本發(fā)明涉及加熱爐技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法及冷卻支撐構(gòu)件。

背景技術(shù)：

在使用步進梁式加熱爐對鋼坯進行加熱時，通過設(shè)置冷卻支撐構(gòu)件來輸送和支撐爐內(nèi)的坯料。冷卻支撐構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與加熱爐的能耗、步進梁式加熱爐的使用壽命以及坯料的斷面溫差、加熱質(zhì)量息息相關(guān)，因此冷卻支撐構(gòu)件的制作過程對步進梁式加熱爐的功能有著重要影響。

目前，在制作冷卻支撐構(gòu)件的過程中，一般先制作用于冷卻支撐構(gòu)件中支撐縱水梁的支撐柱，然后根據(jù)經(jīng)驗選擇縱水梁的截面參數(shù)，再根據(jù)經(jīng)驗對選定的縱水梁進行試算，并確定大致滿足工作需求的冷卻支撐構(gòu)件。

然而，實際生產(chǎn)中所用的步進梁式加熱爐內(nèi)的坯料種類、規(guī)格以及縱水梁的布置方式多種多樣，這就導(dǎo)致在制作冷卻支撐構(gòu)件時，需要進行繁瑣的試算，并需要反復(fù)調(diào)整冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁的截面參數(shù)，導(dǎo)致冷卻支撐構(gòu)件的制作過程費時、費力，而且，由于現(xiàn)有技術(shù)中是根據(jù)經(jīng)驗對冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁進行試算，因此冷卻支撐構(gòu)件制作的準(zhǔn)確性也難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法及冷卻支撐構(gòu)件，用于簡化冷卻支撐構(gòu)件的制作過程，提高冷卻支撐構(gòu)件制作的準(zhǔn)確性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一方面提供一種步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法，其中所述冷卻支撐構(gòu)件包括縱水梁以及多個用于支撐所述縱水梁的支撐柱，所述冷卻支撐構(gòu)件的制作方法包括包括：

步驟100、獲取所述縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)；

步驟200、根據(jù)所述縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，計算獲得所述縱水梁的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W；

步驟300、獲取坯料的尺寸、坯料的材料密度和相鄰坯料的間距，獲取相鄰所述冷卻支撐構(gòu)件種所述縱水梁的間距，以及獲取所述支撐柱的數(shù)量和間距；

步驟400、根據(jù)所述坯料的尺寸、所述坯料的材料密度和相鄰所述坯料的間距，以及根據(jù)相鄰所述冷卻支撐構(gòu)件中所述縱水梁的間距，計算獲得所述縱水梁承受的坯料均布載荷q；

步驟500、根據(jù)所述支撐柱的數(shù)量和間距、以及所述坯料均布載荷q，計算獲得所述縱水梁的最大彎矩M_max和所述縱水梁的最大撓度f_max；

步驟600、根據(jù)所述縱水梁的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W、所述縱水梁的最大彎矩M_max和所述縱水梁的最大撓度f_max，校驗所述縱水梁的強度和剛度，并在所述縱水梁的強度和剛度滿足需求時，確定所述縱水梁的實際截面參數(shù)；

步驟700、根據(jù)所述縱水梁的實際截面參數(shù)制作所需的縱水梁。

基于上述步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法的技術(shù)方案，本發(fā)明的第二方面提供一種步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件，所述冷卻支撐構(gòu)件包括縱水梁，以及多個用于支撐所述縱水梁的支撐柱，所述縱水梁包括連續(xù)梁和兩個懸臂梁，每個所述懸臂梁一端分別與所述支撐柱和所述連續(xù)梁連接，每個所述懸臂梁的另一端懸空。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法的有益效果為：

本發(fā)明提供的步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法中，通過利用冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁的預(yù)設(shè)截面系數(shù)、縱水梁的坯料均布載荷、以及縱水梁的最大彎矩和最大撓度，可以對預(yù)先獲取的縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進行剛度校核和強度校核，以驗證縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)是否符合要求。這樣，在制作冷卻支撐構(gòu)件的過程中，為冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁的校核計算提供了科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)，以使縱水梁參數(shù)的選取更加準(zhǔn)確合理，從而避免了僅僅根據(jù)經(jīng)驗進行試算而導(dǎo)致的誤差。同時，如果需要對縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進行調(diào)整，則可以根據(jù)之前的校驗結(jié)果有方向性的選取新的縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，從而減少了因盲目選取預(yù)設(shè)截面參數(shù)而導(dǎo)致的反復(fù)試算，進而簡化了冷卻支撐構(gòu)件的制作過程，提高了冷卻支撐構(gòu)件制作的準(zhǔn)確性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例中步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例中冷卻支撐構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中坯料布置方式示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中縱水梁截面示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中單個縱水梁所受的坯料均布載荷示意圖；

附圖標(biāo)記：

1-縱水梁， 11-連續(xù)梁，

12-懸臂梁， 13-支撐管，

14-連接塊， 2-支撐柱，

3-坯料。

具體實施方式

為便于理解，下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明實施例提供的步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法及冷卻支撐構(gòu)件進行詳細(xì)描述。

請參閱圖1-圖2，本發(fā)明實施例中冷卻支撐構(gòu)件包括縱水梁1以及多個用于支撐縱水梁1的支撐柱2，本發(fā)明實施例提供的步進梁式加熱爐的縱水梁制作方法包括：

步驟100、獲取縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，此步驟首先對縱水梁1進行預(yù)先判斷，以預(yù)先獲取縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，在本實施例中，預(yù)設(shè)截面參數(shù)主要包括縱水梁1的截面形狀和截面尺寸，其獲取方式可以是根據(jù)計算獲得，也可以根據(jù)已有經(jīng)驗選??；且這里所述縱水梁1的截面形狀可以包括如圓形、橢圓形、方形、三角形或其他多邊形。

步驟200、根據(jù)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，獲取縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W。此步驟根據(jù)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)中縱水梁1的截面形狀和截面尺寸計算縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W，并將縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W作為后續(xù)數(shù)據(jù)校核的依據(jù)之一，預(yù)設(shè)截面系數(shù)W的計算方式在下文有詳細(xì)描述，此處暫不做描述。

步驟300、獲取坯料3的尺寸、坯料3的材料密度和相鄰坯料3的間距，獲取相鄰冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的間距，以及獲取用于支撐縱水梁1的支撐柱2的數(shù)量和間距。其中，坯料3的尺寸是指坯料3的外形尺寸，如坯料3的長、寬、高尺寸；坯料3的材料密度由制成坯料3的材料決定。坯料3的間距與步進梁式加熱爐的爐內(nèi)空間、縱水梁1的間距以及實際生產(chǎn)需求有關(guān)；支撐柱2的數(shù)量和間距與放置在縱水梁1上的坯料3總重量有關(guān)。

步驟400、根據(jù)坯料3的尺寸、坯料3的材料密度和相鄰坯料3的間距，以及根據(jù)相鄰冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的間距，計算獲得縱水梁1承受的坯料均布載荷q。

步驟500、根據(jù)支撐柱2的數(shù)量和間距、以及坯料均布載荷q，計算獲得縱水梁1的最大彎矩M_max和縱水梁1的最大撓度f_max。

上述均布載荷q、縱水梁1的最大彎矩M_max和縱水梁1的最大撓度f_max、的計算方式在下文有詳細(xì)描述，此處暫不做描述。

步驟600、根據(jù)縱水梁1預(yù)設(shè)截面系數(shù)W、縱水梁1的最大彎矩M_max和縱水梁1的最大撓度f_max，校驗縱水梁1的強度和剛度，并在縱水梁1的強度和剛度滿足需求時，確定縱水梁1的實際截面參數(shù)。此步驟是對上述實施例中縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W進行校核，當(dāng)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W符合縱水梁1的強度和剛度要求時，執(zhí)行步驟700，當(dāng)縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W不符合縱水梁1的強度和剛度要求時，需要調(diào)整縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，然后重新執(zhí)行上述步驟。

步驟700、根據(jù)縱水梁1的實際截面參數(shù)制作所需的縱水梁1。

通過上述實施例提供的步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法的具體實施過程可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法的有益效果為：

本發(fā)明實施例提供的步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件制作方法中，通過利用冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)、縱水梁1的坯料均布載荷、以及縱水梁1的最大彎矩和最大撓度，可以對預(yù)先獲取的縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進行剛度校核和強度校核，以驗證縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)是否符合要求。這樣，在制作冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的過程中，為冷卻支撐構(gòu)件中縱水梁1的校核計算提供了科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)，以使縱水梁1參數(shù)的選取更加準(zhǔn)確合理，從而避免了僅僅根據(jù)經(jīng)驗進行試算而導(dǎo)致的誤差。同時，如果需要對縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進行調(diào)整，則可以根據(jù)之前的校驗結(jié)果有方向性的選取新的縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，從而減少了因盲目選取預(yù)設(shè)截面參數(shù)而導(dǎo)致的反復(fù)試算，進而簡化了冷卻支撐構(gòu)件中1的制作過程，提高了冷卻支撐構(gòu)件中1制作的準(zhǔn)確性。

請參閱圖3和圖4，在步進梁式加熱爐中，縱水梁1優(yōu)選包括兩個相平行的支撐管13和將兩個相平行的支撐管13連接為一體的連接塊3，連接塊3的長度l與支撐管13的長度相等；且縱水梁的預(yù)設(shè)截面參數(shù)包括支撐管13的預(yù)設(shè)外徑D和預(yù)設(shè)內(nèi)徑d。當(dāng)采用具有如上結(jié)構(gòu)的縱水梁1時，為了獲取縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)，進一步的，步驟200包括：根據(jù)公式計算縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W；其中，a表示縱水梁1中連接塊3的寬度；h表示縱水梁1中連接塊3的高度。需要說明的是縱水梁1的截面系數(shù)的計算公式與縱水梁1的截面形狀有關(guān)，在實際計算時，可以根據(jù)縱水梁1具體的截面形狀查表獲得相應(yīng)的計算公式，在此不做贅述。

請繼續(xù)參閱圖2，從上述坯料均布載荷q描述可知，坯料均布載荷q與坯料3的尺寸、坯料3的材料密度和相鄰坯料3的間距，以及根據(jù)相鄰縱水梁1的間距有關(guān)。而實際計算時，同時還要考慮步進梁式加熱爐內(nèi)的縱水梁1數(shù)量。在步進梁式加熱爐內(nèi)，通常設(shè)置有n個縱水梁1，用于對坯料3進行支撐和輸送。在實際生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，在n個縱水梁1上放置有多個坯料3，每個坯料3橫跨在n個縱水梁1上。為了獲得縱水梁1承受的坯料均布載荷q，步驟，400包括：

步驟410、將每個坯料3分成起始段、末尾段以及位于起始段、末尾段之間的(n-1)個中間段，其中，靠近起始段的縱水梁1為第1縱水梁，靠近末尾段的縱水梁1為第n縱水梁；

步驟420、計算獲得每個縱水梁1對坯料3的支撐力，具體包括：

根據(jù)公式R₁＝ρ(L₀+0.5L₁)b_wb_h/(b_s+b_w)，計算獲得第1縱水梁的支撐力R₁；

根據(jù)公式R_n＝ρ(0.5L_n-1+L_n)b_wb_h/(b_s+b_w)，計算獲得第n縱水梁的支撐力R_n；

根據(jù)公式R_i＝0.5ρ(L_i-1+L_i)b_wb_h/(b_s+b_w)，計算獲得位于第1縱水梁和第n縱水梁之間的第i縱水梁的支撐力R_i；

步驟430、選取支撐力R₁、R_i、R_n中的最大值作為縱水梁1的坯料均布載荷q；

其中，ρ表示坯料3的材料密度；b_w表示坯料3的寬度、b_h表示坯料3的高度，b_s表示相鄰坯料3之間的間距，L₀表示起始段的長度，L_n末尾段的長度，L_i表示第i個中間段的長度，其中i為大于1且小于(n-1)的整數(shù)。

請參閱圖4，在步進梁式加熱爐中，每個縱水梁1包括連續(xù)梁11和兩個懸臂梁12，每個懸臂梁12一端分別與支撐柱2和連續(xù)梁11連接，另一端懸空；連續(xù)梁11設(shè)置有m個用于連接支撐柱2的支點，m個支點將連續(xù)梁11分成(m-1)個支撐段，在每個支點位置設(shè)置一個支撐柱2，用于支撐縱水梁1和坯料3。當(dāng)采用具有如上結(jié)構(gòu)的縱水梁1時，步驟500包括：

步驟510、根據(jù)M_lx＝a₁×qL_m²計算獲得連續(xù)梁11的最大彎矩M_lx，根據(jù)計算獲得懸臂梁12的最大彎矩M_xb；

步驟520、根據(jù)計算獲得連續(xù)梁11的最大撓度f_lx，根據(jù)計算獲得懸臂梁12的最大撓度f_xb；

步驟530、比較M_lx和M_xb，選取其中較大的值作為縱水梁1的最大彎矩M_max；比較f_lx和f_xb，選取其中較大的值作為縱水梁1的最大撓度f_max；

其中，q表示縱水梁1承受的坯料均布載荷，a₁表示連續(xù)梁11的彎矩系數(shù)，b₁表示連續(xù)梁11的撓度系數(shù)，L_m表示連續(xù)梁11中最長的支撐段的長度值，L_xb表示懸臂梁12的長度，E_lx連續(xù)梁11的彈性模量。E_xb表示懸臂梁12的彈性模量，J_lx表示連續(xù)梁11的截面慣性矩，J_xb表示懸臂梁12的截面慣性矩。

在上述步驟500中，通過分段求取連續(xù)梁11的彎矩系數(shù)a₁和連續(xù)梁11的撓度系數(shù)b₁來確定縱水梁1的最大彎矩M_max和縱水梁1的最大撓度f_max，連續(xù)梁11的彎矩系數(shù)a₁和連續(xù)梁11的撓度系數(shù)b₁與支點的個數(shù)m有關(guān)，具體的，

當(dāng)m＝2時，連續(xù)梁11為單跨簡支梁，a₁＝0.125，b₁＝1.302；

當(dāng)m＝3時，連續(xù)梁11為兩跨連續(xù)梁，a₁＝0.07，b₁＝0.521；

當(dāng)m＝4時，連續(xù)梁11為三跨連續(xù)梁，a₁＝0.08，b₁＝0.677；

當(dāng)m＝5時，連續(xù)梁11為四跨連續(xù)梁，a₁＝0.077，b₁＝0.632；

當(dāng)m≥6時，a₁＝0.078，b₁＝0.644。

在本發(fā)明實施例中，不僅可以對上述縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)進行校核，還可以在校核后調(diào)整縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)時，根據(jù)縱水梁1的強度校核條件和縱水梁1的剛度校核條件，有方向性的調(diào)整縱水梁1的預(yù)設(shè)截面參數(shù)，具體的，步驟600包括，

步驟610、獲取縱水梁1的許用應(yīng)力[σ]、縱水梁1的撓度判斷系數(shù)N、以及縱水梁1撓度最大部位所在支撐段的最大撓度支撐段長度L；具體的，縱水梁1的許用應(yīng)力[σ]根據(jù)縱水梁1的材料進行選取，縱水梁1的撓度判斷系數(shù)N根據(jù)實際工作經(jīng)驗選取。

步驟620、根據(jù)縱水梁1的許用應(yīng)力[σ]、縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W、縱水梁1的最大彎矩M_max校核縱水梁1的強度；縱水梁1的許用應(yīng)力[σ]、縱水梁1的預(yù)設(shè)截面系數(shù)W、縱水梁1的最大彎矩M_max三者關(guān)系應(yīng)滿足

步驟630、根據(jù)縱水梁1的撓度判斷系數(shù)N、縱水梁1的最大撓度f_max、最大撓度支撐段長度L校核縱水梁1的剛度，縱水梁1的撓度判斷系數(shù)N、縱水梁1的最大撓度f_max、最大撓度支撐段長度L三者關(guān)系應(yīng)滿足：

請參閱圖2-圖5，本發(fā)明實施例還提供了一種步進梁式加熱爐的冷卻支撐構(gòu)件，該冷卻支撐構(gòu)件包括縱水梁1，以及多個用于支撐縱水梁1的支撐柱2，縱水梁1包括連續(xù)梁11和兩個懸臂梁12，每個懸臂梁12一端分別與支撐柱2和連續(xù)梁11連接，另一端懸空。在本發(fā)明實施例中，所述步進梁式加熱爐的縱水梁的有益效果與上述實施例中的步進梁式加熱爐的縱水梁制作方法的有益效果相同，此處不再贅述。

在本發(fā)明實施例中，在每個縱水梁1中，連續(xù)梁11設(shè)置有m個用于連接支撐柱2的支點，m個支點將連續(xù)梁11分成(m-1)個支撐段，連續(xù)梁11上的每個支點位置均連接有一個支撐柱2，用于支撐縱水梁1和坯料3。其中，連續(xù)梁11包括兩個相互平行的支撐管13，兩個支撐管13通過連接塊3連接，且連接塊3的長度與支撐管13的長度相等。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。