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【摘 要】钢坯在炉内的横向跑偏和纵向跑偏位移量，是步进式加热炉设备的重要性能之一。重点介绍了八钢1750热连轧生产线步进式加热炉钢坯跑偏测试的应用技术。
【关键词】步进式加热炉；钢坯；跑偏；测试
1.前言
步进式加热炉是靠专用步进机构使钢坯在炉内一步一步移动的机械化炉子。它具有生产能力大、加热速度快、温度均匀、钢坯烧损少、加热质量好，特别是操作灵活，可步进送钢、步进退钢和踏步控制，易于排空炉料、钢坯退出和变换钢种等优点，因此而成为目前加热钢坯普遍采用的较为先进的一种炉型。
八钢1750热连轧生产线有2座步进式加热炉，炉子有效长度48500mm，净宽11200mm。无论是炉型结构，设备的装备水平、控制水平，还是产品的加热质量和能耗指标，均达到国内先进水平。
2.步进梁驱动装置
步进梁驱动是靠步进机械的步进机构来实现的。而步进机械设置在炉底下的炉坑中，因此通常亦称为炉底机械。它包括斜轨座与轮组、升降框架、平移框架（步进框架）、升降与平移液压缸、升降与平移定心装置。步进梁采用双框架，沿炉长方向分为两段，便于设备制造及安装。步进梁驱动采用双轮斜轨式液压传动，升降驱动装置液压斜台面式。这种形式运行稳定，板坯跑偏量小，制造、施工方便。步进梁的运动轨迹是一个矩形运动轨迹。步进梁运动由水平运动和升降运动组成。水平运动和升降运动过程中的速度是变化的，其目的在于保证板坯以较低的速度接触水梁和步进梁开始动作及结束动作的缓和，减少步进机构产生冲击和震动。步进机构的水平运动是：通过一台平移液压缸驱动平移框架，使其在提升框架的滚轮上作平移运动，此时，提升液压缸处于静止状态。
步进梁的上下升降行程为200mm，水平行程为550mm，步进梁运动周期约为50s。当板坯较短时间停炉时，要求步进梁作踏步动作，以避免板坯黑印加重。当板坯较长时间停炉时，要求步进梁停在中位与固定梁同一标高以避免板坯变形弯曲。
其运动轨迹如图1所示。
步进机构设备安装达到设计要求后，所有滚轮与平轨或斜轨在全行程中不低于90%的接触率，任何相邻两轮不得同时有不接触现象，全行程运行中，上、下定心轮与相应的定心导板不得出现点接触现象。水封槽与刮渣板之间保证一定间隙，不得刮碰。各部位不得出现卡阻和异常声响。在框架结构运行范围内清除障碍，将步进炉机械设备各润滑位置注满润滑脂，液压系统已具备运行条件。投入工作系统的压力开始时应尽量调低，以能驱动为宜。
液压站开始工作后，首先运行步进机构上升、下降、前进、后退全程范围的数次低速点动操作。在无异常情况下按工艺运行参数进行步进机构上升、下降、前进、后退单动操作调整。待各单动运行平稳并符合工艺运行参数后，即可进行半联动操作，正循环（上升→前进→下降→后退）、逆循环（前进→上升→后退→下降）、踏步各数次。确认正常后，再将标准坯装入，进行从装料端到出料端的正循环运行。冷态负荷试车，检查加热炉步进机械、炉内支撑梁、液压站、装出钢机和装出料炉门等设备的制造与安装质量是否符合设计和生产要求。为给加热炉正式投产创造条件，应进行钢坯在炉内的跑偏测试。
4.钢坯跑偏测试
钢坯在炉内的跑偏分为横向跑偏和纵向跑偏，是步进式加热炉设备的重要性能之一。因此，在步进炉砌筑完毕，步进机械经调试后运行正常的情况下，按步进炉实际生产情况，模拟钢坯从炉子的装料端经步进机械运送到出料端全过程中，考核其产生的横向、纵向位移量，进行钢坯在炉内的跑偏测试，或称之为“蛇”形试验。横向跑偏量系指被测试坯料纵向中心线垂直于炉子中心线放置，由装料端步进至出料端，试验坯料中点在垂直于炉子中心线方向的最大位移量。纵向跑偏量则是指被测试坯料纵向中心线垂直于炉子中心线放置，由装料端步进至出料端时，测试坯料在其纵向中心线上的两端点沿炉子中心线方向的位移差。
根据合同规定，加热炉设计保证指标：总跑偏量≤±30mm；
板坯在冷炉状态下，按布料图装料，从装料端到出料端连续运行产生的偏移量；
4.1 测试的前提条件
进行钢坯在炉内跑偏测试，应具备如下前提条件：制定钢坯在炉内跑偏的测试方案；存放钢坯的板坯库辊道投入使用，钢坯从板坯库辊道运送到加热炉装料辊道；步进炉炉前、炉后装出料辊道运转正常，控制系统亦正常投入运行，装料辊道钢坯定位准确；装出钢机试车完毕运转正常，激光测定符合要求；装出料炉门安装试车完毕并完成与
装钢机、出钢机的联锁功能且符合设计要求；步进梁的正循环、逆循环、踏步单动等运行正常，控制功能符合要求，激光控制均能正常投入使用。
4.2 测试的准备
（1）钢坯坯料
行业标准规定，跑偏测试应以标准坯为准。因为标准坯是生产厂认定的代表规格，在年产量中占有较大比例。因此，设计必须首先满足这种坯料的工艺要求，而其它坯料属兼顾范围，这是因为步进炉内步进梁和固定梁数量和位置受到加热工艺、坯料长短、装出钢机托杆诸因素的制约，不可能在任意长度条件下都处于均匀受力状态，所以短尺坯料跑偏量较大。标准坯是所有坯料中最长，而炉子净空长度是以长坯料为准计算设计的。
因此，只要最长坯料跑偏符合要求，短尺坯料即使跑偏量稍大也不会造成影响。
测试用的标准坯尺寸为220mm×1500mm×10500mm，钢坯的端面须平直，坯料水平弯曲度应≤2L/1000，其中L是钢坯的长度。
钢坯厚度、宽度、长度尺寸允许误差：
厚度±5mm，宽度±15mm，长度±30mm；
测弯度：长坯≤40mm，短坯≤20mm；
弯曲度：长坯≤40mm，短坯≤20mm。
（2）上料手段
利用辊道上料，由板坯库辊道将钢坯运送到炉子装料辊道。
（3）装、出钢机应正常投入运行。
（4）检测工具备齐
为使钢坯跑偏测试顺利，应备有细钢线（20号钢线）2根，每根长度不小于60m；钢卷尺（3～5m）4～6只；钢板尺（1m）4把；架梯4～6部；白漆或白粉浆、毛笔、电筒等。
上述准备工作、测试条件具备并经确认后，各岗位人员就位。钢坯跑偏测试即可进行。
4.3 测试方法
首先根据步进炉中心线，炉内拉高强钢线，要求沿炉纵向设置2根细钢线，钢线与炉子中心线平行，沿炉中心对称，布置如下图2：
测试内容与方法
a）将测试坯依次编号、称重、测长、炉前定位，装钢机依次装入炉直至全部入炉；在第（1和2）、（17和18）、（27和28）、（36和37）、（57和58）、（73和74）块坯上画上标记线，步进梁每向前运送5步测量一次横向跑偏值，并作好记录；在炉子中部进行一次踏步试验，步进梁升降各10次，并记录横向跑偏值，所产生的跑偏值应从炉子总跑偏值中扣除（踏步前后分别记录垂线与钢丝线的距离）；⑤板坯碰到激光检测器后，步进梁停下。
b）测量所有标记坯通过炉子的跑偏值；
c）出炉后的钢坯依次送回板坯跨。
5.结束语
钢坯在炉内的跑偏量是反映步进式加热炉设备性能的重要指标之一。而影响跑偏的因素较多，诸如步进机构型式、步进机械制造加工精度、安装质量以及钢坯装料的布料方式、料坯尺寸误差、表面质量等，有时个别钢坯板形超差也能造成跑偏量大。从布料图上可见到大量较短的坯料在炉内处于偏载状态。综上所述，就步进机构而言，目前步进梁驱动装置有3种型式：一是水平移动的液压传动，升降由偏心轮传动；二是全液压斜台面升降式；三是全液压杆杠托轮升降式。其中双轮斜轨液压传动和升降驱动装置液压斜台面升降式运行稳定，板坯
跑偏量小，制造施工方便。钢坯装料的布料方式应以炉子中心线对中布料为好，同时采用单排料全负荷测试，可以解决短尺寸坯料的跑偏问题。
【关键词】步进式加热炉；钢坯；跑偏；测试
1.前言
步进式加热炉是靠专用步进机构使钢坯在炉内一步一步移动的机械化炉子。它具有生产能力大、加热速度快、温度均匀、钢坯烧损少、加热质量好，特别是操作灵活，可步进送钢、步进退钢和踏步控制，易于排空炉料、钢坯退出和变换钢种等优点，因此而成为目前加热钢坯普遍采用的较为先进的一种炉型。
八钢1750热连轧生产线有2座步进式加热炉，炉子有效长度48500mm，净宽11200mm。无论是炉型结构，设备的装备水平、控制水平，还是产品的加热质量和能耗指标，均达到国内先进水平。
2.步进梁驱动装置
步进梁驱动是靠步进机械的步进机构来实现的。而步进机械设置在炉底下的炉坑中，因此通常亦称为炉底机械。它包括斜轨座与轮组、升降框架、平移框架（步进框架）、升降与平移液压缸、升降与平移定心装置。步进梁采用双框架，沿炉长方向分为两段，便于设备制造及安装。步进梁驱动采用双轮斜轨式液压传动，升降驱动装置液压斜台面式。这种形式运行稳定，板坯跑偏量小，制造、施工方便。步进梁的运动轨迹是一个矩形运动轨迹。步进梁运动由水平运动和升降运动组成。水平运动和升降运动过程中的速度是变化的，其目的在于保证板坯以较低的速度接触水梁和步进梁开始动作及结束动作的缓和，减少步进机构产生冲击和震动。步进机构的水平运动是：通过一台平移液压缸驱动平移框架，使其在提升框架的滚轮上作平移运动，此时，提升液压缸处于静止状态。
步进梁的上下升降行程为200mm，水平行程为550mm，步进梁运动周期约为50s。当板坯较短时间停炉时，要求步进梁作踏步动作，以避免板坯黑印加重。当板坯较长时间停炉时，要求步进梁停在中位与固定梁同一标高以避免板坯变形弯曲。
其运动轨迹如图1所示。
步进机构设备安装达到设计要求后，所有滚轮与平轨或斜轨在全行程中不低于90%的接触率，任何相邻两轮不得同时有不接触现象，全行程运行中，上、下定心轮与相应的定心导板不得出现点接触现象。水封槽与刮渣板之间保证一定间隙，不得刮碰。各部位不得出现卡阻和异常声响。在框架结构运行范围内清除障碍，将步进炉机械设备各润滑位置注满润滑脂，液压系统已具备运行条件。投入工作系统的压力开始时应尽量调低，以能驱动为宜。
液压站开始工作后，首先运行步进机构上升、下降、前进、后退全程范围的数次低速点动操作。在无异常情况下按工艺运行参数进行步进机构上升、下降、前进、后退单动操作调整。待各单动运行平稳并符合工艺运行参数后，即可进行半联动操作，正循环（上升→前进→下降→后退）、逆循环（前进→上升→后退→下降）、踏步各数次。确认正常后，再将标准坯装入，进行从装料端到出料端的正循环运行。冷态负荷试车，检查加热炉步进机械、炉内支撑梁、液压站、装出钢机和装出料炉门等设备的制造与安装质量是否符合设计和生产要求。为给加热炉正式投产创造条件，应进行钢坯在炉内的跑偏测试。
4.钢坯跑偏测试
钢坯在炉内的跑偏分为横向跑偏和纵向跑偏，是步进式加热炉设备的重要性能之一。因此，在步进炉砌筑完毕，步进机械经调试后运行正常的情况下，按步进炉实际生产情况，模拟钢坯从炉子的装料端经步进机械运送到出料端全过程中，考核其产生的横向、纵向位移量，进行钢坯在炉内的跑偏测试，或称之为“蛇”形试验。横向跑偏量系指被测试坯料纵向中心线垂直于炉子中心线放置，由装料端步进至出料端，试验坯料中点在垂直于炉子中心线方向的最大位移量。纵向跑偏量则是指被测试坯料纵向中心线垂直于炉子中心线放置，由装料端步进至出料端时，测试坯料在其纵向中心线上的两端点沿炉子中心线方向的位移差。
根据合同规定，加热炉设计保证指标：总跑偏量≤±30mm；
板坯在冷炉状态下，按布料图装料，从装料端到出料端连续运行产生的偏移量；
4.1 测试的前提条件
进行钢坯在炉内跑偏测试，应具备如下前提条件：制定钢坯在炉内跑偏的测试方案；存放钢坯的板坯库辊道投入使用，钢坯从板坯库辊道运送到加热炉装料辊道；步进炉炉前、炉后装出料辊道运转正常，控制系统亦正常投入运行，装料辊道钢坯定位准确；装出钢机试车完毕运转正常，激光测定符合要求；装出料炉门安装试车完毕并完成与
装钢机、出钢机的联锁功能且符合设计要求；步进梁的正循环、逆循环、踏步单动等运行正常，控制功能符合要求，激光控制均能正常投入使用。
4.2 测试的准备
（1）钢坯坯料
行业标准规定，跑偏测试应以标准坯为准。因为标准坯是生产厂认定的代表规格，在年产量中占有较大比例。因此，设计必须首先满足这种坯料的工艺要求，而其它坯料属兼顾范围，这是因为步进炉内步进梁和固定梁数量和位置受到加热工艺、坯料长短、装出钢机托杆诸因素的制约，不可能在任意长度条件下都处于均匀受力状态，所以短尺坯料跑偏量较大。标准坯是所有坯料中最长，而炉子净空长度是以长坯料为准计算设计的。
因此，只要最长坯料跑偏符合要求，短尺坯料即使跑偏量稍大也不会造成影响。
测试用的标准坯尺寸为220mm×1500mm×10500mm，钢坯的端面须平直，坯料水平弯曲度应≤2L/1000，其中L是钢坯的长度。
钢坯厚度、宽度、长度尺寸允许误差：
厚度±5mm，宽度±15mm，长度±30mm；
测弯度：长坯≤40mm，短坯≤20mm；
弯曲度：长坯≤40mm，短坯≤20mm。
（2）上料手段
利用辊道上料，由板坯库辊道将钢坯运送到炉子装料辊道。
（3）装、出钢机应正常投入运行。
（4）检测工具备齐
为使钢坯跑偏测试顺利，应备有细钢线（20号钢线）2根，每根长度不小于60m；钢卷尺（3～5m）4～6只；钢板尺（1m）4把；架梯4～6部；白漆或白粉浆、毛笔、电筒等。
上述准备工作、测试条件具备并经确认后，各岗位人员就位。钢坯跑偏测试即可进行。
4.3 测试方法
首先根据步进炉中心线，炉内拉高强钢线，要求沿炉纵向设置2根细钢线，钢线与炉子中心线平行，沿炉中心对称，布置如下图2：
测试内容与方法
a）将测试坯依次编号、称重、测长、炉前定位，装钢机依次装入炉直至全部入炉；在第（1和2）、（17和18）、（27和28）、（36和37）、（57和58）、（73和74）块坯上画上标记线，步进梁每向前运送5步测量一次横向跑偏值，并作好记录；在炉子中部进行一次踏步试验，步进梁升降各10次，并记录横向跑偏值，所产生的跑偏值应从炉子总跑偏值中扣除（踏步前后分别记录垂线与钢丝线的距离）；⑤板坯碰到激光检测器后，步进梁停下。
b）测量所有标记坯通过炉子的跑偏值；
c）出炉后的钢坯依次送回板坯跨。
5.结束语
钢坯在炉内的跑偏量是反映步进式加热炉设备性能的重要指标之一。而影响跑偏的因素较多，诸如步进机构型式、步进机械制造加工精度、安装质量以及钢坯装料的布料方式、料坯尺寸误差、表面质量等，有时个别钢坯板形超差也能造成跑偏量大。从布料图上可见到大量较短的坯料在炉内处于偏载状态。综上所述，就步进机构而言，目前步进梁驱动装置有3种型式：一是水平移动的液压传动，升降由偏心轮传动；二是全液压斜台面升降式；三是全液压杆杠托轮升降式。其中双轮斜轨液压传动和升降驱动装置液压斜台面升降式运行稳定，板坯
跑偏量小，制造施工方便。钢坯装料的布料方式应以炉子中心线对中布料为好，同时采用单排料全负荷测试，可以解决短尺寸坯料的跑偏问题。