本發(fā)明涉及加熱爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法及冷卻支撐構(gòu)件。

背景技術(shù)：

在使用步進(jìn)梁式加熱爐對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)，通過(guò)設(shè)置冷卻支撐構(gòu)件來(lái)輸送和支撐爐內(nèi)的坯料。冷卻支撐構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與加熱爐的能耗、步進(jìn)梁式加熱爐的使用壽命以及坯料的斷面溫差、加熱質(zhì)量息息相關(guān)，因此冷卻支撐構(gòu)件的制作過(guò)程對(duì)步進(jìn)梁式加熱爐的功能有著重要影響。

目前，在制作冷卻支撐構(gòu)件的過(guò)程中，一般先制作用于冷卻支撐構(gòu)件中支撐縱水梁的支撐柱，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇縱水梁的截面參數(shù)，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)選定的縱水梁進(jìn)行試算，并確定大致滿足工作需求的冷卻支撐構(gòu)件。

然而，實(shí)際生產(chǎn)中所用的步進(jìn)梁式加熱爐內(nèi)的坯料種類、規(guī)格以及縱水梁的布置方式多種多樣，這就導(dǎo)致在制作冷卻支撐構(gòu)件時(shí)，需要進(jìn)行繁瑣的試算，并需要反復(fù)調(diào)整冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁的截面參數(shù)，導(dǎo)致冷卻支撐構(gòu)件的制作過(guò)程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且，由于現(xiàn)有技術(shù)中是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁進(jìn)行試算，因此冷卻支撐構(gòu)件制作的準(zhǔn)確性也難以保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法及冷卻支撐構(gòu)件，用于簡(jiǎn)化冷卻支撐構(gòu)件的制作過(guò)程，提高冷卻支撐構(gòu)件制作的準(zhǔn)確性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一方面提供一種步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法，其中所述冷卻支撐構(gòu)件包括縱水梁以及多個(gè)用于支撐所述縱水梁的支撐柱，所述冷卻支撐構(gòu)件的制作方法包括包括：

步驟100、獲取所述縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)；

步驟200、根據(jù)所述縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，計(jì)算獲得所述縱水梁的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W；

步驟300、獲取坯料的尺寸、坯料的材料密度和相鄰坯料的間距，獲取相鄰所述冷卻支撐構(gòu)件種所述縱水梁的間距，以及獲取所述支撐柱的數(shù)量和間距；

步驟400、根據(jù)所述坯料的尺寸、所述坯料的材料密度和相鄰所述坯料的間距，以及根據(jù)相鄰所述冷卻支撐構(gòu)件中所述縱水梁的間距，計(jì)算獲得所述縱水梁承受的坯料均布載荷q；

步驟500、根據(jù)所述支撐柱的數(shù)量和間距、以及所述坯料均布載荷q，計(jì)算獲得所述縱水梁的最大彎矩M_max和所述縱水梁的最大撓度f(wàn)_max；

步驟600、根據(jù)所述縱水梁的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W、所述縱水梁的最大彎矩M_max和所述縱水梁的最大撓度f(wàn)_max，校驗(yàn)所述縱水梁的強(qiáng)度和剛度，并在所述縱水梁的強(qiáng)度和剛度滿足需求時(shí)，確定所述縱水梁的實(shí)際截面參數(shù)；

步驟700、根據(jù)所述縱水梁的實(shí)際截面參數(shù)制作所需的縱水梁。

基于上述步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法的技術(shù)方案，本發(fā)明的第二方面提供一種步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件，所述冷卻支撐構(gòu)件包括縱水梁，以及多個(gè)用于支撐所述縱水梁的支撐柱，所述縱水梁包括連續(xù)梁和兩個(gè)懸臂梁，每個(gè)所述懸臂梁一端分別與所述支撐柱和所述連續(xù)梁連接，每個(gè)所述懸臂梁的另一端懸空。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法的有益效果為：

本發(fā)明提供的步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法中，通過(guò)利用冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁的預(yù)設(shè)截面系數(shù)、縱水梁的坯料均布載荷、以及縱水梁的最大彎矩和最大撓度，可以對(duì)預(yù)先獲取的縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進(jìn)行剛度校核和強(qiáng)度校核，以驗(yàn)證縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)是否符合要求。這樣，在制作冷卻支撐構(gòu)件的過(guò)程中，為冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁的校核計(jì)算提供了科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)，以使縱水梁參數(shù)的選取更加準(zhǔn)確合理，從而避免了僅僅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試算而導(dǎo)致的誤差。同時(shí)，如果需要對(duì)縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，則可以根據(jù)之前的校驗(yàn)結(jié)果有方向性的選取新的縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，從而減少了因盲目選取預(yù)設(shè)截面參數(shù)而導(dǎo)致的反復(fù)試算，進(jìn)而簡(jiǎn)化了冷卻支撐構(gòu)件的制作過(guò)程，提高了冷卻支撐構(gòu)件制作的準(zhǔn)確性。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中冷卻支撐構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中坯料布置方式示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中縱水梁截面示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中單個(gè)縱水梁所受的坯料均布載荷示意圖；

附圖標(biāo)記：

1-縱水梁， 11-連續(xù)梁，

12-懸臂梁， 13-支撐管，

14-連接塊， 2-支撐柱，

3-坯料。

具體實(shí)施方式

為便于理解，下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法及冷卻支撐構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)描述。

請(qǐng)參閱圖1-圖2，本發(fā)明實(shí)施例中冷卻支撐構(gòu)件包括縱水梁1以及多個(gè)用于支撐縱水梁1的支撐柱2，本發(fā)明實(shí)施例提供的步進(jìn)梁式加熱爐的縱水梁制作方法包括：

步驟100、獲取縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，此步驟首先對(duì)縱水梁1進(jìn)行預(yù)先判斷，以預(yù)先獲取縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)截面參數(shù)主要包括縱水梁1的截面形狀和截面尺寸，其獲取方式可以是根據(jù)計(jì)算獲得，也可以根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)選取；且這里所述縱水梁1的截面形狀可以包括如圓形、橢圓形、方形、三角形或其他多邊形。

步驟200、根據(jù)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，獲取縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W。此步驟根據(jù)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)中縱水梁1的截面形狀和截面尺寸計(jì)算縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W，并將縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W作為后續(xù)數(shù)據(jù)校核的依據(jù)之一，預(yù)設(shè)截面系數(shù)W的計(jì)算方式在下文有詳細(xì)描述，此處暫不做描述。

步驟300、獲取坯料3的尺寸、坯料3的材料密度和相鄰坯料3的間距，獲取相鄰冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的間距，以及獲取用于支撐縱水梁1的支撐柱2的數(shù)量和間距。其中，坯料3的尺寸是指坯料3的外形尺寸，如坯料3的長(zhǎng)、寬、高尺寸；坯料3的材料密度由制成坯料3的材料決定。坯料3的間距與步進(jìn)梁式加熱爐的爐內(nèi)空間、縱水梁1的間距以及實(shí)際生產(chǎn)需求有關(guān)；支撐柱2的數(shù)量和間距與放置在縱水梁1上的坯料3總重量有關(guān)。

步驟400、根據(jù)坯料3的尺寸、坯料3的材料密度和相鄰坯料3的間距，以及根據(jù)相鄰冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的間距，計(jì)算獲得縱水梁1承受的坯料均布載荷q。

步驟500、根據(jù)支撐柱2的數(shù)量和間距、以及坯料均布載荷q，計(jì)算獲得縱水梁1的最大彎矩M_max和縱水梁1的最大撓度f(wàn)_max。

上述均布載荷q、縱水梁1的最大彎矩M_max和縱水梁1的最大撓度f(wàn)_max、的計(jì)算方式在下文有詳細(xì)描述，此處暫不做描述。

步驟600、根據(jù)縱水梁1預(yù)設(shè)截面系數(shù)W、縱水梁1的最大彎矩M_max和縱水梁1的最大撓度f(wàn)_max，校驗(yàn)縱水梁1的強(qiáng)度和剛度，并在縱水梁1的強(qiáng)度和剛度滿足需求時(shí)，確定縱水梁1的實(shí)際截面參數(shù)。此步驟是對(duì)上述實(shí)施例中縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W進(jìn)行校核，當(dāng)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W符合縱水梁1的強(qiáng)度和剛度要求時(shí)，執(zhí)行步驟700，當(dāng)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W不符合縱水梁1的強(qiáng)度和剛度要求時(shí)，需要調(diào)整縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，然后重新執(zhí)行上述步驟。

步驟700、根據(jù)縱水梁1的實(shí)際截面參數(shù)制作所需的縱水梁1。

通過(guò)上述實(shí)施例提供的步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法的具體實(shí)施過(guò)程可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法的有益效果為：

本發(fā)明實(shí)施例提供的步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法中，通過(guò)利用冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)、縱水梁1的坯料均布載荷、以及縱水梁1的最大彎矩和最大撓度，可以對(duì)預(yù)先獲取的縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進(jìn)行剛度校核和強(qiáng)度校核，以驗(yàn)證縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)是否符合要求。這樣，在制作冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的過(guò)程中，為冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的校核計(jì)算提供了科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)，以使縱水梁1參數(shù)的選取更加準(zhǔn)確合理，從而避免了僅僅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試算而導(dǎo)致的誤差。同時(shí)，如果需要對(duì)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，則可以根據(jù)之前的校驗(yàn)結(jié)果有方向性的選取新的縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，從而減少了因盲目選取預(yù)設(shè)截面參數(shù)而導(dǎo)致的反復(fù)試算，進(jìn)而簡(jiǎn)化了冷卻支撐構(gòu)件中1的制作過(guò)程，提高了冷卻支撐構(gòu)件中1制作的準(zhǔn)確性。

請(qǐng)參閱圖3和圖4，在步進(jìn)梁式加熱爐中，縱水梁1優(yōu)選包括兩個(gè)相平行的支撐管13和將兩個(gè)相平行的支撐管13連接為一體的連接塊3，連接塊3的長(zhǎng)度l與支撐管13的長(zhǎng)度相等；且縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)包括支撐管13的預(yù)設(shè)外徑D和預(yù)設(shè)內(nèi)徑d。當(dāng)采用具有如上結(jié)構(gòu)的縱水梁1時(shí)，為了獲取縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)，進(jìn)一步的，步驟200包括：根據(jù)公式計(jì)算縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W；其中，a表示縱水梁1中連接塊3的寬度；h表示縱水梁1中連接塊3的高度。需要說(shuō)明的是縱水梁1的截面系數(shù)的計(jì)算公式與縱水梁1的截面形狀有關(guān)，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，可以根據(jù)縱水梁1具體的截面形狀查表獲得相應(yīng)的計(jì)算公式，在此不做贅述。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，從上述坯料均布載荷q描述可知，坯料均布載荷q與坯料3的尺寸、坯料3的材料密度和相鄰坯料3的間距，以及根據(jù)相鄰縱水梁1的間距有關(guān)。而實(shí)際計(jì)算時(shí)，同時(shí)還要考慮步進(jìn)梁式加熱爐內(nèi)的縱水梁1數(shù)量。在步進(jìn)梁式加熱爐內(nèi)，通常設(shè)置有n個(gè)縱水梁1，用于對(duì)坯料3進(jìn)行支撐和輸送。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，在n個(gè)縱水梁1上放置有多個(gè)坯料3，每個(gè)坯料3橫跨在n個(gè)縱水梁1上。為了獲得縱水梁1承受的坯料均布載荷q，步驟，400包括：

步驟410、將每個(gè)坯料3分成起始段、末尾段以及位于起始段、末尾段之間的(n-1)個(gè)中間段，其中，靠近起始段的縱水梁1為第1縱水梁，靠近末尾段的縱水梁1為第n縱水梁；

步驟420、計(jì)算獲得每個(gè)縱水梁1對(duì)坯料3的支撐力，具體包括：

根據(jù)公式R₁＝ρ(L₀+0.5L₁)b_wb_h/(b_s+b_w)，計(jì)算獲得第1縱水梁的支撐力R₁；

根據(jù)公式R_n＝ρ(0.5L_n-1+L_n)b_wb_h/(b_s+b_w)，計(jì)算獲得第n縱水梁的支撐力R_n；

根據(jù)公式R_i＝0.5ρ(L_i-1+L_i)b_wb_h/(b_s+b_w)，計(jì)算獲得位于第1縱水梁和第n縱水梁之間的第i縱水梁的支撐力R_i；

步驟430、選取支撐力R₁、R_i、R_n中的最大值作為縱水梁1的坯料均布載荷q；

其中，ρ表示坯料3的材料密度；b_w表示坯料3的寬度、b_h表示坯料3的高度，b_s表示相鄰坯料3之間的間距，L₀表示起始段的長(zhǎng)度，L_n末尾段的長(zhǎng)度，L_i表示第i個(gè)中間段的長(zhǎng)度，其中i為大于1且小于(n-1)的整數(shù)。

請(qǐng)參閱圖4，在步進(jìn)梁式加熱爐中，每個(gè)縱水梁1包括連續(xù)梁11和兩個(gè)懸臂梁12，每個(gè)懸臂梁12一端分別與支撐柱2和連續(xù)梁11連接，另一端懸空；連續(xù)梁11設(shè)置有m個(gè)用于連接支撐柱2的支點(diǎn)，m個(gè)支點(diǎn)將連續(xù)梁11分成(m-1)個(gè)支撐段，在每個(gè)支點(diǎn)位置設(shè)置一個(gè)支撐柱2，用于支撐縱水梁1和坯料3。當(dāng)采用具有如上結(jié)構(gòu)的縱水梁1時(shí)，步驟500包括：

步驟510、根據(jù)M_lx＝a₁×qL_m²計(jì)算獲得連續(xù)梁11的最大彎矩M_lx，根據(jù)計(jì)算獲得懸臂梁12的最大彎矩M_xb；

步驟520、根據(jù)計(jì)算獲得連續(xù)梁11的最大撓度f(wàn)_lx，根據(jù)計(jì)算獲得懸臂梁12的最大撓度f(wàn)_xb；

步驟530、比較M_lx和M_xb，選取其中較大的值作為縱水梁1的最大彎矩M_max；比較f_lx和f_xb，選取其中較大的值作為縱水梁1的最大撓度f(wàn)_max；

其中，q表示縱水梁1承受的坯料均布載荷，a₁表示連續(xù)梁11的彎矩系數(shù)，b₁表示連續(xù)梁11的撓度系數(shù)，L_m表示連續(xù)梁11中最長(zhǎng)的支撐段的長(zhǎng)度值，L_xb表示懸臂梁12的長(zhǎng)度，E_lx連續(xù)梁11的彈性模量。E_xb表示懸臂梁12的彈性模量，J_lx表示連續(xù)梁11的截面慣性矩，J_xb表示懸臂梁12的截面慣性矩。

在上述步驟500中，通過(guò)分段求取連續(xù)梁11的彎矩系數(shù)a₁和連續(xù)梁11的撓度系數(shù)b₁來(lái)確定縱水梁1的最大彎矩M_max和縱水梁1的最大撓度f(wàn)_max，連續(xù)梁11的彎矩系數(shù)a₁和連續(xù)梁11的撓度系數(shù)b₁與支點(diǎn)的個(gè)數(shù)m有關(guān)，具體的，

當(dāng)m＝2時(shí)，連續(xù)梁11為單跨簡(jiǎn)支梁，a₁＝0.125，b₁＝1.302；

當(dāng)m＝3時(shí)，連續(xù)梁11為兩跨連續(xù)梁，a₁＝0.07，b₁＝0.521；

當(dāng)m＝4時(shí)，連續(xù)梁11為三跨連續(xù)梁，a₁＝0.08，b₁＝0.677；

當(dāng)m＝5時(shí)，連續(xù)梁11為四跨連續(xù)梁，a₁＝0.077，b₁＝0.632；

當(dāng)m≥6時(shí)，a₁＝0.078，b₁＝0.644。

在本發(fā)明實(shí)施例中，不僅可以對(duì)上述縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進(jìn)行校核，還可以在校核后調(diào)整縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)時(shí)，根據(jù)縱水梁1的強(qiáng)度校核條件和縱水梁1的剛度校核條件，有方向性的調(diào)整縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，具體的，步驟600包括，

步驟610、獲取縱水梁1的許用應(yīng)力[σ]、縱水梁1的撓度判斷系數(shù)N、以及縱水梁1撓度最大部位所在支撐段的最大撓度支撐段長(zhǎng)度L；具體的，縱水梁1的許用應(yīng)力[σ]根據(jù)縱水梁1的材料進(jìn)行選取，縱水梁1的撓度判斷系數(shù)N根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)選取。

步驟620、根據(jù)縱水梁1的許用應(yīng)力[σ]、縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W、縱水梁1的最大彎矩M_max校核縱水梁1的強(qiáng)度；縱水梁1的許用應(yīng)力[σ]、縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W、縱水梁1的最大彎矩M_max三者關(guān)系應(yīng)滿足

步驟630、根據(jù)縱水梁1的撓度判斷系數(shù)N、縱水梁1的最大撓度f(wàn)_max、最大撓度支撐段長(zhǎng)度L校核縱水梁1的剛度，縱水梁1的撓度判斷系數(shù)N、縱水梁1的最大撓度f(wàn)_max、最大撓度支撐段長(zhǎng)度L三者關(guān)系應(yīng)滿足：

請(qǐng)參閱圖2-圖5，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種步進(jìn)梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件，該冷卻支撐構(gòu)件包括縱水梁1，以及多個(gè)用于支撐縱水梁1的支撐柱2，縱水梁1包括連續(xù)梁11和兩個(gè)懸臂梁12，每個(gè)懸臂梁12一端分別與支撐柱2和連續(xù)梁11連接，另一端懸空。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步進(jìn)梁式加熱爐的縱水梁的有益效果與上述實(shí)施例中的步進(jìn)梁式加熱爐的縱水梁制作方法的有益效果相同，此處不再贅述。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在每個(gè)縱水梁1中，連續(xù)梁11設(shè)置有m個(gè)用于連接支撐柱2的支點(diǎn)，m個(gè)支點(diǎn)將連續(xù)梁11分成(m-1)個(gè)支撐段，連續(xù)梁11上的每個(gè)支點(diǎn)位置均連接有一個(gè)支撐柱2，用于支撐縱水梁1和坯料3。其中，連續(xù)梁11包括兩個(gè)相互平行的支撐管13，兩個(gè)支撐管13通過(guò)連接塊3連接，且連接塊3的長(zhǎng)度與支撐管13的長(zhǎng)度相等。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。