單，運行穩定，控制精確，出鋼速度滿足生產節奏需要。

（3）出鋼裝置改造，避免了斜坡滑道出鋼時鋼坯對爐頭輥道的撞擊，減少輥道更換、檢修次數。

（4）相對于斜坡滑道式爐頭，經過改造，加熱爐爐頭密封性得到了提高，減少熱量損失，節約能源。

4 結論

（1）該高位出鋼機能夠精確定位、控制，平穩出鋼，滿足生產需求。

（2）本次改造成功解決了推鋼式加熱爐爐頭斜坡滑道出鋼刮傷問題， 對于同類加熱爐出鋼裝置改造具有推廣價值。