步进式加热炉水梁应用技术

来源:用户上传      作者: 胡建平 高明军

　　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:C939文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)09-0184-03
　　
　　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。
　　7.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。
　　─自流浇注料 60mm
　　─硅酸铝纤维毯 20mm
　　总厚度 80mm
　　
　　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。
　　3.组装。(1)组装要在具有一定长度和足够刚度的平台上进行,以保证各组装部件尺寸外形公差的一致性。(2)应制作组装时用于找平的可复用的模具,模具制作完成后,要认真进行尺寸检查,检查合格后再使用。在上一次模具使用之后,下一次使用之前,对模具应认真的在水平面上进行水平度和尺寸的校验。(3)在进行各部位组装时,应正确使用模具,注意正确的对齐和找平。(4)对要焊接的部位,要认真清理干净,除去油污。(5)水梁很重,容易变形和损坏,组装好后要做上标记,尽可能防止变形,管件的对焊依照模具进行,如水梁焊后变形量大于设计要求,要对焊接好的水梁进行矫直。(6)经组装核查后,不同的对焊焊接可以成批进行。(7)主要制作部件的公差要求(除在图纸上已标明的):a.组装后的活动梁及固定梁公差要求:总长度公差:出料侧 +2 mm/-3mm,装料侧 + 2mm/-3mm;梁与立柱中心在长度方向的距离公差:+ 1mm;与立柱相接的P弯头中心在长度方向上的距离公差:+ 1mm;梁靠两端头的单管立柱中心在长度方向上的距离公差:+ 2mm;b.组装后的立柱总高度(顶端标高)公差:活动梁各立柱公差:+ 1.5mm;固定梁各立柱公差:+ 1.5mm;c.固定立柱、活动立柱的中心管必须与外管保持同心;不得有明显的弯曲,要求内外管不同心度为1mm;d.外管中心不直度不大于1mm;e.同一纵梁平行度误差为2mm;其中直管道平行度误差:1mm。
　　4.焊接:(1)担任水梁及立柱焊接工作的人员必须是具有锅炉压力容器的持证焊工并且具有水平转动管对焊、水平固定管对接、垂直固定管对接等项目的合格资格。(2)在压力部件接合面进行任何焊接操作之前,必须进行焊接工艺的技术鉴定。(3)认真擦去坡口保护油膜,保证破口干净无锈迹;(4)所采用的焊条应为碱性焊条,材质与母体金属相适应;(5)所有焊缝尺寸要严格按图施工;(6)焊接要在温度适宜,能防风防雨的场所进行,几乎所有的焊口都很深,所以必须进行连续的多道次焊接,在焊一道时,要全部采用氩弧焊,第二道焊用于正常支撑其他道次的焊料,随后的焊接道次可采用直径Ф3.2mm和Ф4.0mm的焊条焊接。在每焊一道次之后,要将焊渣清除干净,并对焊缝认真打磨,以消除焊渣痕迹和堆焊不均而造成的不平整。进行最后一道焊时,要注意均匀,表面整齐,无凹凸现象,与组合件母体金属相比较,其焊缝超厚量应保证均匀,如果对接焊缝外边出现了凸边,应将其磨掉,直至磨到与纵向两面对齐为止。(7)水梁上的卡块与水管间焊接选用E0-19-10Nb-16焊条;(8)ZGCr25Ni20Si垫块与水管间焊接要选用E2-26-21-16焊条。(9)焊条在使用前必须要将焊条较长时间的放在烘烤箱内烘烤,以便防潮。(10)水梁双管间连接方钢两端头留出5mm不焊,并各有30mm过渡区。(11)垫块和水梁焊接时垫块两端各留出5mm不焊。垫块要求应符合YB/T018-92的有关规定。(12)如果管件焊后变形量超过要求,可采用“收缩性加热”的方法进行矫直。(13)锚固钉的配置应严格按图纸中的要求进行。焊接时,要用A302或A307焊条,距钢管接头至少留150mm的空位,水梁立柱结合处及位于该处200mm的区域内应到现场在焊锚固钉。要做好防止锚固钉在运输过程中被压弯或歪斜的相应措施。

　　
　　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.固定梁的安装:(1)固定梁与立柱的安装焊接要先从中间的双管立柱开始,此立柱要在已定位(即没有任何预应力)的情况下与水梁的定位正确后才能与立柱的顶头进行焊接;(2)首先将水梁与该双管立柱对好并点焊上,然后通过拉动双管立柱,使水梁与其他的单立柱对好,无误后进行焊接,使水梁处于梁安装后的正确位置;(3)在整个的安装过程中,要认真检查水梁方位是否保持正确,包括水梁与炉子中心线是否平行,水梁是否有扭转变形现象。由于每根水梁分为两部分,所以,为防止水梁连接时的焊接变形,我们先将水梁与立柱焊接安装完毕后,再进行水梁之间的焊接。(4)固定水梁安装的技术要求: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,位置度公差:±1mm。
　　4.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;
　　5.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。
　　
　　五、水梁试压
　　
　　1.试水前的准备工作。(1)检查电动试压泵是否正常。(2)清理管道内的污物,确保管路畅通。(3)检查临时管路是否畅通,压力表量程是否够用。
　　2.试水。准备工作完成以后开始进行试压。试水时先把固定梁内充满水,在临时管道上设置一根放气管,其开口位置高于固定梁高度。当放气管口有水流出时,证明水已充满。关闭放气阀门,停止加水,起动电动试压泵进行升压。在升压过程中,注意观察压力变化。当压力升至0.3Mpa时,关闭试压泵,仔细检查焊口及法兰连接处是否有渗漏现象。确认无异常情况后,启动试压泵继续升压至试验压力1.0Mpa。关闭试压泵,施工人员再次检查焊口及法兰连接处。保压一小时检查有无漏水,同时观察压力表压力变化,其泄漏率不超过3%。
　　试压完毕后,关闭试压泵阀门,同时把管路内的水放净,做好管道试验记录。
　　3.安全措施。(1)试压开始前,请无关人员远离工作区域。(2)检查时,一定要在试压泵停止升压后进行。(3)当发生漏水时,停止升压以后再进行处理。(4)工作人员工作时一定要精力集中,不得马虎。
　　
　　六、水梁包扎
　　
　　1.施工准备:(1)在砌筑之前水冷梁系统必须进行水压试验,并验收合格交与下道工序,并有交接记录。(2)图纸会审、会审完毕。(3)各种施工机械及物资准备就绪,机械运转正常。(4)进到现场的注浇必须标示清楚,并且有合格证或检验报告,有时限的材料不得超期超期的应进行检验否则不得使用。
　　2.施工程序及方法:(1)模具制作。水梁、立柱模具由技术人员根据图纸划出模具制作图,再由木工根据制作图进行模具制作。模具采用4000×200×25木板制作,制作好的模具要标好型号。(2)模具支设。立柱模具支设采用模板卡子固定,用木楔子调整间距。水梁模具采用模板卡子及木方固定。(3)浇注料浇注。水梁、立柱采用自流浇注料浇注,浇注料要严格按配比进行搅拌,搅拌好的浇注料要在30分钟内用完,自流浇注料按图纸要求施工。不需振捣。
　　3.耐火材料的管理。(1)将现场的各种材料按其类别、牌号及施工先后顺序依次挂牌标记,严禁不同材料相混堆,尤其不定型耐火材料更不能混放。(2)各种材料严格清点数量,作好材料台账。(3)各种材料进到现场后经验收是否有合格证,以及品种、牌号规格是否与设计标准相符。(4)各种材料要做好防雨,把怕雨淋湿的材料用鱼布苫好或放到库房内。(5)材料员应每天记录进料量,以及材料使用量。
　　
　　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.
　　[3]姜振初.蓄热式技术在轧钢加热领域的应用[J].轧钢,2005,(1).
　　[4]葛霖.工业炉砌筑工程施工及验收规范[M].北京:中国冶金建设协会,中国计划出版社,2004:1-29.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-398950.htm