CN102922155B - 保证大型转炉托圈耳轴同轴度逆向工艺制作方法 - Google Patents

Abstract

保证大型转炉托圈耳轴同轴度逆向工艺制作方法，涉及转炉托圈制作方法。所述的转炉托圈由驱动侧耳轴块、出钢侧扇形体、游动侧耳轴块和加料侧扇形体连接构成；采用逆向工艺，按搭设装配平台-划线-激光检测-装配扇形体-组装检测-焊接驱动侧-控制同轴度-焊后热处理-焊缝探伤-二次调整-游动侧焊接-托圈清理-水压试验-涂装等步骤进行。优点是：采用逆向工艺，构思新颖，操作过程简便；驱动侧和游动侧先后焊接，激光检测，二次调整，减少相互影响，有效地控制了焊接过程中的变形；二次调整，消除基准焊接变形，减少变形累计叠加，降低控制焊接变形难度，提高了工效；托圈耳轴同轴度精度高，提高了制造质量，延长使用寿命，降低消耗，有益于炼钢生产。

Description

保证大型转炉托圈耳轴同轴度逆向工艺制作方法

技术领域

本发明属于炼钢转炉部件，尤其涉及转炉托圈的制造方法。

背景技术

转炉托圈是转炉的重要承载和传动部件。在工作过程中除承受炉体、钢液及炉体附件的静载荷和传递倾动力矩外，还承受频繁的启、制动产生的动负荷，以及来自炉体、钢水罐、烟罩及喷溅物的热辐射产生的热负荷。因此，托圈制造质量决定了转炉的使用寿命，两耳轴同轴度是托圈重要的技术质量指标。如何保证两耳轴同轴度符合图纸技术要求是托圈制造的难点和关键控制点。

大型转炉托圈为钢板焊接结构,箱形断面,耳轴与托圈采用焊接连接,托圈及耳轴内通以循环水冷却，延长轴承使用寿命。

目前，使用的氧气转炉托圈，体积较小，多为耳轴装配式托圈，一般采用整体焊接，热处理后通过机械加工的方法保证两耳轴同轴度达到图纸技术要求。对于大型转炉托圈，采取分块发货，现场组装。一般采取两侧同时焊接工艺，通过控制焊接变形保证两耳轴同轴度达到图纸技术要求。中国知识产权局公开的“一种工艺保证大型转炉托圈耳轴同轴度的工艺方法”（ZL200610048428.9），其焊接装配工艺流程为：

1、在施工现场摆放四块装配平台，找平，平面度不大于1.5mm，并在平台上划出分别装有非驱动侧耳轴、驱动侧耳轴的非驱动侧耳轴块、驱动侧耳轴块中心线及托圈位置线；将分别装有非驱动侧耳轴、驱动侧耳轴的非驱动侧耳轴块、驱动侧耳轴块放在平台上，对准中心线用焊接工艺装置复位，用显微准直望远镜检查耳轴同轴度不大于0.3mm；检测无误后，先将焊接定位装置与非驱动侧耳轴块、驱动侧耳轴块点焊固定在一起，再进行焊接，焊接时在两耳轴上打上百分表，对称焊接，焊接过程中观察百分表及显微准直望远镜变化，随时调整焊接速度及焊接顺序，焊后同轴度控制在0.7mm之内。

2、根据转配标记及定位块，装配托圈半环Ⅰ、托圈半环Ⅱ，调整好平面度，点焊固定上工艺连接板及工艺支撑，分别在两耳轴轴承位置打上百分表，用远红外对四处焊缝同时预热；预热后四处焊缝同时对称焊接，先焊内焊缝，后焊外焊缝；内、外焊缝焊接采用多名焊工同时焊接，先焊平缝，后焊立缝；采用对称焊接方法，将焊缝进行分段，从中间向两端交替实施焊接，焊接过程中随时观察百分表及显微准直望远镜变化，调整焊接顺序及焊接速度，保证同轴度；内焊缝焊后打磨，反面碳弧气刨清根后用远红外预热。

3、焊后用石棉覆盖保温缓冷，在冷却过程中观察同轴度变化，并用红外线加热随时调整冷却速度；焊缝冷却后打磨焊缝，并对焊缝进行100%超声波探伤检查，检查合格后，用远红外对焊缝进行退火处理。

4、退火后再次对焊缝进行探伤检查，并进行煤油试漏，合格后装焊耳轴两端共4件钢管，焊后按腹板厚度不小于70%对钢管周围焊缝进行探伤检查，即探伤深度不小于56mm，注意采用对称焊接，控制焊接变形，保证同轴度。

5、对焊缝进行退后处理时，注意4处焊缝同时升温、保温、缓冷，温差不大于10℃；

6、退火后去掉工艺支撑，打磨焊疤，清理焊缝，随后涂漆。

7、最后按线装焊销轴座，装焊销轴座时，注意先将承重耳销轴装上，再开始焊接，焊接时先焊承重耳内侧焊缝，焊后去掉承重耳销轴，并打磨焊疤。

8、焊后按图纸要求对托圈进行水压试验，不得有泄露现象。

采用这种技术存在的缺陷是：采取游动侧和驱动侧同时焊接，需要大量焊工，要确保焊接一致性难度很大，而且由于驱动侧变形会影响游动侧变形观测及同轴度的测量，从结果上不易判断影响原因及调整部位。从同轴度的概念、规范要求、测量方法等分析看驱动侧焊接变形不仅影响长耳轴自身位置变化，而且由于基准的变化影响到短耳轴，数值上甚至放大了变形影响，这种焊接装配工艺，如果基准变化以及变形方向相反，增加变形控制要求，都将大大增加同轴度控制难度。这种厚板、大截面、环形箱梁结构在进行非驱动侧与驱动侧同步焊接和热处理时，一旦同轴度超差很难找出有效的校正方法，火焰校正很难取得明显效果，而且费工费时，在施工上存在较大风险。因此，由于焊接时影响两耳轴同轴度的工艺因素很多，两侧同时焊接耳轴块会存在同时变形，相互影响，同轴度控制难度大，不易调整工艺控制变形，制造质量很难保证；使用寿命低，严重影响炼钢生产顺利进行。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种保证大型转炉托圈耳轴同轴度逆向工艺制作方法，有效地控制托圈制作过程中构件变形，降低同轴度控制难度，保证托圈耳轴的同轴度，提高制造质量，延长使用寿命。

保证大型转炉托圈耳轴同轴度逆向工艺制作方法，所述的转炉托圈由驱动侧耳轴块、出钢侧扇形体、游动侧耳轴块和加料侧扇形体连接构成；所述的逆向工艺即相对传统工艺中两侧同时施焊的整体焊接工艺而言，所采取的先焊接驱动侧后焊接游动侧的一种先后焊接、分别控制的工艺，该工艺优先控制驱动基准的焊接变形，其同轴度的保证是在基准不变的情况下控制游动侧焊接变形来达到规范要求，其制作方法按以下步骤进行：

1、搭设装配平台在施工现场利用钢板和H型钢搭建装配平台，台面平整，平面度不大于1.0mm；

2、划线按照托圈实物形状和尺寸，以1:1的比例在装配平台上划出以两耳轴块为基准的十字中心线、两耳轴块及两扇形体的位置线；

3、激光检测将两耳轴块置于装配平台上，对准中心线及位置线；驱动侧耳轴块两端设激光仪和目标靶，游动侧耳轴块两端设目标靶，用激光准直仪检查两耳轴块同轴度不大于0.1mm，两耳轴轴承位距离控制在±0.5mm以内，检测无误后，焊接定位调整装置。

4、装配扇形体按照扇形体的位置线分别装配加料侧扇形体和出钢侧扇形体，检查托圈组装直径尺寸误差，调整好平面度；

5、组装检测整体组装结束后，用激光仪再次检查同轴度及位置尺寸，检查无误后，分别在两耳轴轴端上部及左右位置安装百分表，同时在焊接位置安装履带式加热片；

6、焊接驱动侧先焊接驱动侧，焊接顺序是先焊立缝，后焊平（仰）缝，再焊横缝，最后焊接筋板；相同位置焊缝焊前同时预热，预热温度150~200℃，焊接采用多点对称同时焊接，采用分段对称倒退跳焊方法，将焊缝进行分段，从中间向两端交替实施焊接；

7、控制同轴度焊接过程中设专人观察百分表变化，定时测量同轴度，根据变化情况及时调整焊接顺序及焊接速度，控制焊接变形保证同轴度，驱动侧焊接时同轴度控制在1.0mm以内，确保在二次可调范围内；

8、焊后热处理按上述6的焊接顺序进行焊接，每种焊接位置焊接结束后都及时进行热处理，同时升温50~60℃/h、保温550~600℃、降温50~60℃/h，在升温和降温过程中观察同轴度变化，必要时调整升温和降温速度控制变形趋势，同一条焊缝受热应该保持均匀；

9、焊缝探伤热处理冷却后打磨焊缝，并对焊缝表面进行磁粉探伤和进行100％超声波探伤检查；

10、二次调整驱动侧焊接检查全部合格后，利用激光准直仪检测同轴度，以驱动侧耳轴为基准，对游动侧进行二次精确调整定位，消除基准焊接变形影响，再次保证同轴度在0.1mm范围内；

11、游动侧焊接调整符合要求后，进行游动侧焊接，按上述6、7、8、9步骤进行，结束后进行整体同轴度检测；

12、托圈清理焊后去掉所有临时工艺支撑，外观打磨，托圈内部清理；

13、水压试验按图纸要求对托圈进行0.9MPa水压试验，不得有泄漏现象；

14、涂装试验结束后，进行涂装。

与现有技术相比，优点是:采用逆向工艺，构思新颖，操作过程简便，流畅紧凑；采用分块制作，整体组装、驱动侧和游动侧先后分别焊接二次调整，减少相互影响，有效地控制了焊接过程中的变形；二次调整修正工艺消除基准焊接变形，减少变形累计叠加导致同轴度测量结果增大，降低控制焊接变形难度，提高了工效；托圈耳轴同轴度精度高，提高了制造质量，延长使用寿命，降低消耗，更有益于炼钢生产。

附图说明

对照附图对本发明进一步说明。

图1是大型转炉托圈结构示意图。

具体实施方式

由图1可以看出，大型转炉托圈由驱动侧耳轴块1、出钢侧扇形体2、游动侧耳轴块3和加料侧扇形体4连接构成。采用逆向工艺，制作方法按以下步骤进行：

1、搭设装配平台在施工现场利用钢板和H型钢搭建装配平台、找平，平面度不大于1.0mm。

2、划线在平台上划出以两耳轴块1、3为基准的十字中心线和耳轴块1、3及扇形体2、4的位置线。

3、激光检测两耳轴块1、3放在装配平台上，对准中心线及位置线；驱动侧耳轴左端设激光仪5，右端设目标靶6，游动侧耳轴两端设目标靶6；用激光准直仪5检查两耳轴同轴度不大于0.1mm，两耳轴轴承位距离控制在±0.5mm，检测无误后，焊接定位调整装置。

4、组装扇形体按照扇形体的位置线分别装配加料侧扇形体和出钢侧扇形体，检查托圈组装直径尺寸误差，调整好平面度。

5、组装检测整体组装结束后，再次检查同轴度及位置尺寸。检查无误后，分别在两耳轴轴端上部及左右位置安装百分表，同时在焊接位置安装履带式加热片。

6、焊接驱动侧先焊接驱动侧，焊接顺序是先焊立缝，后焊平（仰）缝，再焊横缝，最后焊接筋板。相同位置焊缝焊前同时预热，预热180℃，焊接采用多点对称同时焊接，采用分段对称倒退跳焊方法，将焊缝进行分段，从中间向两端交替实施焊接。

7、控制同轴度焊接过程中专人观察百分表变化，定时测量同轴度，根据变化情况及时调整焊接顺序及焊接速度，控制焊接变形保证同轴度，驱动侧焊接时同轴度控制在1.0mm以内，确保在二次可调范围内。

8、焊后热处理按上述6的焊接顺序依次进行立缝、平(仰)缝、横缝、和筋板焊接，每种焊接位置焊接结束后都及时进行热处理，同时升温50~60℃/h、保温550~600℃、降温50~60℃/h，在升温和降温过程中观察同轴度变化，必要时调整升温和降温速度控制变形趋势，同一条焊缝受热应该保持均匀。

9、焊缝探伤热处理冷却后打磨焊缝，并对焊缝表面进行磁粉探伤和进行100％超声波探伤检查。

10、二次调整驱动侧焊接检查全部合格后，利用激光准直仪检测同轴度并以驱动侧耳轴为基准，对游动侧进行二次精确调整，消除基准焊接变形影响，再次保证同轴度在0.1mm范围内。

11、焊接游动侧焊接调整符合要求后，进行游动端焊接。重复6、7、8、9步骤。结束后进行整体同轴度检测。

12、托圈清理焊后去掉所有临时工艺支撑，外观打磨，托圈内部清理。

13、水压试验按图纸要求对托圈进行0.9MPa水压试验，不得有泄漏现象。

14、涂装试验结束后，进行涂装。

Claims (1)

1.大型转炉托圈现场组装焊接逆向工艺保证耳轴同轴度制作方法，所述的转炉托圈由驱动侧耳轴块（1）、出钢侧扇形体（2）、游动侧耳轴块（3）和加料侧扇形体（4）连接构成，采用逆向工艺制作方法，按以下步骤进行：

1）、搭设装配平台在施工现场利用钢板和H型钢搭建装配平台，台面平整，平面度不大于1.0mm；

2）、划线按照托圈实物形状和尺寸，以1:1的比例在装配平台上划出以两耳轴块（1、3）为基准的十字中心线、两耳轴块及两扇形体的位置线；

3）、激光检测将两耳轴块（1、3）置于装配平台上，对准中心线及位置线；两耳轴块两侧分别设置激光仪（5）和目标靶（6），用激光准直仪检查两耳轴同轴度不大于0.1mm，两耳轴轴承位距离控制在±0.5mm以内，检测无误后，焊接定位调整装置；

4）、装配扇形体按照扇形体的位置线分别装配加料侧扇形体（4）和出钢侧扇形体（2），检查托圈组装直径尺寸误差，调整好平面度；

5）、组装检测整体组装结束后，再次检查同轴度及位置尺寸，检查无误后，分别在两耳轴轴端上部及左右位置安装百分表，同时在焊接位置安装履带式加热片；

6）、焊接驱动侧先焊接传动端，焊接顺序是先焊立缝，后焊平缝，再焊横缝，最后焊接筋板；相同位置焊缝焊前同时预热，预热温度150~200℃，焊接采用多点同时焊接，采用分段对称倒退跳焊方法，将焊缝进行分段，从中间向两端交替实施焊接；

7）、控制同轴度焊接过程中设专人观察百分表变化，定时测量同轴度，根据变化情况及时调整焊接顺序及焊接速度，控制焊接变形保证同轴度，驱动侧焊接时同轴度控制在1.0mm以内，确保在二次可调范围内；

8）、焊后热处理按上述6）的焊接顺序进行焊接，每种焊接位置焊接接束后都及时进行热处理，同时升温50~60℃/h、保温550~600℃、降温50~60℃/h，在升温和降温过程中观察同轴度变化，必要时调整升温和降温速度控制变形趋势，同一条焊缝受热应该保持均匀；升温、降温应控制在50~60℃/h，保温550~600℃，保温时间4~5h；

9）、焊缝探伤热处理冷却后打磨焊缝，并对焊缝表面进行磁粉探伤和进行100％超声波探伤检查；

10）、二次调整驱动侧焊接检查全部合格后，利用激光准直仪检测同轴度，以驱动侧耳轴为基准，对驱动侧进行二次精确调整定位，消除基准焊接变形影响，再次保证同轴度在0.1mm范围内；

11）、游动侧焊接调整符合要求后，进行游动侧焊接，按上述6）、7）、8）、9）步骤进行，结束后进行整体同轴度检测；

12）、托圈清理焊后去掉所有临时工艺支撑，外观打磨，托圈内部清理；

13）、水压试验按图纸要求对托圈进行0.9Mpa的水压试验，不得有泄漏现象；

14）、涂装试验结束后，进行涂装。