钢坯黑印消除方法与流程

本发明属于金属热处理技术领域，更具体地说，是涉及一种钢坯黑印消除方法。

背景技术：

水封是步进底式炉中常见的密封方式，用于密封步进底式炉动床与定床之间的间隙，以隔绝炉内空间和外界空间，防止炉内高温气体外溢。但是水封槽上方因炉内高温会产生蒸汽，蒸汽沿动床和定床之间的间隙上升到炉内，导致炉内局部温度降低，使得此处的钢坯受热不充分而形成“黑印”，严重影响钢坯质量。

为了解决上述“黑印”问题，现有技术中的通常做法是在动床和定床之间的间隙填充耐高温密封材料或设置封挡装置，以阻挡蒸汽上升进入炉内。采用耐高温密封材料带来的问题有：耐高温密封材料使用寿命较短，一般15-20天必须进行维护，每2-3个月需要进行更换，作业时需要停炉，大大降低了设备利用率；耐高温密封材料会因动床和定床之间的相对运动产生磨损出现间隙，炉内高温热气传向炉底导致炉底钢结构变形，影响炉子使用寿命，且炉底钢结构一旦变形，炉底因溢出的高温气体而温度升高，炉底维护作业环境相当恶劣；落入动床和定床之间30mm至50mm间隙的氧化铁皮、耐火材料碎块无法清理。采用设置封挡装置的方式具有的问题是封挡装置设置在动床和定床之间的狭小间隙内，维修困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钢坯黑印消除方法，旨在提出一种全新的思路，解决动床和定床间隙处的钢坯因受热不充分而产生“黑印”的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种钢坯黑印消除方法，包括将步进底式炉内正在加热的钢坯沿自身轴向横移一段距离s，所述距离s大于所述步进底式炉的定床和动床之间间隙的宽度。

进一步地，所述钢坯的横移发生在所述步进底式炉的加热段或均热段。

进一步地，所述钢坯横移后保持一定时间，然后将所述钢坯反向横移距离s使其复位。

进一步地，所述钢坯的横移通过设置在所述步进底式炉侧面的推钢机构实现，所述推钢机构的推杆能够沿所述钢坯轴向推顶所述钢坯的一端。

进一步地，所述推杆对所述钢坯的推顶发生在所述钢坯由所述步进底式炉的定床支撑且与动床脱离的时间段内。

进一步地，所述推杆作往复移动，且所述推杆的往复移动与所述动床的上升、前进、下降、后退的动作节拍相配合。

进一步地，所述推杆和定床在plc控制器的控制下动作。

进一步地，所述推杆的位置可调。

进一步地，所述推杆连接有冷却机构。

进一步地，所述推杆借助设于所述步进底式炉侧壁上的密封装置与所述步进底式炉侧壁密封连接。

本发明提供的钢坯黑印消除方法的有益效果在于：钢坯沿自身轴向横移距离s后，原本位于定床和动床间隙上方的部分离开此区域，不再受到水蒸汽影响，从而在所述步进底式炉的高温内充分受热，避免“黑印”现象发生。

附图说明

图1为本发明实施例提供的钢坯黑印消除方法中利用推钢机构使钢坯横移的断面示意图；

图2为本发明实施例提供的钢坯黑印消除方法中利用两个推钢机构使钢坯横移并复位的俯视示意图；

图3为本发明实施例提供的推杆驱动机构的原理构成示意图；

图4为本发明实施例提供的连接有冷却机构的推杆结构组成示意图。

图中：11、定床，12、动床，13、定床水封刀，14、动床水封刀，15、水封槽，16、钢坯，17、间隙，2、推钢机构，21、推杆，32、z轴驱动机构，321、z轴油缸，33、y轴驱动机构，331、y轴电机，332、链轮链条机构，333、丝杠螺母机构，34、x轴驱动机构，341、x轴电机，342、齿轮齿条机构，343、钢轮钢轨机构，21a、内管，21b、外管，21c、冷却介质入口，21d、冷却介质出口，21e、支撑杆。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，现对本发明提供的钢坯黑印消除方法进行说明。所述钢坯黑印消除方法，包括将步进底式炉内正在加热的钢坯16沿自身轴向横移一段距离s，所述距离s大于所述步进底式炉的定床11和动床12之间间隙17的宽度。

如图1所示，所述步进底式炉包括定床11和动床12，动床12循环进行上升、前进、下降、后退动作，驱动钢坯16步进向前运动。定床11底部固设有定床水封刀13，动床12底部固设有动床水封刀14，两者同时插入水封槽15的液体内，且始终保持位于液面下方，从而将炉内空间与炉外空间隔离，实现密封。因炉内高温产生的水蒸气沿定床11和动床12之间的间隙17上升，导致钢坯16位于间隙17处的部分受热不充分，出现“黑印”。

本实施例提供的钢坯黑印消除方法的有益效果在于：钢坯16沿自身轴向横移距离s后，原本位于间隙17上方的部分离开此区域，不再受到水蒸汽影响，从而在所述步进底式炉的高温内充分受热，避免“黑印”现象发生。

进一步地，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，钢坯16的横移发生在所述步进底式炉的加热段或均热段。

按炉温分布，所述步进底式炉的炉膛沿长度方向分为预热段、加热段和均热段，其中相比于加热段和均热段，预热段温度较低，加热段和均热段温度较高。钢坯16在预热段和加热段由表面至内部温度逐渐升高，到均热段后炉气温度与钢坯16的温度基本相同，且钢坯16的断面温度均匀。

具体的，钢坯16的横移发生在加热段的末尾处或均热段的起始处，保证在钢坯16在出炉之前具有足够的时间使原本产生“黑印”的部分受热；同时，在加热段的末尾处或均热段起始处横移钢坯16能够保证钢坯16横移后位于间隙17处的部分在钢坯16横移之前已经充分受热，不会因为在均热段受水蒸汽造成的低温影响产生二次“黑印”。

进一步地，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，钢坯16横移后保持一定时间，然后将钢坯16反向横移距离s使其复位。

如图2所示，沿箭头所示的钢坯16的前进方向设置两个推钢机构2，第一个推钢机构2将钢坯16横移距离s，第二推钢机构将钢坯16反向横移距离s使其复位。使钢坯16复位的目的是使钢坯16在出料口的位置不变。在对现有的步进底式炉进行改造，应用本方法消除“黑印”时，使钢坯16在出料口的位置保持不变能够避免出料口相关结构的改动，从而方便对现有设备的改造，便于本方法的应用实施。

同时，在新建设备中，钢坯16横移后也可以不复位，从而减少使钢坯16复位的相应机构，降低成本和设备复杂度；另外钢坯16还可以发生多次横移和复位，以灵活控制“黑印”处的热处理温度和时间。

进一步地，如图1和图2所示，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，钢坯16的横移通过设置在所述步进底式炉侧面的推钢机构2实现，推钢机构2的推杆21能够沿钢坯16轴向推顶所述钢坯16的一端。

使钢坯16发生横移的方法有多种，例如可以改造动床12的驱动机构，使动床12可以横向移动，从而带动钢坯16横移。但是动床12和定床11之间的间距较小，限制了动床12的横移距离，动床12带动钢坯16横移的效率较低。本实施例提出的利用推钢机构2横移钢坯16的方法便于实施，且推钢机构2的结构相较其他方法所需装置结构简单，便于制造和安装；同时，推钢机构2能够与动床12的动作配合，在不影响钢坯16步进前进的情况下完成对钢坯16的推顶横移，提高了效率。

进一步地，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，推杆21对钢坯16的推顶发生在钢坯16由所述步进底式炉的定床11支撑且与动床12脱离的时间段内。

钢坯16由定床11支撑且与动床12脱离的时间段内为静止状态，推杆21能够与钢坯16对正，从而能够对钢坯16的一端进行推顶，使其横移。

进一步地，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，推杆21作往复移动，且推杆21的往复移动与动床12的上升、前进、下降、后退的动作节拍相配合。

动床12上升时将钢坯16顶起，动床12前进时带着被顶起的钢坯16一起前进，动床12下降时钢坯16重新落回到定床11上，动床12后退进行复位。因此，推杆12的最佳推出时机是动床12完成下降动作后，此时钢坯16被支撑于定床11上并与动床12完全脱离；在动床12进行下一次上升动作之前，推杆12收回复位。推杆21的往复移动与动床12的动作之间存在互锁，例如，动床12位于上升状态时推杆21不能推出，防止推杆21与上升的动床12发生干涉造成设备损坏。

推杆21的往复移动与动床12的动作节拍配合，能够在不影响钢坯16步进前进的情况下完成对钢坯16的横向推顶。

进一步地，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，推杆21和定床12在plc控制器的控制下动作。

plc控制器中装载有控制程序，能够实现推杆21的自动化动作，且保证推杆21的动作与动床12的动作节拍相配合，推杆21与动床12之间的互锁动作不同时发生，保证推杆21能够准确的推顶钢坯16的端部。

plc控制器中的程序需保证钢坯16被支撑于定床11上保持静止时，推杆21推顶钢坯16；钢坯16被动床12上升顶起之前推杆21收回复位，保证推杆21不会与动床12或者钢坯16发生干涉，造成设备损坏。

进一步地，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，推杆21的位置可调。

推杆21至少能够完成沿着直角坐标系内的单轴运动，即沿着钢坯16前进方向的移动、沿着自身轴线方向的移动和升降移动。沿着钢坯16前进方向移动能够改变推钢位置，控制“黑印”部分在均热段的受热时间，保证“黑印”部分受热充分；沿着自身轴线方向的移动能够适应不同长度的钢坯16；升降移动能够适应不同截面尺寸的钢坯16，保证推杆21的中心与钢坯16的中心对正。

如图3所示，推杆21借助推杆驱动机构调节其位置，所述推杆驱动机构包括负责推杆21升降移动的z轴驱动机构32，负责推杆21沿自身轴线方向移动的y轴驱动机构33和负责推杆21沿钢坯16前进方向移动的x轴驱动机构34。z轴驱动机构32的动力部件为z轴油缸321，z轴油缸321驱动连杆升降机构实现推杆21的升降。y轴驱动机构33的动力部件为y轴电机331，y轴电机331的输出端连接链轮链条机构332和丝杠螺母机构333后驱动y轴小车沿轨道行走，实现推杆21沿自身轴线方向的移动；y轴小车移动时会带动z轴驱动机构32一并移动。x轴驱动机构34的动力部件为x轴电机341，x轴电机341的输出端连接齿轮齿条机构342，从而驱动推杆21沿钢坯16前进方向移动；x轴驱动机构34还包括具有支撑导向作用的钢轮钢轨机构343，钢轮钢轨机构343包括钢轮、钢轨、导向轮和压轮等，以保证顺利完成支撑和导向工作；x轴驱动机构34运行时，会带动z轴驱动机构32和y轴驱动机构33一并运动。

进一步地，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，推杆21连接有冷却机构。

推杆21工作时推顶端位于高温环境下，因此需要对其进行冷却，防止高温沿推杆21蔓延，影响与推杆21连接的其他部件的正常工作。如图4所示，推杆21包括内杆21a、外杆21b和支撑杆21e。支撑杆21e一般设置在内杆21a伸入外杆21b的一端且数量至少为三个，沿周向均布支撑于内杆21a和外杆21b的空档之间，用于将外杆21b支撑于内杆21a上。内杆21a上设有冷却介质入口21c，外杆21b上设有冷却介质出口21d，图4中箭头方向为冷却介质流向。冷却介质可以为液体或气体，例如水和空气。图4中外杆21b的右端为推顶端，伸入炉内，温度较高，冷却介质按图中箭头所示流向即可将推顶端的热量带走，起到冷却作用。冷却介质入口21c和冷却介质出口21d连接有供冷却介质流通的管道。管道上设有循环泵和放热机构，冷却介质在循环泵的驱动下以及放热机构的冷却下循环使用。

进一步地，作为本发明提供的钢坯黑印消除方法的一种具体实施方式，推杆21借助设于所述步进底式炉侧壁上的密封装置与所述步进底式炉侧壁密封连接。

密封机构的作用是尽可能阻挡炉内的高温从推杆21穿过所述步进底式炉侧壁处溢出，造成炉内热量损失以及炉外热污染。

所述密封机构包括下方的固定门和上方的活动门，所述固定门和活动门上分别开有供推杆21穿过的半圆孔。

当固定门和活动门闭合时，两个半圆孔形成一个直径与推杆21外径相等的圆孔。固定门和活动门一般设于所述步进底式炉的外壁上，活动门设有链轮链条机构，可以上升和下降。活动门上升打开时可以观察炉内情况或当作维修入口，同时也可以避开设于推杆21外壁上的冷却机构部件等附加结构，避免干涉；活动门下降时与固定门一起将推杆21围住，起到密封炉内高温的作用。固定门和活动门一般主要由耐火保温材料组成，且具有一定厚度，推杆21收回复位时位于两个所述半圆孔组成的圆孔中，将圆孔堵住，实现密封。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。