專利名稱：液壓平衡式步進(jìn)加熱爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液壓平衡式步進(jìn)加熱爐，特別是涉及一種將步進(jìn)梁下降時(shí)重力做功的能量蓄存起來，在上升過程中加以釋放的液壓平衡式步進(jìn)加熱爐。
在現(xiàn)代化軋鋼廠中，步進(jìn)加熱爐以其多方面的優(yōu)點(diǎn)已得到了廣泛的應(yīng)用。如寶鋼2050、1580熱軋廠板坯加熱爐，首鋼第三線材廠方坯加熱爐等均采用了液壓步進(jìn)加熱爐。液壓步進(jìn)加熱爐分曲桿式和斜軌式兩類，大中型步進(jìn)爐多采用斜軌式，主要由步進(jìn)梁、固定梁及步進(jìn)梁的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。鋼坯的運(yùn)行在爐內(nèi)通過步進(jìn)梁的上升→前進(jìn)→下降→后退來完成，其中步進(jìn)梁的上升和下降由升降液壓缸驅(qū)動(dòng)，前進(jìn)和后退由平移液壓缸驅(qū)動(dòng)。
步進(jìn)梁托起鋼坯時(shí)，升降液壓缸需克服步進(jìn)梁及鋼坯的全部重量做功，所需功率輸出很大，而下降時(shí)由于重力作用升降缸承受負(fù)性負(fù)載，只需對(duì)液壓缸提供背壓以使步進(jìn)梁平穩(wěn)下降。這種工況使液壓泵站功率輸出很不均衡，當(dāng)步進(jìn)梁下降時(shí)這些功率沒有充分利用，反而通過溢流增加了系統(tǒng)的溫升，在一定程度上造成了能量浪費(fèi)。
本實(shí)用新型的目的是在上述步進(jìn)加熱爐的基礎(chǔ)上提供一種可以節(jié)能的液壓平衡式步進(jìn)加熱爐。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種液壓平衡式步進(jìn)爐，包括固定梁、步進(jìn)梁、平移缸、升降缸，其特征在于所述液壓平衡式步進(jìn)加熱爐還包括液壓平衡缸和蓄能裝置所組成的液壓平衡裝置，液壓平衡缸的柱塞桿與步進(jìn)梁鉸接，后端采用耳軸形式固定在步進(jìn)梁基礎(chǔ)兩側(cè)左右各一個(gè)，蓄能裝置通過管路與平衡缸相連接，當(dāng)步進(jìn)梁下降時(shí)，重力做功的能量通過平衡缸和液壓管路傳送至蓄能裝置，蓄能裝置儲(chǔ)存能量并在步進(jìn)梁上升過程中通過管路和平衡缸將蓄存的壓力能釋放托起步進(jìn)梁。
在步進(jìn)加熱爐傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于本新型的實(shí)施除補(bǔ)充系統(tǒng)的泄漏外，只是將步進(jìn)梁下降時(shí)的動(dòng)能和蓄能器的勢(shì)能(壓力能)互相轉(zhuǎn)換，無需增加動(dòng)力，因此可以減小步進(jìn)梁液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率和液壓泵站的規(guī)格，降低投資，使其更加經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)可以改善液壓系統(tǒng)的溫升及降低步進(jìn)式加熱爐的電能消耗。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
附


圖1是本實(shí)用新型涉及的液壓平衡式步進(jìn)加熱爐裝置示意圖；附圖2是本實(shí)用新型涉及的液壓平衡式步進(jìn)加熱爐平衡缸的受力分析圖。
如
圖1所示，液壓平衡步進(jìn)加熱爐包括固定梁1、步進(jìn)梁2、升降缸3、平移缸4，與普通步進(jìn)式加熱爐不同的是增加了液壓平衡缸5和由蓄能器7、補(bǔ)油系統(tǒng)8、溢流閥9組成的蓄能裝置6。平衡缸5為一種單作用柱塞缸，在步進(jìn)梁左右兩側(cè)各布置一個(gè)，其上升行程靠來自蓄能器7的壓力油驅(qū)動(dòng)，下降行程靠步進(jìn)梁的自重返回。平衡缸的安裝方式采用后端耳軸形式固定在基礎(chǔ)上，柱塞桿通過鉸接的方式與步進(jìn)梁2相連。蓄能器7布置在平衡缸和液壓站之間的適當(dāng)位置，它的上端靠重錘或高壓氣體儲(chǔ)存能量，下端通過油管和平衡缸5連接。當(dāng)步進(jìn)梁下降時(shí)，重力做功的能量通過平衡缸5和液壓管路傳送至蓄能器7，蓄能器7儲(chǔ)存能量并在步進(jìn)梁上升過程中通過管路和平衡缸5將蓄存的壓力能釋放托起步進(jìn)梁2。補(bǔ)油系統(tǒng)8由一臺(tái)小排量的定量泵和一個(gè)卸荷溢流閥9組成。主要用于保證平衡缸5和蓄能器7之間有充足的壓力油來傳遞能量，當(dāng)平衡裝置的液位低于下限時(shí)，補(bǔ)油泵啟動(dòng)；達(dá)到調(diào)定的高度時(shí)補(bǔ)油泵停止工作。平衡裝置內(nèi)的壓力可根據(jù)鋼坯及步進(jìn)梁的自重并考慮適當(dāng)因素來確定。溢流閥9用來設(shè)定平衡系統(tǒng)的壓力并對(duì)平衡油路起安全保護(hù)作用。液壓平衡式步進(jìn)加熱爐工作時(shí)，隨著步進(jìn)梁每個(gè)周期動(dòng)作的完成，步進(jìn)梁2下降時(shí)的動(dòng)能和蓄能器7的勢(shì)能(壓力能)之間不斷進(jìn)行著能量轉(zhuǎn)換。除補(bǔ)油系統(tǒng)的泄漏外不需要增加新的動(dòng)力。動(dòng)作過程中步進(jìn)梁主液壓系統(tǒng)的升降缸與平衡系統(tǒng)的平衡缸同時(shí)作用于步進(jìn)梁。上升時(shí)平衡缸起助推作用，下降時(shí)平衡缸起緩沖作用，靜止時(shí)缸內(nèi)的壓力與步進(jìn)梁的自重保持平衡。使步進(jìn)梁處于一種“浮動(dòng)”狀態(tài)，在步進(jìn)梁上升→前進(jìn)→下降→后退的動(dòng)作循環(huán)中，兩缸同步對(duì)主液壓系統(tǒng)中升降缸3、平移缸4因工藝要求而進(jìn)行的各種調(diào)速控制沒有影響。蓄能裝置6采用重錘式或活塞式蓄能裝置。
實(shí)施例某鋼廠30萬噸棒材生產(chǎn)線步進(jìn)加熱爐改造一、步進(jìn)爐技術(shù)參數(shù)1．結(jié)構(gòu)形式斜軌式，斜軌角度11.5°2．步進(jìn)梁自重150T(包括所有活動(dòng)部分重量)3．滿負(fù)荷時(shí)坯料重量100T4．步進(jìn)梁步進(jìn)周期上升、下降各14秒；前進(jìn)、后退各6秒
5．升降液壓缸φ280/φ200-1000 2臺(tái) 壓力15Mpa6．平移液壓缸φ200/φ100-650 1臺(tái) 壓力6.5Mpa7．泵柱塞變量泵4臺(tái)3用1備8．電機(jī)功率4×90kW二、步進(jìn)式加熱爐改造新增一套液壓蓄能平衡裝置，它包括1．平衡液壓缸2臺(tái)φ125/φ90-10002．重錘式蓄能器一臺(tái)，其中的柱塞缸φ160/φ110-20003．補(bǔ)油沖洗泵一臺(tái)YB1-E10F-J10.1m1/rN=4kW三、分析計(jì)算1．液壓平衡系統(tǒng)壓力步進(jìn)梁自重及坯料重量W=150T+100T=250T平衡系數(shù)按0.4考慮，平衡系統(tǒng)可平衡的最大重量W1=W×0.4=250T×0.4=100T(1.0×106N)根據(jù)步進(jìn)梁在斜軌上的受力情況(如附圖2所示)液壓缸的推力F=W1Sin11.5°=1.0×106N×0.199=2.0×105N每缸的推力為F1=F/2=1.00×105N平衡系統(tǒng)壓力P=F1A1=1.00×105π4(12.5)2=81.5MPa]]>其中P-平衡系統(tǒng)壓力(MPa)F1-平衡缸推力(N)A1-平衡缸無桿腔面積(cm2)2．重錘缸配重計(jì)算根據(jù)帕斯卡定理F2F1=A2A1]]>F2=A2·F1A1=π4(16)2×2.0×1052×π4(12.5)2=1.64×105N(16.4T)]]>其中F2-重錘缸推力(N)A2-重錘缸面積(cm2)3．重錘缸行程計(jì)算根據(jù)等容原則即平衡缸排出的油量應(yīng)與重錘缸吸入的油量相同，則A1·S1=A2·S22×π4(12.52)×100=π4(162)×S2]]>S2=2×156.25×100256=122cm]]>其中S1-平衡缸行程(cm)S2-重錘缸行程(cm)由以上計(jì)算知重錘缸有效行程為122cm，配重為16.4T，配重由多組扇形塊組成，根據(jù)需要平衡的重量隨時(shí)增減，比如在無負(fù)荷試車及實(shí)際生產(chǎn)中可分別考慮配重的數(shù)量。重錘缸的實(shí)際行程選定為200cm，以保證平衡缸和重錘缸有小量泄漏時(shí)仍能正常工作，系統(tǒng)內(nèi)的泄漏可由重錘的高度顯示，當(dāng)重錘高度下降至低位時(shí)由行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)補(bǔ)油泵補(bǔ)充系統(tǒng)中的油量不足，達(dá)到高位時(shí)停止工作。為了防止柱塞被頂出液壓缸，在柱塞上鉆有小孔，即當(dāng)柱塞升到一定高度時(shí)，缸中的液體可通過小孔排出，起溢流作用。補(bǔ)油泵選YB1型中高壓葉片泵，型號(hào)為YB1-E10F-J，每轉(zhuǎn)排量10.1ml，工作壓力7.5-16MPa，驅(qū)動(dòng)功率4kW。通過電氣控制，補(bǔ)油泵可起到?jīng)_洗油路的作用。
該生產(chǎn)線步進(jìn)加熱爐改為液壓平衡式步進(jìn)加熱爐以后，其液壓平衡系統(tǒng)可平衡掉步進(jìn)梁重量的約40％，因而大大降低了原系統(tǒng)的工作壓力和驅(qū)動(dòng)功率，升降缸的缸徑(由原φ280改為φ200)重新選擇后泵的流量大大降低，泵的規(guī)格、過濾器的規(guī)格、各種管路、閥的規(guī)格及油箱的容積等也相應(yīng)減小，整個(gè)泵站的造價(jià)大為降低，在實(shí)際生產(chǎn)中節(jié)約大量的電力(約為原來的40％-50％)。
權(quán)利要求1．一種液壓平衡式步進(jìn)加熱爐，包括固定梁、步進(jìn)梁、平移缸、升降缸，其特征在于所述液壓平衡式步進(jìn)加熱爐還包括平衡缸(5)和蓄能裝置(6)所組成的液壓平衡裝置，液壓平衡缸(5)的柱塞桿與步進(jìn)梁(2)鉸接，后端采用耳軸形式固定在步進(jìn)梁(2)基礎(chǔ)兩側(cè)左右各一個(gè)，蓄能裝置(6)通過管路與平衡缸(5)相連接，當(dāng)步進(jìn)梁下降時(shí)，重力做功的能量通過平衡缸(5)和液壓管路傳送至蓄能裝置(6)，蓄能裝置(6)儲(chǔ)存能量并在步進(jìn)梁上升過程中通過管路和平衡缸(5)將蓄存的壓力能釋放托起步進(jìn)梁(2)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種液壓平衡式步進(jìn)加熱爐裝置,在常規(guī)步進(jìn)加熱爐的基礎(chǔ)上增加了帶有由液壓平衡缸和蓄能裝置組成的液壓平衡裝置,將步進(jìn)梁下降時(shí)重力做動(dòng)的能量?jī)?chǔ)存起來,上升時(shí)再把這部分能量釋放出來,這種裝置除補(bǔ)充系統(tǒng)的泄漏外,只是將步進(jìn)梁下降時(shí)的動(dòng)能和蓄能器的勢(shì)能互相轉(zhuǎn)換,無需增加動(dòng)力,因此可以減小步進(jìn)梁液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率及降低電能消耗。
文檔編號(hào)F27B9/00GK2322111SQ97249500
公開日1999年6月2日 申請(qǐng)日期1997年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月21日
發(fā)明者郭天錫 申請(qǐng)人:首鋼總公司