CN101474739B - 一种高炉炉壳平板开孔方法 - Google Patents

Abstract

一种高炉炉壳平板开孔方法，属于高炉施工技术领域。工艺步骤为：确定孔的大小，通过对滚圆后的炉壳板进行放样计算；确定开孔的位置；确定孔的开设角度；根据确定孔的布置进行数控编程，进行开孔，开孔后再进行卷制。优点在于，提高开孔质量，缩短施工工期；在高炉炉壳卷制成圆形炉壳前，先在平板上用数控切机或钻床进行开孔，然后再进行炉壳的卷制。这样制作方便，快捷，开孔的质量高。特别是在整体安装阶段，大大缩短了占用主体施工进度的时间。

Description

一种高炉炉壳平板开孔方法

技术领域

本发明属于冶金行业高炉炉壳施工技术领域，特别是提供了一种高炉炉壳平板开孔的工艺方法。适用于钢板卷制成弧形炉壳、较大直径管壳上的开孔。

背景技术

目前，高炉炉壳的开孔制作大都是通过将平板卷制成弧形炉壳，现场安装焊接后划线进行各种孔的定位，然后在炉壳上采用手工气割或半自动切割机开孔，这样还需要用开孔定位平台，由于每座炉壳的孔有14000多个，造成加工速度慢，孔质量不容易得到保证，严重制约着高炉炉壳的施工工期和装配质量。根据首钢迁钢三期高炉炉壳的加工周期短、质量要求高的特点，我公司研究了一种采用数控切割机和摇臂钻进行平板开孔的新工艺，确保了炉壳的总施工周期和加工质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉炉壳平板开孔方法，提高了高炉炉壳开孔的效率和开孔质量，更快更好的进行高炉炉壳开孔。

本技术所采用的工艺方案是：在高炉炉壳卷制前，先在平板上采用数控切割机和摇臂钻开孔，然后再卷制成炉壳。这样通过控制在平板上孔的直径、角度和位置就能达到平板开孔的质量要求。

(1)确定孔的大小，由于炉壳的曲率半径远远大于炉壳的板厚，其中性层(就是钢板厚度的中心层)在滚圆前后其尺寸不变，对滚圆后的炉壳进行放样，见图1，选择将原孔径包含进去的中性层长度为平板开孔孔径。通过对滚圆后的炉壳板进行放样计算，让平板开孔直径Φ₂包含设计孔直径Φ₁，这个直径Φ₂比设计值大2～4mm。

(2)确定开孔的位置:由直带炉壳板7的炉壳上沿标高9减去孔的标高6直接得出孔中心线的高度位置。由锥带炉壳板11的炉壳上沿标高9孔的标高6得出孔中心线在斜面的高度位置，然后再根据锥度13转换到斜面上的位置。再将均匀分布的水冷壁的中心线转换到平板上，就得到锥带上平板孔的布置图2和直带上平板上孔的布置图3。

(3)确定孔的开设角度：垂直带上的水平孔8和锥带上的垂直孔10都与炉壳板垂直，在开设时要保证孔与板面的垂直；锥带上的水平孔8的中心线与锥带炉壳板11有角度，这个角度就是锥带炉壳板11倾斜的锥带炉壳板角度13，在开设时保证数控切割机的割嘴与板面保持这个角度。

(4)根据确定孔的布置进行数控编程，或者利用摇臂钻床，进行开孔2，开孔后再进行卷制。

本项新技术的有益效果是，提高生产效率，缩短工期，一带炉壳按通常的8片瓦计算，可以节约2个工作日。在高炉炉壳卷制成圆形炉壳前，先在平板上用数控切机或钻床进行开孔，然后再进行炉壳的卷制。这样制作方便，快捷，开孔的质量高。特别是在整体安装阶段，大大缩短了占用主体施工进度的时间。

制作的迁钢高炉工程，从第2带至15带均采用这种平板开孔技术，共缩短了28天工期。同时此项技术提高了开孔质量，孔的定位尺寸偏差控制在2mm以内，与开孔中心线平行度≤1mm，开孔尺寸偏差在1mm内。现场一次穿孔率达到100％，保证了安装的顺利进行。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

图1钢板滚圆后的放样俯视图。其中炉壳1、设计孔Φ₁、平板开孔Φ₂。

图2锥带上平板上孔的布置图。其中，炉壳上的孔2、水冷壁中心线3、锥带平板4。

图3直带上平板孔的布置图。其中，炉壳上的孔2、水冷壁中心线3、直带平板5。

图4直带炉壳开孔定位立面图。其中，孔标高6、直带炉壳板7、水平孔8、炉壳上沿标高9。

图5锥带炉壳开孔定位立面图。其中，炉壳上沿标高5、孔标高6、水平孔8、垂直孔10、锥带炉壳板11、炉壳上沿坡口12、锥带炉壳板角度13。

图6开孔角度立面示意图。其中，炉壳1、水平孔8、垂直孔10。

具体实施方式

图1～图6为本发明的具体实施方式。如图中所示，采用以下步骤施工：

首先确定孔的大小，如我单位制作迁钢高炉炉壳第8带中孔直径的计算。第8带为直带，炉壳内表面直径为16280mm，炉壳中心层直径为16350mm，炉壳外表面直径为16420mm，第8带圆周方向均匀分布52块铜冷却壁，每块6.9231°。水冷管孔设计直径为110mm，中心线水平且平行水冷壁中心线，经过放样得到将设计孔包含的孔的角度为0.7958°。用中性层的周长乘以这个角度再除以360°，

π×16350×0.7958÷360＝113.5mm

就能得到该孔在中性层上的直径，既平板开孔的孔径。平板开孔孔径一般比设计值增大2～4mm。实际上在平板上开圆孔后，经过卷制后炉壳板中性层外边拉伸，中性层内面收缩，实际成型后是圆台形。

炉壳内表面上圆的直径π×16280×0.7958÷360＝113.1mm

炉壳外表面上圆的直径π×16420×0.7958÷360＝114.0mm

内外圆直径最大误差在1mm以内，在允许误差内，可以近似视为圆柱形。平板开孔后卷制成的圆台形孔已经包含了设计孔，孔卷制后经测量比设计孔最大为1mm，在标准允许偏差范围内。依次计算出各种规格和标高位置的平板开孔直径。

其次确定开孔的位置：根据图纸，将高炉炉壳板带展开，根据孔的标高和炉壳锥度以及炉壳上下环缝的坡口形式得到在展开平板上的位置。见图2、图3。直带展开时，根据孔的标高和炉皮标高，直接得出孔中心线的炉壳上沿位置尺寸，然后将该孔的高度位置尺寸转移的平板上。注意下沿环缝预留2mm焊缝间隙，应计算在内，如图4；锥带展开时，根据锥带的锥度进行放样，并且考虑炉壳上下沿环缝的坡口形式，得出与板厚中性层的交点从而得到锥带板上孔的中心线高度位置尺寸。可以通过孔的标高与上沿标高的差除以锥度的余弦值验证孔在平板上的高度位置尺寸。注意由于锥带上沿坡口为单边V型坡口，角度与锥度一致，在平板展开时应将坡口被切掉部分中性层尺寸即锥度的正切值乘以板厚的一半，以及下沿环缝预留2mm焊缝间隙计算在内，如图5。

孔的横向定位尺寸在设计图中已经标出由冷却壁中心线确定，只要确定冷却壁中心线在平面上展开的尺寸就能给孔的横向定位。由于冷却壁在炉壳中均匀分布，每块冷却壁的分布角度已知，将这个角度乘以中性层的周长再除以360°就是两快冷却壁中心线在炉壳上的弧线长度。将圆柱形或圆台形炉壳展开到平面上得到矩形或扇形平面图，当直带也就是圆柱形炉壳展开时，上下沿中性层直径一样，直接展开得到冷却壁中心线；当锥带也就是圆台形炉壳展开时，根据冷却壁的分布角度在展开面上确定冷却壁中心线，然后再确定孔的横向定位尺寸。

再次确定孔的开设角度：开垂直所在炉壳母线的孔，孔中心线与板面垂直即可；开水平孔时，在垂直带上，孔中心线与板面垂直即可，在锥带上，孔中心线的角度与锥带的锥度相同即可。示意图见图6。

最后开孔，当孔径大于Φ80采用数控火焰切割机开孔；当孔径小于Φ80时采用摇臂钻床开孔，开孔后再进行卷制。开孔方向与板厚方向不垂直时，调整数控切割机的割嘴角度或在钢板上加上斜垫进行钻床开孔。风口孔在卷制预拼装划线后开设，采用专用管孔火焰切割机切制；铁口孔在数控下料时只切出每个孔的四个圆弧角，直段待卷制后开设。

高炉炉壳上大量开孔为冷却壁水管孔及安装孔、其次还有部分灌浆孔、热电偶孔、静压力孔、风口孔、铁口孔等，其主要开孔方式见下表：

 

类别	开孔方向
		铁口开孔	水平且中心线过高炉中心线
风口开孔	水平且中心线过高炉中心线
		固定测温开孔	水平线向下倾3°且过高炉中心线
风口拉杆开孔	水平且中心线过高炉中心线
		水管开孔	水平且平行于冷却壁中心线
螺栓孔	垂直所在炉壳母线且中心线过高炉中心
		定位销孔	水平且中心线过高炉中心线
热电偶孔	水平且中心线过高炉中心线
		静压力孔	水平且中心线过高炉中心线
灌浆用孔	水平且中心线过高炉中心线

Claims (1)

1.一种高炉炉壳平板开孔方法，其特征在于，工艺步骤为：

(1)确定孔的大小，通过对滚圆后的炉壳板进行放样计算，让平板开孔直径Φ₂包含设计孔直径Φ₁，平板开孔直径Φ₂比设计孔直径Φ₁孔径值大2～4mm；

(2)确定开孔的位置：由直带炉壳板(7)的炉壳上沿标高(9)减去孔的标高(6)直接得出孔中心线的高度位置；

由锥带炉壳板(11)的炉壳上沿标高(9)、孔的标高(6)得出孔中心线在斜面的高度位置，然后再根据锥度(13)转换到斜面上的位置；再将均匀分布的水冷壁的中心线转换到平板上，就得到锥带炉壳板(11)上平板孔的布置和直带炉壳板(7)上平板上孔的布置；

(3)确定孔的开设角度：直带炉壳板上的水平孔(8)和锥带炉壳板上的垂直孔(10)都与炉壳板垂直，在开设时要保证孔与板面的垂直；锥带炉壳板上的水平孔(8)的中心线与锥带炉壳板(11)有角度，这个角度就是锥带炉壳板(11)的锥度(13)，在开设时保证数控切割机的割嘴与板面保持这个角度；

(4)根据确定孔的布置进行数控编程，或利用摇臂钻，进行开孔(2)，开孔后再进行卷制。

Images