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（泰州双羊精密无缝钢管有限公司 江苏泰州 225312）
摘要：步进式加热炉是能够实现钢坯及管坯优质、高效、低耗加热的要求，以充分满足现代钢管生产机械化和自动化。特别是步进底式加热炉对小型无缝钢管厂穿孔生产有着全新的实际意义。本文笔者简单介绍了步进底式加热炉的工作原理、炉体型式，通过本厂的二座步进底式加热炉的使用状况，提出了步进底式加热炉的改进方法。
关键词：步进底式加热炉；工作原理；应用与改进
一、 前言
在无缝钢管生产过程中，加热是穿孔（热轧）的一个关键工序。一般中小规模的厂家采用的是斜底式人工拨钢的加热炉。在20世纪60年代以后提出了步进式加热炉，该炉型采用了步进床耐火材料炉底或水冷步进梁的措施，因其具有加热质量好、热工控制与操作灵活、劳动环境好等优点，更适应当代生产向大型化、高速化与现代化发展的需要。步进式加热炉最先应用在低温场合的合金钢的板坯、方坯、管坯的加热。随着技术的进步，现在高温加热环境甚至对钢锭等轧制前的加热已有不少采用步进炉加热，使用效果较好。近年来，小型无缝钢管生产线也在逐步进行研究与应用经过改进后的步进炉。
二、步进式加热炉的工作原理及燃烧技术
步进式加热炉是靠炉底或步进梁的升降进退来带动料坯前进的，其工作原理如下：起始位置，活动炉底在坯料下面最低位置，坯料两端架在炉内的固定炉底上，以后在活动炉底升起将坯料托起，接着活动炉底下降将坯料放在固定炉底上，最后活动炉底又回复到原来位置，由此可知，活动炉底运动的轨迹为一个矩形，它运动一个循环的时间叫“周期”，它运动一次使坯料前行的距离叫“行程”。
步进炉加热的特点是：坯料之间分开，有利于加热传导，这样加热速度快而且内外温度均匀。但在步进底式炉中，对于较大的坯料（如直径大于90mm），接触炉底的一面会存在一定的周向温差，影响了坯料的加热质量。由于步进梁式炉在设备建造成本上远大于步进底式炉，因此，步进底式炉更适合应用在小型无缝钢管厂的小直径管坯的加热。
三、步进式底加热炉的应用与改进？
鉴于步进式加热炉在机械化、自动化方面的优越性，泰州双羊精密无缝钢管有限公司2016年探索性建设二座蓄热式步进平底管坯加热炉（图1a）型式，由山东聊城某厂家设计建造，替代原有的斜底式人工拨钢加热炉。设计指标如下：
投产以来，在实际使用中总结出以下几方面：
1. 该炉型能够实现管坯的炉内加热、输送，可以达到所需的加热温度，大大地减轻的岗位劳动强度，实现了机械化；
2. 由于采用较厚的墙体，保温性能良好，炉体外侧的温度不超过65°C，炉体散热少；
3. 燃烧换向时间在90-120S之间，时间过长会将蓄热室下部的格栅烧坏；
4. 由于炉底采用的是平底结构，平铺的管坯在步进的过程中，存在滚动现象，坯料间隙不均，造成了一次出钢动作不能做到单支出钢，影响正常生产节奏；
5. 蓄热式燃烧技术，需要较为全面的系统检测与控制以及燃烧技术理论知识的支持，系统相对复杂。由于各方面的原因，我厂二台加热炉在实际使用均存在系统控制依据不足，技术粗糙，管坯加热氧化严重，燃气消耗达不到设计的小于40 m2/t的指标。动梁高温段耐材结构不合理，已出现多次停炉更换维修的问题。
针对该炉型存在的问题，设计建造一台结构如图1 b）所示的步进底式加热炉于2016年7月在常州武进某厂投产。做了如下改进：
1. 采用常规烧嘴和成熟、稳定的燃烧控制系统技术，实现了实时、精确、有效地控制空燃比、加热温度、炉压等，管坯氧化程度大大减轻；
2. 采用了炉内带圆钢定位的炉底砖结构专利技术保证了步进与出钢动作准确、一致，实现了计算机对炉内管坯的定位和跟蹤。同时，高温段耐材采用专有配方，提高了耐材的使用寿命，投产至今未作一次停炉维修。
3. 改进了炉底双层步进钢梁的结构与部件，提高了强度与使用寿命，并更加方便维护。
四、结语
1. 步进式加热炉作为无缝钢管生产中最关键的设备。其加热质量对钢材组织、产品质量起着至关重要的作用，其步进底式炉炉底耐材结构与质量，严重影响生产的稳定性。
2. 采用圓钢定位结构炉底砖专利技术的步进底式加热炉有着优越的自动化控制功能和良好的加热质量，以及较低的投资成本，更适合使用管坯直径小于90mm的小型无缝钢管厂替代斜底式加热炉。
3. 蓄热式燃烧技术有着更好的节能效果，但需要非常完善的过程控制。相对来说，常规燃烧技术更加稳定、成熟。
参考资料：
[1] 刘启香 步进式加热炉设计与操作的改进 《钢铁》 第26卷 第9期 1991年9月
[2] 李柠、王锡淮、李少远等 步进式加热炉炉温建模与优化仿真系统设计 《系统仿真学报》第13卷 第3期 2001年5月
[3] 何永生 蓄热式加热炉热平衡计算及效率影响因素分析 《冶金设备》 总第220期 2015年特刊4
[4] 吕文萃、陈飚、杨云凤等 提高大型步进式加热炉炉头梁使用寿命的实践 《山东冶金》第35卷 第4期 2013年8月
[5] 黄卫国 一种定位圆钢的炉底砖结构，专利号2016202348714
摘要：步进式加热炉是能够实现钢坯及管坯优质、高效、低耗加热的要求，以充分满足现代钢管生产机械化和自动化。特别是步进底式加热炉对小型无缝钢管厂穿孔生产有着全新的实际意义。本文笔者简单介绍了步进底式加热炉的工作原理、炉体型式，通过本厂的二座步进底式加热炉的使用状况，提出了步进底式加热炉的改进方法。
关键词：步进底式加热炉；工作原理；应用与改进
一、 前言
在无缝钢管生产过程中，加热是穿孔（热轧）的一个关键工序。一般中小规模的厂家采用的是斜底式人工拨钢的加热炉。在20世纪60年代以后提出了步进式加热炉，该炉型采用了步进床耐火材料炉底或水冷步进梁的措施，因其具有加热质量好、热工控制与操作灵活、劳动环境好等优点，更适应当代生产向大型化、高速化与现代化发展的需要。步进式加热炉最先应用在低温场合的合金钢的板坯、方坯、管坯的加热。随着技术的进步，现在高温加热环境甚至对钢锭等轧制前的加热已有不少采用步进炉加热，使用效果较好。近年来，小型无缝钢管生产线也在逐步进行研究与应用经过改进后的步进炉。
二、步进式加热炉的工作原理及燃烧技术
步进式加热炉是靠炉底或步进梁的升降进退来带动料坯前进的，其工作原理如下：起始位置，活动炉底在坯料下面最低位置，坯料两端架在炉内的固定炉底上，以后在活动炉底升起将坯料托起，接着活动炉底下降将坯料放在固定炉底上，最后活动炉底又回复到原来位置，由此可知，活动炉底运动的轨迹为一个矩形，它运动一个循环的时间叫“周期”，它运动一次使坯料前行的距离叫“行程”。
步进炉加热的特点是：坯料之间分开，有利于加热传导，这样加热速度快而且内外温度均匀。但在步进底式炉中，对于较大的坯料（如直径大于90mm），接触炉底的一面会存在一定的周向温差，影响了坯料的加热质量。由于步进梁式炉在设备建造成本上远大于步进底式炉，因此，步进底式炉更适合应用在小型无缝钢管厂的小直径管坯的加热。
三、步进式底加热炉的应用与改进？
鉴于步进式加热炉在机械化、自动化方面的优越性，泰州双羊精密无缝钢管有限公司2016年探索性建设二座蓄热式步进平底管坯加热炉（图1a）型式，由山东聊城某厂家设计建造，替代原有的斜底式人工拨钢加热炉。设计指标如下：
投产以来，在实际使用中总结出以下几方面：
1. 该炉型能够实现管坯的炉内加热、输送，可以达到所需的加热温度，大大地减轻的岗位劳动强度，实现了机械化；
2. 由于采用较厚的墙体，保温性能良好，炉体外侧的温度不超过65°C，炉体散热少；
3. 燃烧换向时间在90-120S之间，时间过长会将蓄热室下部的格栅烧坏；
4. 由于炉底采用的是平底结构，平铺的管坯在步进的过程中，存在滚动现象，坯料间隙不均，造成了一次出钢动作不能做到单支出钢，影响正常生产节奏；
5. 蓄热式燃烧技术，需要较为全面的系统检测与控制以及燃烧技术理论知识的支持，系统相对复杂。由于各方面的原因，我厂二台加热炉在实际使用均存在系统控制依据不足，技术粗糙，管坯加热氧化严重，燃气消耗达不到设计的小于40 m2/t的指标。动梁高温段耐材结构不合理，已出现多次停炉更换维修的问题。
针对该炉型存在的问题，设计建造一台结构如图1 b）所示的步进底式加热炉于2016年7月在常州武进某厂投产。做了如下改进：
1. 采用常规烧嘴和成熟、稳定的燃烧控制系统技术，实现了实时、精确、有效地控制空燃比、加热温度、炉压等，管坯氧化程度大大减轻；
2. 采用了炉内带圆钢定位的炉底砖结构专利技术保证了步进与出钢动作准确、一致，实现了计算机对炉内管坯的定位和跟蹤。同时，高温段耐材采用专有配方，提高了耐材的使用寿命，投产至今未作一次停炉维修。
3. 改进了炉底双层步进钢梁的结构与部件，提高了强度与使用寿命，并更加方便维护。
四、结语
1. 步进式加热炉作为无缝钢管生产中最关键的设备。其加热质量对钢材组织、产品质量起着至关重要的作用，其步进底式炉炉底耐材结构与质量，严重影响生产的稳定性。
2. 采用圓钢定位结构炉底砖专利技术的步进底式加热炉有着优越的自动化控制功能和良好的加热质量，以及较低的投资成本，更适合使用管坯直径小于90mm的小型无缝钢管厂替代斜底式加热炉。
3. 蓄热式燃烧技术有着更好的节能效果，但需要非常完善的过程控制。相对来说，常规燃烧技术更加稳定、成熟。
参考资料：
[1] 刘启香 步进式加热炉设计与操作的改进 《钢铁》 第26卷 第9期 1991年9月
[2] 李柠、王锡淮、李少远等 步进式加热炉炉温建模与优化仿真系统设计 《系统仿真学报》第13卷 第3期 2001年5月
[3] 何永生 蓄热式加热炉热平衡计算及效率影响因素分析 《冶金设备》 总第220期 2015年特刊4
[4] 吕文萃、陈飚、杨云凤等 提高大型步进式加热炉炉头梁使用寿命的实践 《山东冶金》第35卷 第4期 2013年8月
[5] 黄卫国 一种定位圆钢的炉底砖结构，专利号2016202348714