環(huán)形加熱爐是冶金行業(yè)的典型爐型之一，主要配套精鍛機(jī)完成鍛造前的加熱或熱處理，具有產(chǎn)量大，熱效率高，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，是大規(guī)模生產(chǎn)，提高鋼材產(chǎn)量的主要途徑。
φ12 m環(huán)形加熱爐是為某某有限公司新建SM×650/52MN型液壓精鍛機(jī)工程的配套設(shè)備，主要加熱鋼種為：塑料冷熱模具鋼、軋輥鋼、軸承鋼、優(yōu)碳合金鋼、不銹鋼、鎳基合金、鈦合金、高速工具鋼、高溫合金。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。
近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)形爐的結(jié)構(gòu)形式也在不斷改進(jìn)，本文將主要分析環(huán)形爐關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)。
2隔墻
隨著新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展，環(huán)形爐的隔墻形式亦越來(lái)越多，由于環(huán)形爐是一個(gè)大型復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，完全一樣的爐型甚少，因此每次設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)具體的爐型尺寸合理設(shè)計(jì)隔墻的結(jié)構(gòu)。
2.1 ? 隔墻的一般形式
環(huán)形爐一般設(shè)置2-3道隔墻，用于區(qū)分加熱段與預(yù)熱段，防止?fàn)t氣直接流入煙道，減少高溫加熱段的輻射熱損失。隔墻的結(jié)構(gòu)形式一般有以下2種形式：
(1) 無(wú)水冷耐火磚砌隔墻(見(jiàn)圖1)：耐火磚砲成拱形結(jié)構(gòu)，磚上鋪含鋯纖維。
(2) U型水冷管錨固隔墻(見(jiàn)圖2)：隔墻材料選取輕質(zhì)高強(qiáng)耐火澆注料，錨固釘選用1Crl8Ni9Ti，通過(guò)冷卻水帶走的熱量，達(dá)到冷卻隔墻效果。
2.2選型分析
(1) 圖1所示的無(wú)水冷結(jié)構(gòu)形式隔墻，避兔了水的使用，節(jié)約了能源，很受工廠的歡迎，然而本爐型，爐膛寬度4.2 m，如采用無(wú)水冷結(jié)構(gòu)，弦為拱形，使隔墻分隔作用降低。顯然不適合;
(2) 圖2所示為U型管水冷隔墻，兩套進(jìn)回水管，吊掛于爐頂鋼結(jié)構(gòu)上，錨固釘焊接于U型管上，承托著整個(gè)隔墻的重量。這種形式可以最大限度的降低隔墻的高度，明顯分隔溫度段，應(yīng)用廣泛，然而施工過(guò)于復(fù)雜。
(3) 針對(duì)圖二所示的隔墻結(jié)構(gòu)，筆者設(shè)計(jì)了一種水冷管承托形式的隔墻，靠一根水冷管上下穿插于整個(gè)隔墻上，錨固釘焊接于水冷管壁，從而達(dá)到降低隔墻溫度，承托隔墻重量。
水冷管承托形式的隔墻具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠、不易損壞、 冷卻水接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，試運(yùn)行一年多來(lái)，并無(wú)事故。
3 ?側(cè)墻錨固磚布置
在對(duì)側(cè)墻錨固磚的布置上，我們吸取了以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的問(wèn)題，將傳統(tǒng)的矩形 布置方式(見(jiàn)圖4)改為梅花形布置方式。
圖5：梅花型布置
錨固力在結(jié)構(gòu)面上產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)比矩形布置時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)要均勻。這是因?yàn)椋涸O(shè)圖中A、B兩點(diǎn)為結(jié)構(gòu)面上四錨固磚的中點(diǎn)，若要σA=σB，則需RA=RB，此時(shí)矩形布置的錨固磚中心距為√2RA，梅花布置的錨固磚中心距為2RB，2RB>√2RA，這說(shuō)明A、B兩點(diǎn)獲得相同的正應(yīng)力時(shí)，梅花型布置形式的錨固轉(zhuǎn)間距要比矩形布置的間距大，反之，當(dāng)兩種形式的布置間距相等時(shí)，梅花型布置可以使錨固磚受力更加均勻，有利于錨固磚的長(zhǎng)期穩(wěn)定，側(cè)墻不易倒塌。
4 ?驅(qū)動(dòng)方式
環(huán)形爐爐底的驅(qū)動(dòng)方式常見(jiàn)的有以下幾種：
(1) 液壓油缸傳動(dòng)：由液壓泵通過(guò)帶推頭的油缸撥動(dòng)裝在爐底上均勻的銷(xiāo)釘，間歇驅(qū)動(dòng)爐底旋轉(zhuǎn)(見(jiàn)圖)。特點(diǎn)是，機(jī)構(gòu)緊湊，爐底轉(zhuǎn)角為銷(xiāo)間角的整數(shù)倍，布料間距不能任意調(diào)整，只能實(shí)現(xiàn)單向轉(zhuǎn)動(dòng)。 在科技發(fā)達(dá)的今天，此種結(jié)構(gòu)己很少采用。
(2) 液壓馬達(dá)-減速機(jī)驅(qū)動(dòng)：液壓站的壓力油供給給液壓馬達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)液壓油的流量達(dá)到無(wú)極調(diào)速的目的，結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖7，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)，易正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)速范圍寬，爐底任意角度布料等特點(diǎn)。
(3) 電機(jī)-減速機(jī)驅(qū)動(dòng)：由電機(jī)、減速機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸上的鈍齒輪撥動(dòng)爐底上均勻的銷(xiāo)子，驅(qū)動(dòng)爐底旋轉(zhuǎn)，特點(diǎn)：動(dòng)力源簡(jiǎn)單、方便，爐底變頻啟動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、任意角度布料等。
比較三種傳動(dòng)方式，顯然，液壓缸的傳動(dòng)除非特殊要求，否則不會(huì)采用。
我們主要對(duì)比于液壓馬達(dá)與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)：筆者認(rèn)為，采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式，為了保證設(shè)備的可靠性，一般選擇進(jìn)口液壓元件，價(jià)格昂貴，且調(diào)節(jié)流量用的比例閥，對(duì)液壓油的要求很高，在NAS7級(jí)以上，在新建廠房時(shí)，環(huán)境條件惡劣，短時(shí)間內(nèi)液壓油的清潔度很難達(dá)到，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度;比較于電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)，價(jià)格僅為液壓馬達(dá)傳動(dòng)的1/3左右，且動(dòng)力源簡(jiǎn)單、可靠，是設(shè)計(jì)環(huán)形爐爐底 驅(qū)動(dòng)方式的首選。
5.工件定位
環(huán)形爐的加熱鋼種多樣，需要一套準(zhǔn)確的檢測(cè)裝置，使得機(jī)械手每次抓取料都為工件的中心，保證爐底布料的均勻性。
本文的方法是將機(jī)械手的抓料點(diǎn)固定，通過(guò)測(cè)量工件長(zhǎng)度，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)最終達(dá)到將工件準(zhǔn)確送到機(jī)械手的固定抓料點(diǎn)。
(1) 首先裝料輥道接收來(lái)自上料合架的工件， 電機(jī)工作，輸送工件至爐前(見(jiàn)圖9a)。
(2)工件前進(jìn)到接近開(kāi)關(guān)位置時(shí)，接近開(kāi)關(guān)發(fā) 出信號(hào)，PLC發(fā)指令給旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器開(kāi) 始計(jì)數(shù)。
(3)工件繼續(xù)向前，脫離接近開(kāi)關(guān)時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)數(shù)給PLC，此時(shí)工件長(zhǎng)度a，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)試的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為輥道的轉(zhuǎn)數(shù)，進(jìn)而求得工件長(zhǎng)度。工件此時(shí)離抓料中心的距離b=L-0.5a，同理，可計(jì)算出對(duì)應(yīng)于b長(zhǎng)度的電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)n，旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)到n后，發(fā)信號(hào)給PLC，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，工件中心準(zhǔn)確的停到機(jī)械手的抓料點(diǎn)(通過(guò)變頻電機(jī)的慢啟慢停，定位更加準(zhǔn)確)(見(jiàn)圖9c)。
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)來(lái)看，這種固定機(jī)械手的抓點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量工件長(zhǎng)度的方法，將工件定位，準(zhǔn)確率高， 可靠性好，保證了爐底布料的均勻，極大的提高了環(huán)形爐的自動(dòng)化程度。
6結(jié)語(yǔ)
某有限公司徑向鍛車(chē)間自投產(chǎn)近一年來(lái)，實(shí)踐證明：φ12m環(huán)形加熱爐各項(xiàng)參數(shù)滿(mǎn)足精鍛機(jī)鍛前的各種工藝需求，其關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理、性能可靠、自動(dòng)化程度高，提高了企業(yè)的生產(chǎn)能力， 贏得企業(yè)主好評(píng)。
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