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[摘要]步进式加热炉替代推钢式加热炉，其中的关键技术之一就是水梁技术的采用。无论是设计阶段还是施工阶段，水梁都是步进式加热炉工程的关键部位。以某钢厂高线工程配套的120吨/小时双蓄热步进式加热炉为例，介绍水梁技术应用过程中的关键控制环节。
[关键词]加热炉步进式水梁
中图分类号：TG155.1+2 文献标识码：TG 文章编号：1009―914X（2013）31―0384―01
一、工程概况
1.炉型：高效蓄热步进梁式加热炉。
2.钢种：普碳钢、优碳钢、低合金钢、优质碳素结构钢、冷镦钢、弹簧钢、焊条钢。
3.产量：120t/h。
4.燃料：转炉煤气，最高低发热值Qd：1500kCal/Nm3；接点压力：压力8 000Pa～10 000Pa。
二、水梁的设计
1.该加热炉纵水梁设有6根固定梁、4根活动梁。可以满足12 000mm单排和6 000mm双排料钢坯规格的装炉要求。
2.水平支撑梁由双根厚壁无缝钢管组成，其断面系数大、刚度好、对钢坯遮蔽小。支撑梁立柱采用无缝钢管套管式结构，外管采用厚壁无缝钢管，内管采用普通无缝管。立柱顶部采用鞍座密封，鞍座与纵向支撑梁焊在一起。立柱冷却采用外管进水内管排水。
3.立柱与纵向水平支撑梁采用刚性焊接结构连接。
4.加热炉水梁采用两种不同材质的热滑道，根据不同段的炉温和钢坯温度，两段滑道采用不同合金垫块。低温段采用ZGCr25Ni20Si2耐热合金垫块的半热滑道，垫块高度约70mm；高温段采用ZGCr25Ni3lWNbRE的高温合金垫块的全热滑道，卡固式安装。垫块高度约l00mm。
5.错位梁是水梁进入均热段后错位布置，这样，钢坯在加热段形成的水管黑印进入均热段由于水梁位移而脱离滑道，黑印逐步消失，而钢坯在均热段滑道尚未形成明显的黑印即准备出炉。采用直线滑道的钢坯黑印温差为40℃～50℃，采用错位梁后钢坯黑印温差可减少20℃～30℃。本工程采取步进梁和固定梁均错位的技术。
6.水梁规格。活动梁规格：纵梁，双管ф114x16；单立柱，ф168X16；双立柱，ф114X16。
固定梁规格：纵梁，双管ф114X16；单立柱，ф140X18；双立柱，ф114X16。
.水梁包扎。水平支撑梁和立柱的绝热采用耐火纤维毯和莫来石浇注料双层包扎，以减少散热损失。活动梁立柱在靠近炉底处包扎层减薄，目的是为了减少氧化铁皮落入水封槽，而且还可以减小炉底开洞处的散热损失。
三、水梁的制作
1.材料的选择。（1）各种原材料必须有合格证，并按国家标准进行检查，对不符合要求的需进行矫正处理，有明显缺陷又无法修整的材料不得使用。（2）对入厂的材料检查其型号、材质是否与图纸要求相符。（3）采用的钢材应具有质量证明书，并符合设计要求。对材质有疑义时，应按国家现行有关标准规定抽样检查。用于制造水梁立柱的钢管应是同一家生产厂同一批生产的钢管，以防止出现由于管子上的允许公差点不同而引起的管子外径的尺寸变化。钢管的尺寸公差必须符合GB/8162-87和GB/8163-87的较高级精度要求。（4）钢材的表面质量应符合国家现行标准。（5）当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于钢材厚度负偏差的一半。（6）钢材表面的锈蚀等级应符合标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》有关规定的A、B、C项。（7）药皮脱落或焊芯生锈的焊条，受潮结块或已熔烧的焊剂以及锈蚀、碰伤的螺栓、螺母不得使用。（8）对入厂的材料，按其规格、类型进行标识。标牌或标签要求字迹清楚并放于明显的位置。（9）三通、弯头为外购件，要检查是否有合格证和材质单。
2.材料的机械加工：（1）水梁立柱必须严格认真地按照图纸给定的尺寸公差和形位公差进行制造施工。制作前要制定好设备制造的程序步骤，以便掌握在焊接操作中出现的各种问题。（2）水梁、立柱用的钢管采用机械锯切的方法进行定尺下料。（3）对于水管和弯头，在进行对接焊前应对焊口处进行机械加工，对需要在施工现场进行对接焊的两个接合口端，应保证达到要求的管壁厚薄公差及剖口要求；在对水管及弯头等部件加工完毕后，必须清除其上面的金属屑，机械加工的部分应涂油保护，焊接时再将油膜擦净。（4）加工后的棱边坡口必须符合所选定的焊接方法对形状和角度的要求；破口必须保持干净，坡口上加工面要保持无裂纹和裂痕，圆弧应平滑过渡，并且要保持同心度，以使两部件之间能够正确的结合。
四、水梁的安装
1.待炉底钢结构安装、检查合格后，才能进行水梁的安装，先安装固定立柱，再安装固定水梁，需要注意的是，只有当一排立柱全部安装检查合格后，才能进行固定梁的安装。而活动立柱和活动梁的安装要一排一排的交替进行安装，在装配过程中要做到边装配边检查，主要控制项目为：水梁的标高及中心距。
2.固定立柱安装：（1）先将立柱的上下固定板点焊在事先安装好的炉底钢结构上，以炉子中心为基准，找好各固定板上圆孔的中心距；（2）先将立柱按指定位置就位，将顶丝安装好，再将下部水管和法兰焊好，使立柱内外管组成一个整体；（3）固定立柱安装时，要先将两端的立柱先安装好，按照图纸要求的定位尺寸以炉子中心线为基准对两端的立柱进行调整，待两端立柱中心距无误后，再进行中间其他立柱的安装。（4）立柱中心距和垂直度都调整完毕后，通过立柱上的顶丝进行立柱上顶端标高的调整，调整无误后将立柱与上下固定板焊接。（5）固定立柱安装技术要求：a.立柱横向/纵向垂直度：±0.5mm/±1mm；b.一排中所有立柱的中心距：±0.5mm；c.一排中所有立柱的同心度：±1mm；d.立柱顶端标高：±1mm；e.芯管朝向要与管中介质流向一致，斜口朝向进料端。
3.活动立柱的安装：（1）在平移框架、水封槽及炉底钢结构安装完毕，并检查合格后，才能进行活动立柱的安装，活动立柱也是按一排一排地安装方式进行安装。（2）同固定立柱一样，先将上下固定板上的圆孔中心距调好，点焊在钢结构上。（3）将活动立柱按要求就位，并将顶丝安装在指定位置，再将下部水管焊好，使内外管组成一个整体；（4）以炉子中心线为基准调好各立柱的中心距，要保证一排中所有的立柱对齐；（5）用立柱上的顶丝来调整立柱的垂直度及立柱顶端的标高；待调整合格，立柱与水梁焊接完成后，将上下固定板与立柱满焊；（包括立柱下部的方法兰与立柱和平移框架的焊接）（6）活动立柱安装的技术要求：a.立柱横向/纵向垂直度：±0.5mm/±1mm；b.一排中所有立柱的中心距：±0.5mm；c.一排中所有立柱的同心度：±1mm；d.立柱顶端标高：±1mm；e.芯管朝向要与管中介质流向一致，斜口朝向进料端；
4.活动梁的安装：（1）在活动立柱安装完毕并验收合格，并且安装在炉体钢结构上的立柱通道孔也已安装完毕后，才能进行活动梁的安装。活动梁与固定梁的安装方法及步骤相同。（2）需要特别说明的是，在活动梁的安装过程中，无论任何一个梁的形状变形如何，都不能修改立柱的调整值，如果出现任何与水梁母线相关的位移，可以通过“收缩加热”的方式将其拉回到立柱的顶头上来。（3）活动梁安装的技术要求：a.各固定梁垫块顶面在同一炉宽方向标高：±1mm；b.水梁与炉子中心线的平行度：±2mm；c.检查所有立柱与装出料线相对应的位置。
参考文献
[1] 薛孔庆.步进梁式加热炉技术条件[M].北京：中华人民共和国冶金工业部出版社，1992：1-5.
[2] 金树达.材料力学[M].北京：冶金工业出版社，1996.
[关键词]加热炉步进式水梁
中图分类号：TG155.1+2 文献标识码：TG 文章编号：1009―914X（2013）31―0384―01
一、工程概况
1.炉型：高效蓄热步进梁式加热炉。
2.钢种：普碳钢、优碳钢、低合金钢、优质碳素结构钢、冷镦钢、弹簧钢、焊条钢。
3.产量：120t/h。
4.燃料：转炉煤气，最高低发热值Qd：1500kCal/Nm3；接点压力：压力8 000Pa～10 000Pa。
二、水梁的设计
1.该加热炉纵水梁设有6根固定梁、4根活动梁。可以满足12 000mm单排和6 000mm双排料钢坯规格的装炉要求。
2.水平支撑梁由双根厚壁无缝钢管组成，其断面系数大、刚度好、对钢坯遮蔽小。支撑梁立柱采用无缝钢管套管式结构，外管采用厚壁无缝钢管，内管采用普通无缝管。立柱顶部采用鞍座密封，鞍座与纵向支撑梁焊在一起。立柱冷却采用外管进水内管排水。
3.立柱与纵向水平支撑梁采用刚性焊接结构连接。
4.加热炉水梁采用两种不同材质的热滑道，根据不同段的炉温和钢坯温度，两段滑道采用不同合金垫块。低温段采用ZGCr25Ni20Si2耐热合金垫块的半热滑道，垫块高度约70mm；高温段采用ZGCr25Ni3lWNbRE的高温合金垫块的全热滑道，卡固式安装。垫块高度约l00mm。
5.错位梁是水梁进入均热段后错位布置，这样，钢坯在加热段形成的水管黑印进入均热段由于水梁位移而脱离滑道，黑印逐步消失，而钢坯在均热段滑道尚未形成明显的黑印即准备出炉。采用直线滑道的钢坯黑印温差为40℃～50℃，采用错位梁后钢坯黑印温差可减少20℃～30℃。本工程采取步进梁和固定梁均错位的技术。
6.水梁规格。活动梁规格：纵梁，双管ф114x16；单立柱，ф168X16；双立柱，ф114X16。
固定梁规格：纵梁，双管ф114X16；单立柱，ф140X18；双立柱，ф114X16。
.水梁包扎。水平支撑梁和立柱的绝热采用耐火纤维毯和莫来石浇注料双层包扎，以减少散热损失。活动梁立柱在靠近炉底处包扎层减薄，目的是为了减少氧化铁皮落入水封槽，而且还可以减小炉底开洞处的散热损失。
三、水梁的制作
1.材料的选择。（1）各种原材料必须有合格证，并按国家标准进行检查，对不符合要求的需进行矫正处理，有明显缺陷又无法修整的材料不得使用。（2）对入厂的材料检查其型号、材质是否与图纸要求相符。（3）采用的钢材应具有质量证明书，并符合设计要求。对材质有疑义时，应按国家现行有关标准规定抽样检查。用于制造水梁立柱的钢管应是同一家生产厂同一批生产的钢管，以防止出现由于管子上的允许公差点不同而引起的管子外径的尺寸变化。钢管的尺寸公差必须符合GB/8162-87和GB/8163-87的较高级精度要求。（4）钢材的表面质量应符合国家现行标准。（5）当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于钢材厚度负偏差的一半。（6）钢材表面的锈蚀等级应符合标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》有关规定的A、B、C项。（7）药皮脱落或焊芯生锈的焊条，受潮结块或已熔烧的焊剂以及锈蚀、碰伤的螺栓、螺母不得使用。（8）对入厂的材料，按其规格、类型进行标识。标牌或标签要求字迹清楚并放于明显的位置。（9）三通、弯头为外购件，要检查是否有合格证和材质单。
2.材料的机械加工：（1）水梁立柱必须严格认真地按照图纸给定的尺寸公差和形位公差进行制造施工。制作前要制定好设备制造的程序步骤，以便掌握在焊接操作中出现的各种问题。（2）水梁、立柱用的钢管采用机械锯切的方法进行定尺下料。（3）对于水管和弯头，在进行对接焊前应对焊口处进行机械加工，对需要在施工现场进行对接焊的两个接合口端，应保证达到要求的管壁厚薄公差及剖口要求；在对水管及弯头等部件加工完毕后，必须清除其上面的金属屑，机械加工的部分应涂油保护，焊接时再将油膜擦净。（4）加工后的棱边坡口必须符合所选定的焊接方法对形状和角度的要求；破口必须保持干净，坡口上加工面要保持无裂纹和裂痕，圆弧应平滑过渡，并且要保持同心度，以使两部件之间能够正确的结合。
四、水梁的安装
1.待炉底钢结构安装、检查合格后，才能进行水梁的安装，先安装固定立柱，再安装固定水梁，需要注意的是，只有当一排立柱全部安装检查合格后，才能进行固定梁的安装。而活动立柱和活动梁的安装要一排一排的交替进行安装，在装配过程中要做到边装配边检查，主要控制项目为：水梁的标高及中心距。
2.固定立柱安装：（1）先将立柱的上下固定板点焊在事先安装好的炉底钢结构上，以炉子中心为基准，找好各固定板上圆孔的中心距；（2）先将立柱按指定位置就位，将顶丝安装好，再将下部水管和法兰焊好，使立柱内外管组成一个整体；（3）固定立柱安装时，要先将两端的立柱先安装好，按照图纸要求的定位尺寸以炉子中心线为基准对两端的立柱进行调整，待两端立柱中心距无误后，再进行中间其他立柱的安装。（4）立柱中心距和垂直度都调整完毕后，通过立柱上的顶丝进行立柱上顶端标高的调整，调整无误后将立柱与上下固定板焊接。（5）固定立柱安装技术要求：a.立柱横向/纵向垂直度：±0.5mm/±1mm；b.一排中所有立柱的中心距：±0.5mm；c.一排中所有立柱的同心度：±1mm；d.立柱顶端标高：±1mm；e.芯管朝向要与管中介质流向一致，斜口朝向进料端。
3.活动立柱的安装：（1）在平移框架、水封槽及炉底钢结构安装完毕，并检查合格后，才能进行活动立柱的安装，活动立柱也是按一排一排地安装方式进行安装。（2）同固定立柱一样，先将上下固定板上的圆孔中心距调好，点焊在钢结构上。（3）将活动立柱按要求就位，并将顶丝安装在指定位置，再将下部水管焊好，使内外管组成一个整体；（4）以炉子中心线为基准调好各立柱的中心距，要保证一排中所有的立柱对齐；（5）用立柱上的顶丝来调整立柱的垂直度及立柱顶端的标高；待调整合格，立柱与水梁焊接完成后，将上下固定板与立柱满焊；（包括立柱下部的方法兰与立柱和平移框架的焊接）（6）活动立柱安装的技术要求：a.立柱横向/纵向垂直度：±0.5mm/±1mm；b.一排中所有立柱的中心距：±0.5mm；c.一排中所有立柱的同心度：±1mm；d.立柱顶端标高：±1mm；e.芯管朝向要与管中介质流向一致，斜口朝向进料端；
4.活动梁的安装：（1）在活动立柱安装完毕并验收合格，并且安装在炉体钢结构上的立柱通道孔也已安装完毕后，才能进行活动梁的安装。活动梁与固定梁的安装方法及步骤相同。（2）需要特别说明的是，在活动梁的安装过程中，无论任何一个梁的形状变形如何，都不能修改立柱的调整值，如果出现任何与水梁母线相关的位移，可以通过“收缩加热”的方式将其拉回到立柱的顶头上来。（3）活动梁安装的技术要求：a.各固定梁垫块顶面在同一炉宽方向标高：±1mm；b.水梁与炉子中心线的平行度：±2mm；c.检查所有立柱与装出料线相对应的位置。
参考文献
[1] 薛孔庆.步进梁式加热炉技术条件[M].北京：中华人民共和国冶金工业部出版社，1992：1-5.
[2] 金树达.材料力学[M].北京：冶金工业出版社，1996.