本发明涉及轧钢加热炉技术领域，尤其涉及一种液压步进梁式圆坯加热炉垫块及其使用方法。
背景技术：
在用连铸圆坯轧制生产热轧产品时，加热炉一般为步进梁式加热炉，而水梁是步进式加热炉工程的关键部位，通常在水梁上设置垫块，垫块一般选用耐热性能好的材料制造，垫块的主要作用是可减少水梁的遮蔽影响，增加钢坯的受热面，还可以减少水梁对钢坯的冷却作用。
对于目前的圆坯步进梁式加热炉，一般圆坯架在垫块上在步进时是固定不动的，整体垫块上设置有固定圆坯的弧形槽位或马鞍形凹槽等结构。如实用新型专利“新型步进梁式加热炉的垫块”公开号cn202747778u公开了一种新型步进梁式加热炉的垫块，设置在步进梁式加热炉水梁上的垫块，与钢坯接触面的中间为弧面，两端为平面结构。这类垫块在加热时钢坯与垫块接触处通过热传导热量从水冷梁处迅速散失，常常导致钢坯上出现黑印，产生钢坯加热不均匀的现象；由于弧面的曲率半径是固定的，故有不同直径的圆坯原料时，这种垫块不能通用；当圆坯原料直径较大时，垫块就需要做得很大，在水冷梁上固定的难度较大，受热的遮蔽面也会较大，垫块一般用昂贵的材料制成，造成了垫块的成本较高。
综上，如何在步进梁式加热炉加热圆坯时，改善加热均匀性、减少黑印的产生，提高圆坯的轧制质量，并且能降低垫块制造成本是目前企业面临的问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液压步进梁式圆坯加热炉垫块及其使用方法，解决了现有的步进梁式加热炉加热圆坯时容易出现黑印、加热不均匀的问题以及进一步解决制造成本高的问题，通过在步进梁和固定梁上分别设置相应的分体式垫块，不仅增加了圆钢的受热面积、降低了垫块的制造成本，而且使圆钢可以在固定梁上滚动，减少了钢坯加热时出现黑印的情况，改善钢坯加热时的温度均匀性，提高了钢坯的加热质量。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述液压步进梁式圆坯加热炉垫块，其特征在于，包括固定在步进梁上用于支撑圆坯的第一分体式垫块和固定在固定梁上使圆坯滚动、定位的第二分体式垫块。
进一步地，所述第一分体式垫块包括沿步进方向间隔固定在步进梁上的第一垫块和第二垫块，第一垫块和第二垫块的上端内侧分别设置有与圆坯的外圆相配合的第一弧形凹槽。
进一步地，所述弧形凹槽与圆坯的卡接处圆滑过渡设置。
进一步地，所述第二分体式垫块包括沿步进方向间隔固定在固定梁上的第三垫块和第四垫块，第三垫块上端面由外侧向内侧依次设置有滚动面和弧形定位面，第四垫块上端内侧设置有与圆坯的外圆相配合的第二弧形凹槽。
进一步地，所述滚动面和弧形定位面圆滑过渡相连，所述第二弧形凹槽与圆坯的卡接处圆滑过渡设置。
进一步地，所述弧形定位面和第二弧形凹槽的中心轴线重合。
进一步地，所述滚动面设置为倾斜平面或外凸弧形面。
进一步地，所述第一垫块、第二垫块和第四垫块的形状和尺寸均相同。
一种所述的加热炉垫块的使用方法，包括以下步骤：
1)步进梁启动前，多组第一分体式垫块等间距安装在步进梁上，多组第二分体式垫块等间距安装在固定梁上，且所述第一分体式垫块之间的料位间距与第二分体式垫块之间的料位间距相等；第一分体式垫块上圆坯的定位位置位于第二分体式垫块上圆坯定位位置的正下方；
2)步进梁启动时，首先，第一分体式垫块将定位在第二分体式垫块上的圆坯竖直托起，抬升至第二分体式垫块的上方；然后，步进梁前进设定的步距；接着，步进梁垂直下降至固定梁的下方，使第一分体式垫块上的圆坯垂直下降时落在第三垫块的滚动面上，在重力作用下，圆坯沿着滚动面、弧形定位面向下滚动到第三垫块的定位位置；最后，步进梁后退设定的步距后复位，完成步进动作。
3)随着步进梁在步进机械的驱动下按“抬升→前进→下降→后退”正循环步进动作，圆坯在加热炉内依次经过加热炉的预热段、加热段、均热段，完成整个加热过程。
进一步地，所述第三垫块沿步进方向设置在第四垫块的后方，步进梁的步距小于所述第一分体式垫块及第二分体式垫块的料位间距，所述间距和步距的差值等于圆坯在第三垫块上滚动的水平距离。
本发明的有益效果是：
1、通过在步进梁上安装多组支撑圆坯的第一分体式垫块，在固定梁上安装多组使圆坯滚动然后定位的第二分体式垫块，使步进梁在进行“抬升→前进→下降→后退”正循环步进动作的过程中，圆坯依次经过加热炉的预热段、加热段、均热段，完成整个加热过程，此过程中不仅增加了圆坯的受热面积，而且在步进梁托动圆坯下降使圆坯放置在固定梁的第二分体式垫块上，圆坯可在第二分体式垫块上滚动，减少了钢坯加热时出现黑印的情况，改善了钢坯加热时的温度均
匀性；
2、第一分体式垫块包括沿步进方向间隔固定在步进梁上的第一垫块和第二垫块，第二分体式垫块包括沿步进方向间隔固定在固定梁上的第三垫块和第四垫块，其中的第一弧形凹槽和第二弧形凹槽的半径根据生产圆坯的最大半径规格设定，第一分体式垫块和第二分体式垫块的间隔部分不需垫块材料，故其比整体垫块省料，其中的弧形凹槽的半径越大，用料就越省，节约了垫块的材料用量，并且减少了其在步进梁和固定梁上固定的难度，增加了圆坯的受热面积；且由于垫块间隔布置，当圆坯半径小于弧形凹槽的半径时，圆坯也不会在弧形凹槽内滚动，使垫块适用于不同半径的圆坯，提高了其通用性；
3、通过设定多组第一分体式垫块之间的间距和步进梁步距之间的差值，使圆坯在每一个步进行程下落到固定梁上时，都会落在第二分体式垫块的滚动面上，确保了圆坯在每一个步进行程下落时都会滚动，进一步提高了圆坯的加热质量。
综上，本发明通过在加热炉的步进梁和固定梁上分别设置相应结构的分体式垫块，使圆坯在步进梁的“抬升”和“前进”行程中进行位置固定，使圆坯在步进梁的“下降”行程中可实现滚动、定位，翻转定位准确，不仅增加了圆钢的受热面积，减少了钢坯加热时出现黑印的情况，改善了圆坯加热时的温度均匀性，而且还降低了垫块的制造成本。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为第一分体式垫块的主视图；
图2为第二分体式垫块的主视图；
图3为第二分体式垫块另一种结构的主视图；
图4为所述的液压步进梁式圆坯加热炉垫块在使用时的结构示意图。
上述图中的标记均为：1.第一分体式垫块，11.第一垫块，12.第二垫块，13.第一弧形凹槽，2.第二分体式垫块，21.第三垫块，211.滚动面，212.弧形定位面，22.第四垫块，221.第二弧形凹槽，3.圆坯，4.步进梁，5.固定梁。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明具体的实施方案为：如图1、图2、图3所示，一种液压步进梁式圆坯加热炉垫块，包括固定在步进梁4上用于支撑圆坯3的第一分体式垫块1和固定在固定梁5上使圆坯3滚动、定位的第二分体式垫块2，使步进梁4在进行“抬升→前进→下降→后退”正循环步进动作的过程中，圆坯3依次经过加热炉的预热段、加热段、均热段，完成整个加热过程，此过程中不仅增加了圆坯3的受热面积，而且在步进梁4托动圆坯3下降使圆坯3放置在固定梁5的第二分体式垫块2上，圆坯3可在第二分体式垫块2上滚动，减少了钢坯3加热时出现黑印的情况，改善了钢坯加热时的温度均匀性；
具体地，第一分体式垫块1包括沿步进方向间隔固定在步进梁4上的第一垫块11和第二垫块12，第一垫块11和第二垫块12的上端内侧分别设置有与圆坯3的外圆相配合的第一弧形凹槽13，上端分别设置平台面，减少了圆坯3的划伤，此第一弧形凹槽13的半径根据生产圆坯3的最大半径规格设定，与整体垫块相比，由于省去了间隔部分的材料，所以节约了垫块的材料用量，且第一弧形凹槽13的半径越大，用料就越省，还能减少其在步进梁4上固定的难度，增加了圆坯3的受热面积；且由于第一垫块11和第二垫块12间隔布置，当圆坯3半径小于弧形凹槽13的半径时，圆坯3也不会在弧形凹槽13内滚动，使第一分体式垫块1适用于不同半径的圆坯3，提高了其通用性；优化地，为了防止圆坯3在进入步进梁4的第一分体式垫块1上时产生划痕和磨损，第一弧形凹槽13与圆坯3的卡接处圆滑过渡设置，即设置成圆弧形倒角。
如图2和图3所示，第二分体式垫块2包括沿步进方向间隔固定在固定梁5上的第三垫块21和第四垫块22，节约了垫块的材料用量，减少了其在固定梁5上固定的难度，增加了圆坯3的受热面积；第三垫块21上端面由外侧向内侧依次设置有滚动面211和弧形定位面212，第四垫块22上端内侧设置有与圆坯3的外圆相配合的第二弧形凹槽221，使圆坯3放置在滚动面211后会沿着滚动面211、弧形定位面212滚动，并在弧形定位面212和第二弧形凹槽221之间定位；优化地，为了使圆坯3在滚动翻转时更顺畅、减少划伤磨损，滚动面211和弧形定位面212圆滑过渡相连，第二弧形凹槽221与圆坯3的卡接处圆滑过渡设置，即交界处磨成圆弧形倒角；优化地，弧形定位面212和第二弧形凹槽221的中心轴线重合，使圆坯3滚动后定位稳定，便于下一个循环行程开始时对圆坯3稳定托起。
如图2所示，滚动面211设置为倾斜平面，使圆坯3在每一个步进行程下落时落在此倾斜平面上，在重力作用下，圆坯3沿着此倾斜平面向下滚动至弧形定位面212上定位，在圆坯3的滚动过程中，圆坯3的滚动角度a可通过以下公式计算：
其中，圆坯3的滚动距离为l，圆坯的半径为r，倾斜平面的倾斜角度为θ2；圆坯3滚动到弧形定位面212和第二弧形凹槽221之间时，倾斜平面与弧形定位面212的交界处与圆坯3中心的连线与竖直方向的夹角为θ1，圆坯3滚动的水平距离为s。
如图3所示，滚动面211设置为外凸弧形面，使圆坯3在每一个步进行程下落时落在此外凸弧形面上，在重力作用下，圆坯3沿着此外凸弧形面向下滚动至弧形定位面212上定位，在圆坯3的滚动过程中，圆坯3的滚动角度b可通过以下公式计算：
其中，圆坯3的滚动距离为l，圆坯的半径为r，外凸弧形面的弧长为l1，l1对应的中心角为α、对应的半径为r1，圆坯3滚动到弧形定位面212和弧形凹槽23之间时，外凸弧形面与弧形定位面212的交界处与圆坯3中心的连线与竖直方向的夹角为θ1，圆坯3滚动的水平距离为s。
进一步地，第一垫块11、第二垫块12和第四垫块22的形状和尺寸均相同，便于生产，降低了生产成本；另外，在炉温≥800℃的炉内区域，第一分体式垫块1和第二分体式垫块2优选采用含钴量(重量百分比)≥20％的合金或钴基合金制造，此含量的垫块耐磨性好、硬度高、耐热好，使用寿命长。在炉温≤800℃的炉内区域，为降低成本，可选用铬、镍含量(重量百分比)分别≥20％的奥氏体耐热钢制造。
一种液压步进梁式加热炉垫块的使用方法，包括以下步骤：
1)步进梁4启动前，多组第一分体式垫块1等间距安装在步进梁4上，多组第二分体式垫块2等间距安装在固定梁5上，且第一分体式垫块1之间的料位间距与第二分体式垫块2之间的料位间距相等，第一分体式垫块1上圆坯3的定位位置位于第二分体式垫块2上圆坯3定位位置的正下方，如图4所示，便于对圆坯3进行准确定位，使圆坯3运输更顺畅；
2)步进梁4启动时，首先，第一分体式垫块1将定位在第二分体式垫块2上的圆坯3竖直托起，抬升至第二分体式垫块2的上方；然后，步进梁4前进设定的步距；接着，步进梁4垂直下降至固定梁5的下方，使第一分体式垫块1上的圆坯3垂直下降时落在第三垫块21的滚动面211上，在重力作用下，圆坯3沿着滚动面211、弧形定位面212向下滚动到第三垫块21的定位位置；最后，步进梁5后退设定的步距后复位，完成步进动作；其中，第三垫块21沿步进方向设置在第四垫块22的后方，步进梁4的步距小于第一分体式垫块1及第二分体式垫块2的料位间距，使圆坯3沿着步进梁4的步进相反方向滚动到定位位置，也可将第三垫块21沿步进方向设置在第四垫块22的前方，则步进梁4的步距大于第一分体式垫块1及第二分体式垫块2的料位间距，使圆坯3沿着步进梁4的步进方向滚动到定位位置，这两种情况中，间距和步距的差值等于圆坯3在第三垫块21上滚动的水平距离。
3)随着步进梁4在步进机械的驱动下按“抬升→前进→下降→后退”正循环步进动作，圆坯3在加热炉内依次经过加热炉的预热段、加热段、均热段，完成整个加热过程。
综上，本发明通过在加热炉的步进梁和固定梁上分别设置相应结构的分体式垫块，使圆坯在步进梁的“抬升”和“前进”行程中进行位置固定，使圆坯在步进梁的“下降”行程中可实现滚动、定位，翻转定位准确，不仅增加了圆钢的受热面积，减少了钢坯加热时出现黑印的情况，改善了圆坯加热时的温度均匀性，而且还降低了垫块的制造成本和安装难度。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。