CN105671244A - 一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法，该方法通过在上托座和托圈之间、炉壳和托圈之间采用钢板垫片塞实，并采用先切割掉球铰支撑安装孔附近炉体法兰的一部分，使球铰支撑安装孔一半被切掉，待安装新的球铰支撑后再将切割掉的炉体法兰焊接上去，解决了120吨及以上大型转炉球铰支撑更换检修用时长、人员多、用料多的问题，而且效率高，成本低，安全有效。

Description

一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法

技术领域

本发明涉及炼钢机械领域，更具体地说涉及一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法。

背景技术

冶金企业的炼钢生产线，120吨及以上的大型转炉，球铰支撑作用是支撑炉体，通过球铰支撑使炉壳与托圈紧密连接，从而实现托圈带动炉壳转动的目的。每座转炉安装3件球铰支撑，两件安装在出钢侧与耳轴中心线呈30°夹角，一件安装在加料侧与耳轴中心线呈90°夹角。

球铰支撑传统更换方法是先拆除炉体耐材，将炉体整体顶升后实施球铰支撑更换工作。以120t转炉为例，每次更换球铰支撑，需要使用200t以上规格千斤顶8件、δ＝30mm钢板若干，焊工、钳工、砌筑工等作业人员40人左右。采用此类作业方法，需在转炉设备大修期间，炉体整体顶升过程中，人员作业强度大，炉壳易出现整体偏移状况，调整难度很大，造成检修质量及检修工期均不可控。

目前，没有一个低成本的方法，能够解决120吨及以上大型转炉更换球铰支撑检修时间长、检修人员多、原材料多的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法，采用本方法能够解决120吨及以上大型转炉球铰支撑更换检修用时长、人员多、用料多的问题，而且效率高，成本低，安全有效。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法，所述方法包括以下步骤：

1)装配新的球铰支撑，下球面座与下球面垫间加注二硫化钼润滑油后，将上部球面垫与上部球面座拆除；

2)炉体、烟道系统积渣清理完毕，将转炉炉口封闭并摇至竖直方向位置，炉口朝上，锁紧转炉本体；

3)拆除炉体裙板，使用钢板垫片将三个上托座与托圈之间的间隙塞实并焊接牢固；使用钢板垫片将转炉本体的炉壳与托圈之间塞实并固定焊接，固定焊接点不少于6个，固定焊接点围绕炉壳成等分状态；

4)制作门形吊梁，并焊接在球铰支撑位置的炉体法兰上，在门形吊梁上设置手拉葫芦，用于球铰支撑的倒运与吊装；

5)拆除旧球铰支撑的螺母、垫片、上球面垫与上球面座，使用气体割枪，分别将支柱螺栓、销轴割断，切割过程中不得损伤销轴座内孔的配合面，切割完毕使用手拉葫芦及地面汽车吊将旧球铰支撑吊下；

6)以球铰支撑安装孔中心为基准，沿炉体周向分别向两侧切割450mm，再垂直向法兰外侧切割350mm，割缝平直，将整块割下的炉体法兰保存完好待用；

7)使用炉前汽车吊，将新的球铰支撑倒运至托圈上，使用炉体法兰上的门形吊梁的手拉葫芦将球铰支撑吊装处于垂直状态，安装销轴将球铰支撑与转炉本体的销轴座连接，支柱螺栓的上部处于炉体法兰中，并防止球铰支撑倾倒；

8)先将转炉本体的炉体法兰预热到150℃，使用高合金焊材进行打底处理，再将步骤6)中割下的炉体法兰块焊接在预热后的炉体法兰上，恢复炉体法兰原始尺寸，实现球铰支撑与炉体法兰的装配；

9)下球面垫及下球面座内孔间隙加注二硫化钼润滑油，安装上球面座及上球面垫，并继续加注二硫化钼润滑油，垫片安装到位后，紧固螺母，安装防松键；

10)采用步骤1)-9)依次更换另外两个球铰支撑。

本发明中，步骤3)中的三个上托座，其中两个位于转炉本体加料侧与耳轴中心线呈30°夹角位置，一个位于转炉本体出钢侧与耳轴中心线呈90°夹角位置。

本发明中，所述步骤3)中钢板垫片的厚度δ＝30mm。

本发明中，所述步骤8)中的焊接采用惰性气体保护焊，焊接过程中实施加振动失效，降低焊接应力，焊接全部结束后进行一次应力消除处理，对焊接表面进行粗修研，去除表层氧化层并进行探伤，对有缺陷处进行清理，补焊；配合尺寸精度要求进行精修研。

步骤2)使用钢板将转炉炉口封闭，将转炉本体摇至竖直方向位置，炉口朝上，调整炉倾减速机制动器至锁紧转炉本体状态；

步骤4)使用型钢材料制作门形吊梁，在门形吊梁上设置一件5吨手拉葫芦，用于球铰支撑的倒运与吊装；

步骤6)为割断炉体法兰，将两个炉体筋板之间用于安装球铰支撑的孔周围的炉体法兰部分实施切割。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：通过本发明的更换方法，不用等待转炉设备大修拆除炉衬，在转炉炉役期间，只需15人合理安排60小时，通过几个钢板垫片和吊葫芦、气割等工具能够实现球铰支撑的更换工作。

附图说明

图1为现有技术的转炉球铰支撑的位置示意图；

图2为现有技术的转炉球铰支撑装配示意图；

图3为现有技术的转炉球铰支撑视图；

图4为现有技术的转炉球铰支撑的支柱螺栓视图；

图5为采用本发明的更换方法时转炉上托座与托圈间隙采用钢板垫片填充示意图；

图6为采用本发明的更换方法时转炉炉壳与托圈间隙采用钢板垫片填充示意图；

图7为本发明的更换方法拆球铰支撑的螺母、垫片局部示意图；

图8为本发明的更换方法拆上部球面座局部示意图；

图9为本发明的更换方法割断炉体法兰局部示意图；

图10为本发明的更换方法拆球铰支撑局部示意图；

图中，1、转炉本体；11、炉壳；12、上托座；2、球铰支撑；21、销轴；22、支柱螺栓；23、下部球面座；24、下部球面垫；25、上部球面座；26、上部球面垫；27、垫片；28、螺母；29、键；3、销轴座；4、炉体法兰；5、炉体筋板；6、托圈；7和8、钢板垫片。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2、图3、图4所示，一种120吨及以上转炉包括转炉本体1、炉壳11、上托座12、炉体法兰4、炉体筋板5、托圈6、球铰支撑2、销轴座3，所述的球铰支撑2包括销轴21、支柱螺栓22、下部球面座23、下部球面垫24、上部球面座25、上部球面垫26、垫片27、螺母28、键29，上部球面座25、下部球面座23分别安装在炉体法兰4上，上部球面垫26、下部球面垫24分别与上部球面座25、下部球面座23的球面接触配合，实现三个维度的自由度；支柱螺栓22穿过下部球面垫24、下部球面座23、上部球面座25、上部球面垫26后，通过螺母28紧固后与炉体法兰4紧密连接；销轴座3焊接在托圈6上，使用销轴21将销轴座3与支柱螺栓22连接起来，从而实现转炉本体1与托圈6的连接。

一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)线下提前装配新的球铰支撑，下球面座与下球面垫间加注适量二硫化钼润滑油后，将上部球面垫与上部球面座拆除；

步骤2)炉体、烟道系统积渣清理完毕，使用钢板将转炉炉口封闭，将转炉本体摇至竖直方向位置，炉口朝上，调整炉倾减速机制动器至锁紧转炉本体状态；

步骤3)拆除炉体裙板，转炉本体上有三个上托座，其中两个位于转炉本体加料侧与耳轴中心线呈30°夹角位置，一个位于转炉本体出钢侧与耳轴中心线呈90°夹角位置，如图5所示，使用钢板垫片7将三个上托座与托圈之间的间隙塞实并焊接牢固，三处间隙使用同样厚度的垫片；如图6所示，使用钢板垫片8将转炉本体的炉壳与托圈之间间隙固定焊接，固定焊接点不少于6个，固定焊接点围绕炉壳成等分状态；钢板垫片的厚度δ＝30mm；

步骤4)使用型钢材料制作门形吊梁，并焊接在球铰支撑位置的炉体法兰上，在门形梁上设置一件5吨手拉葫芦，用于球铰支撑的倒运与吊装；

步骤5)，如图7和8所示，拆除旧球铰支撑的螺母、垫片、上球面垫与上球面座，使用气体割枪，分别将支柱螺栓、销轴割断，切割过程中注意保护好销轴座内孔，不得损伤内孔的配合面，切割完毕使用手拉葫芦及地面汽车吊将球铰支撑吊下；

步骤6)，如图9和10所示，割断炉体法兰，将两个炉体筋板之间用于安装球铰支撑的孔周围的炉体法兰部分实施切割，以球铰支撑安装孔中心为基准，沿炉体周向分别向两侧切割450mm，再垂直向法兰外侧切割350mm，割缝要求平直，将整块割下的炉体法兰保存完好；

步骤7)安装球铰支撑，使用炉前汽车吊，将新的球铰支撑倒运至托圈上，使用炉体法兰上的门形吊梁的手拉葫芦将球铰支撑吊装处于垂直状态，安装销轴将球铰支撑与转炉本体的销轴座连接，支柱螺栓的上部处于炉体法兰中，并防止球铰支撑倾倒；

步骤8)炉体法兰焊接，先将转炉本体的炉体法兰预热到150℃，使用高合金焊材进行打底处理，再将步骤6)中割下的炉体法兰块焊接在预热后的转炉本体炉体法兰上，恢复炉体法兰原始尺寸，实现球铰支撑与炉体法兰的装配；

焊接方式采用惰性气体保护焊，焊接过程中实施加振动失效，降低焊接应力，焊接全部结束后进行一次应力消除处理，对焊接表面进行粗修研，去除表层氧化层并进行探伤，对有缺陷处进行清理，补焊；配合尺寸精度要求进行精修研；

步骤9)下球面垫及下球面座内孔间隙加注二硫化钼润滑油，安装上球面座及上球面垫，并继续加注二硫化钼润滑油，垫片安装到位后，紧固螺母，安装防松键；

步骤10)另外两个球铰支撑使用步骤1)至步骤9)的相同方法更换；

上述更换方法中，需满足以下技术要求：

(1)炉体法兰切割

①割炬选择：炉体法兰厚度为160mm，需选用400mm以上外吸式氧气-乙炔割炬，割嘴选用5#割嘴，风线大于200mm以上。

②气体选择：切割厚板时，要防止出现割不透反火，因为一旦出现反火，高压氧气流在割缝内无规则窜动，导致切割面内部出现不规则气流风道割痕及不规则孔洞，再次切割将会非常困难。因此切割气体的容量、压力、纯度等参数选择非常关键。氧气选用纯度99.99％瓶装氧气，充满瓶，压力调节在1.0Mpa以上；选用纯度较高的乙炔，充满瓶，压力调节在0.6Mpa以上。

③防反火措施：先对法兰预切割处划线，并打样冲标识。在切割轨迹上，间隔150-200mm距离使用磁力钻钻透孔(切割线拐点处必须钻孔)，目的是便于切割时气割流动，快速割透钢板，提高切割质量。

④切割：沿切割轨迹垂直划线，均布3处打样冲点标识，作为后续对装基准。以切割轨迹线为中心，两边点焊角钢，角钢距离以保证割嘴刚好能够在其间滑行为宜。割嘴行进速度要缓慢均匀，割嘴朝向与切割前进方向反向倾斜5～10°，割缝要保持平直，间隙均匀。

(2)炉体法兰焊接

因现场作业条件限制，法兰焊接时只能采用单面焊、双面成形的焊接方式，焊接量全部集中在法兰一侧，极易引起焊接变形，导致安装孔变形，必须采取相应技术控制措施，保证焊接质量。

①坡口选择：中厚板焊接，为防止焊接变形，减少焊接量，确保焊透，一般常用坡口为双边V型、双边U型，因此次采用单面焊，只能采取单边V型或单边U型坡口。单边V型坡口与单边U型坡口相比，优点是易加工，但焊接填充量大、焊接变形倾向大。单边U型坡口加工复杂，但是焊接填充量小，焊缝成形质量高，焊接变形小，常用于结构要求严格的焊缝中。综合比较，选用单边U型坡口。

②坡口制作：划线后，使用气割炬按U型坡口尺寸，斜割成单边V型坡口，再制作单边U型坡口样板，使用碳弧气刨逐层刨削。坡口按照气体保护焊规范制作，比手工电弧焊坡口尺寸略小，保证焊枪保护套能够自由摆动即可。坡口制作完毕后，使用磨光机修磨去除渗碳层。

③对装：按原先的样冲标记精确对装，首先保证安装孔边缘顺滑平齐，对装尺寸要比原直径尺寸超出8mm左右，留出收缩余量。

④焊接：

焊前准备：在焊缝背部点焊δ＝50mm、宽度为100mm的钢条，上部加H型钢刚性固定。使用乙炔火焰烘烤焊缝两侧各150mm区域，去除氧化铁皮、锈、水分等焊接有害物质，并将焊缝母材预热到150℃待焊。

打底焊接：使用气体保护焊进行底层焊缝的焊接，钝边留35mm，对装间隙5～8mm，底部垫陶瓷衬垫，强冷成形，确保打底焊缝焊透、成形良好无缺陷。

房间焊接：全部采用Ar-CO2混合气体保护焊接，焊接电流控制在180～200A。惰性气体保护焊可以使焊接过程实现射流过渡，比滴状过渡获得更好的熔深，并且惰性气体能够避免熔融金属、合金元素烧损和氧化，对焊缝形成更有效的保护。

采取多层焊道焊接，焊枪在母材边缘时，尽量朝向母材侧壁，做短暂停留。房间温度控制在300℃以下，避免温度过高产生较大焊接变形。每焊完一层，用钢丝刷将氧化层、熔渣清理干净，并用超声波冲击器击打焊缝与母材融合线，每次冲击10分钟，将焊接产生的拉应力转变为压应力。当坡口焊完2/3时，剩余焊缝可一次焊接完毕。

焊缝热处理：使用履带加热器将焊缝加热至250～300℃，保温2.5小时，使焊缝中的H充分析出，避免出现氢制裂纹。

通过以上步骤和技术要求，60小时即可完成了球铰支撑更换工作。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：通过本发明的更换方法，预先将新的球铰支撑准备完毕，在线气割炉体法兰后将旧球铰支撑拆下，然后更换新球铰支撑，根据技术要求焊接炉体法兰将球铰支撑固定后，完成更换任务。期间，需要手拉葫芦、钢板垫片、气割等工具60小时完成更换。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：效率高，见效快，利于推广，降本增效，循环使用。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法，所述方法包括以下步骤：

1)装配新的球铰支撑，下球面座与下球面垫间加注二硫化钼润滑油后，将上部球面垫与上部球面座拆除；

2)炉体、烟道系统积渣清理完毕，将转炉炉口封闭并摇至竖直方向位置，炉口朝上，锁紧转炉本体；

3)拆除炉体裙板，使用钢板垫片将三个上托座与托圈之间的间隙塞实并焊接牢固；使用钢板垫片将转炉本体的炉壳与托圈之间间隙塞实并焊接，固定焊接点不少于6个，固定焊接点围绕炉壳成等分状态；

4)制作门形吊梁，并焊接在球铰支撑位置的炉体法兰上，在门形吊梁上设置手拉葫芦，用于球铰支撑的倒运与吊装；

5)拆除旧球铰支撑的螺母、垫片、上球面垫与上球面座，使用气体割枪，分别将支柱螺栓、销轴割断，切割过程中不得损伤销轴座内孔的配合面，切割完毕使用手拉葫芦及地面汽车吊将旧球铰支撑吊下；

6)以球铰支撑安装孔中心为基准，沿炉体周向分别向两侧切割450mm，再垂直向法兰外侧切割350mm，割缝平直，将整块割下的炉体法兰保存完好待用；

7)使用炉前汽车吊，将新的球铰支撑倒运至托圈上，使用炉体法兰上的门形吊梁的手拉葫芦将球铰支撑吊装处于垂直状态，安装销轴将球铰支撑与转炉本体的销轴座连接，支柱螺栓的上部处于炉体法兰中，并防止球铰支撑倾倒；

8)先将转炉本体的炉体法兰预热到150℃，使用高合金焊材进行打底处理，再将步骤6)中割下的炉体法兰块焊接在预热后的炉体法兰上，恢复炉体法兰原始尺寸，实现球铰支撑与炉体法兰的装配；

9)下球面垫及下球面座内孔间隙加注二硫化钼润滑油，安装上球面座及上球面垫，并继续加注二硫化钼润滑油，垫片安装到位后，紧固螺母，安装防松键；

10)采用步骤1)-9)依次更换另外两个球铰支撑。

2.根据权利要求1所述的一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法，其特征在于，步骤3)中的三个上托座，其中两个位于转炉本体加料侧与耳轴中心线呈30°夹角位置，一个位于转炉本体出钢侧与耳轴中心线呈90°夹角位置。

3.根据权利要求1所述的一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法，其特征在于，所述步骤3)中钢板垫片的厚度δ＝30mm。

4.根据权利要求1所述的一种120吨及以上转炉的球铰支撑更换方法，其特征在于，所述步骤8)中的焊接采用惰性气体保护焊，焊接过程中实施加振动失效，降低焊接应力，焊接全部结束后进行一次应力消除处理，对焊接表面进行粗修研，去除表层氧化层并进行探伤，对有缺陷处进行清理，补焊；配合尺寸精度要求进行精修研。