CN109894716B - 一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备，涉及大型轴类零件修复技术领域。该轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复现场焊接装置，包括固定底板，所述固定底板顶部的两侧均固定连接有钢结构支架，所述钢结构支架上设置有轴，所述轴与钢结构支架之间设置有转动部位，所述轴上有焊接位置，且焊接位置位于两个钢结构支架之间，所述钢结构支架远离轴的一侧设置有吊耳。该轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备，通过制定轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备并加以实施，来缩短检修时间，降低维修成本，减少劳动强度和故障率停机损失，为合理组产提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及大型轴类零件修复技术领域，具体为一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备。
背景技术
钢铁厂各种规格的轮箍由检验合格的原料钢锭通过圆盘冷锯切割成需要的长度，由环形加热把切割后钢锭加热到工艺温度，通过移动式机械手夹持到水压机墩粗及穿孔，再由固定吊夹持穿孔后钢锭送到粗轧机、精轧机碾压成形。而轮箍粗轧机担负着轮箍的半成品碾压，主传动系统是由主电机通过主减速机、主传动轴、伞齿轮、大小直齿轮分别带动主辊立轴和水平辊转动实现，其中小直齿轮装在主传动轴上，与其啮合的大直齿轮装在水平辊轴上，相互啮合的一对大小直齿轮主要是在轮箍粗轧机工作时起匹配转速和传递转矩的作用，中间粗、两头细的水平辊轴是用整体优质35#钢锻件加工而成，轴中段磨损位置直径为Ф325mm，整体自重25T，总长约为6000mm，两头靠机械设备连接，中段轴与轴瓦油膜保护接触，径向高度可以自动调整。轴瓦座内轴瓦采用椭圆瓦，内圆浇铸有锡基轴承合金。在下半轴瓦，通有润滑油装置。但是随着轮箍轧机工作时间的加长，水平辊轴中段处由于油膜遭到破坏，导致水平辊中段与轴瓦之间研磨磨损，经测量确认，轴磨损处形成宽约4cm深约0.5mm--1.5mm不等的周向沟槽，影响了轴系的运转和轧制精度，并使轮箍轧机工作时产生了较大的振动及噪声。由于轮箍粗轧机水平辊体积庞大，拆卸、吊装和运输都存在一定困难，运到厂家修复，时间周期长，现场更换，备件还在采购过程中，为尽快恢复生产，需要在现场制定对轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备。
在现有技术中，各种水平辊轴磨损焊接修复应用较为普遍，但针对现场轧机大型水平辊轴中段磨损手工气焊修复工艺还较为少见，轮箍轧机大型水平辊轴磨损手工气焊现场修复主要难点在于现场制作滚动托辊、轴磨损处现场手工焊前加工、按照物件现场配套制作加热装置以及必配的焊接空间，焊接修复后的轴通过手工研磨达到符合运转尺寸，表面和内层都不能有任何焊接缺陷避免后续影响运转周期质量。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备，解决了在现有技术中，水平辊轴磨损焊接修复应用于现场轧机大型水平辊轴中段磨损气焊修复时，维修时间较长，维修成本较高，劳动强度较大，缺少针对于现场轧机大型水平辊轴中段磨损手工气焊修复工艺的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复现场焊接装置，包括固定底板，所述固定底板顶部的两侧均固定连接有钢结构支架，所述钢结构支架上设置有轴，所述轴与钢结构支架之间设置有转动部位，所述轴上有焊接位置，且焊接位置位于两个钢结构支架之间，所述钢结构支架远离轴的一侧设置有吊耳。
一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺，包括轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复现场焊接装置，采用以下步骤：
S1、制作现场焊接装置，其具体制作过程如下：
采用氧乙炔火焰切割钢板，从而制作固定底板和钢结构支架，转动部位采用30mm厚度钢板切割半圆弧并打磨圆弧孔，并制作钢件吊耳，连接时优先固定固定底板，采用30mm钢板切割半圆弧并焊接成转动部位，采用30mm钢板切割矩形块加固焊接钢结构支架从而固定固定底钢板和转动部位，最后对称焊接钢件吊耳，本体必须要有足够的焊接温度才能使母材和焊材熔合，配置ZWK-180KW温控仪、加热器、热电偶，在两侧距离轴磨损处40mm加热；
S2、焊前准备：焊前准备所需设备，具体设备及其参数如下：
气焊设备：H01-20焊枪、3#焊嘴、喉箍、氧·乙炔瓶、氧·乙炔风带
加热装置：ZWK-180KW温控仪、加热器、热电偶；
辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、有色眼镜、铜针、羊皮手套、样板、测温仪、放大镜、保温棉；
焊件本体材料：35#铸钢件；
坡口形式：V型坡口；
焊接位置：保持45°始向上平焊位置转动焊接；
焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷。尤其底部第一层焊接冶金熔合于母材；
焊接材料：打底、填充、盖面均采用黄铜焊丝GMT-CU，机械性能好，耐磨性好，流动性非常优秀；
焊丝主要成份(％)Sn Cu Rem，规格￠2.5mm；
气体：氧气、乙炔；
焊前清洗：水平辊轴磨损焊接位置去除铁锈、油脂、水分使用氧乙炔火焰，砂布或磨削砂轮机打磨；
焊件位置固定：可转动的水平辊轴缺陷焊接位置必须始终处于水平位置(手工可以盘动)；
S3、加热焊接：首先采用角磨机手工把水平辊轴中段磨损处研磨成V型坡口，清除油污、杂质、水分等等，测量符合焊接技术要求后，在V型坡口的两侧每一侧让40mm对称包扎加热器，通过配置ZWK-180KW温控仪、加热器和热电偶进行局部加热，设定加热到500℃，加热时力求温度上升均匀50°/h，测温仪每半小时测量一次，加热的面积基本全部覆盖，当V型坡口底层温度达到450℃就可以进行施焊，轴环形焊接时从3点起焊到12点，然后采用手工把水平轴从9点转动90°至12点位置，焊枪再从3点起焊到12点如此往复直到焊接完成，焊接过程中焊枪角度的变化为60～70°，焊丝与焊枪的角度为90～100°；
S4、修平清理：采用角磨机、锉刀、手锤、扁铲把焊缝表面进行修平清理，再使用10倍的放大镜检测是否存在各种焊接缺陷，如果出现焊接缺陷采用角磨机局部清根补焊再确认，无任何缺陷后继续焊接填充层，始终保持层间温度500℃，填充焊接层可以根据V型坡口的宽度采用底层多道焊接，火焰采用月牙形摆动，表面结晶焊缝金属形成鱼鳞状，无论几层都必须确认焊缝无任何裂纹、气孔、未熔合、未焊透等焊接缺陷后再焊接另外一层，盖面层一定高于水平辊轴颈原表面，采用放大镜、表面着色检测焊缝无任何裂纹、气孔、未熔合、未焊透等焊接缺陷后，整体焊缝、热影响区以及加热的部位利用ZWK-180KW温控仪加保温棉逐渐冷却到室温也是均匀50°/h；
S5、精确研磨：使用手工角磨机进行精确研磨加工，并采用先制作的符合的样板进行比对，恢复使用公差尺寸，水平辊轴中段表面缺陷采用手工角磨机加工成V形坡口，通过样板检验验收完全符合水平辊整体转动要求，交付使用，经过运转达到机械性能效果。
优选的，在步骤S1和步骤S3中，具体加热方法如下：二次电缆敷设-热电偶固定-加热器固定-保温棉固定-加热器连接-二次电缆线路连接-二次电缆线路检查-测温线路连接-测温线路检查-加热试送电--加热过程控制并记录，并在现场焊接场所准备夜间施工照明以及灭火器材。
优选的，在步骤S3中，焊接时，两边摆动预热以及等待熔化，V型坡口底层熔化后，迅速向焊缝熔池内添加焊丝，焊丝应在熔池中心，焊枪开始按照坡口宽度大小进行摆动，确保熔池的大小均匀一致(但必须保证焊透和坡口两边的熔合)焊层的厚度根据火焰和送丝量来决定，由下向上焊接，焊丝送到熔池内，摆动的现状为锯齿形。
优选的，在步骤S3中，焊接时，送丝方式可以选择直接放入熔池内，确保送丝与焊枪摆动保持一致。
优选的，在步骤S1中，氧乙炔火焰所切割的钢板为50mm厚度的钢板。
(三)有益效果
本发明提供了一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备。具备以下有益效果：该轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备，通过制定轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备并加以实施，来缩短检修时间，降低维修成本，减少劳动强度和故障率停机损失，为合理组产提供了保障。
附图说明
图1为现场焊接装置的结构示意图；
图2为水平辊轴颈磨损三维图；
图3为焊接方向示意图；
图4为焊接过程中焊枪与焊丝角度示意图。
图中：1、固定底板；2、钢结构支架；3、转动部位；4、轴；5、吊耳；6、焊接位置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复现场焊接装置，包括固定底板1，固定底板1顶部的两侧均固定连接有钢结构支架2，钢结构支架2上设置有轴4，轴4与钢结构支架2之间设置有转动部位3，轴4上有焊接位置6，且焊接位置6位于两个钢结构支架2之间，钢结构支架2远离轴4的一侧设置有吊耳5。
一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺，包括轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复现场焊接装置，采用以下步骤：
S1、制作现场焊接装置，其具体制作过程如下：
采用氧乙炔火焰切割钢板，从而制作固定底板1和钢结构支架2，转动部位3采用30mm厚度钢板切割半圆弧并打磨圆弧孔，并制作钢件吊耳5，连接时优先固定固定底板1，采用30mm钢板切割半圆弧并焊接成转动部位3，采用30mm钢板切割矩形块加固焊接钢结构支架2从而固定固定底钢板1和转动部位3，最后对称焊接钢件吊耳5，本体必须要有足够的焊接温度才能使母材和焊材熔合，配置ZWK-180KW温控仪、加热器、热电偶，在两侧距离轴磨损处40mm加热(具体加热方法如下：二次电缆敷设-热电偶固定-加热器固定-保温棉固定-加热器连接-二次电缆线路连接-二次电缆线路检查-测温线路连接-测温线路检查-加热试送电--加热过程控制并记录，并在现场焊接场所准备夜间施工照明以及灭火器材)。
S2、焊前准备：焊前准备所需设备，具体设备及其参数如下：
气焊设备：H01-20焊枪、3#焊嘴、喉箍、氧·乙炔瓶、氧·乙炔风带
加热装置：ZWK-180KW温控仪、加热器、热电偶。
辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、有色眼镜、铜针、羊皮手套、样板、测温仪、放大镜、保温棉。
焊件本体材料：35#铸钢件。
坡口形式：V型坡口。
焊接位置：保持45°始向上平焊位置转动焊接。
焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷。尤其底部第一层焊接冶金熔合于母材。
焊接材料：打底、填充、盖面均采用黄铜焊丝GMT-CU，机械性能好，耐磨性好，流动性非常优秀。
焊丝主要成份(％)Sn Cu Rem，规格￠2.5mm。
气体：氧气、乙炔。
焊前清洗：水平辊轴磨损焊接位置去除铁锈、油脂、水分使用氧乙炔火焰，砂布或磨削砂轮机打磨。
焊件位置固定：可转动的水平辊轴缺陷焊接位置必须始终处于水平位置(手工可以盘动)。
S3、加热焊接：首先采用角磨机手工把水平辊轴中段磨损处研磨成V型坡口，清除油污、杂质、水分等等，测量符合焊接技术要求后，在V型坡口的两侧每一侧让40mm对称包扎加热器，通过配置ZWK-180KW温控仪、加热器和热电偶进行局部加热，设定加热到500℃，加热时力求温度上升均匀50°/h，测温仪每半小时测量一次，加热的面积基本全部覆盖，当V型坡口底层温度达到450℃就可以进行施焊，轴环形焊接时从3点起焊到12点，然后采用手工把水平轴从9点转动90°至12点位置，焊枪再从3点起焊到12点如此往复直到焊接完成，焊接过程中焊枪角度的变化为60～70°，焊丝与焊枪的角度为90～100°(具体加热方法如下：二次电缆敷设-热电偶固定-加热器固定-保温棉固定-加热器连接-二次电缆线路连接-二次电缆线路检查-测温线路连接-测温线路检查-加热试送电--加热过程控制并记录，并在现场焊接场所准备夜间施工照明以及灭火器材，焊接时，两边摆动预热以及等待熔化，V型坡口底层熔化后，迅速向焊缝熔池内添加焊丝，焊丝应在熔池中心，焊枪开始按照坡口宽度大小进行摆动，确保熔池的大小均匀一致(但必须保证焊透和坡口两边的熔合)焊层的厚度根据火焰和送丝量来决定，由下向上焊接，焊丝送到熔池内，摆动的现状为锯齿形，送丝方式可以选择直接放入熔池内，确保送丝与焊枪摆动保持一致)。
S4、修平清理：采用角磨机、锉刀、手锤、扁铲把焊缝表面进行修平清理，再使用10倍的放大镜检测是否存在各种焊接缺陷，如果出现焊接缺陷采用角磨机局部清根补焊再确认，无任何缺陷后继续焊接填充层，始终保持层间温度500℃，填充焊接层可以根据V型坡口的宽度采用底层多道焊接，火焰采用月牙形摆动，表面结晶焊缝金属形成鱼鳞状，无论几层都必须确认焊缝无任何裂纹、气孔、未熔合、未焊透等焊接缺陷后再焊接另外一层，盖面层一定高于水平辊轴颈原表面，采用放大镜、表面着色检测焊缝无任何裂纹、气孔、未熔合、未焊透等焊接缺陷后，整体焊缝、热影响区以及加热的部位利用ZWK-180KW温控仪加保温棉逐渐冷却到室温也是均匀50°/h。
S5、精确研磨：使用手工角磨机进行精确研磨加工，并采用先制作的符合的样板进行比对，恢复使用公差尺寸，水平辊轴中段表面缺陷采用手工角磨机加工成V形坡口，通过样板检验验收完全符合水平辊整体转动要求，交付使用，经过运转达到机械性能效果。
焊接工艺参数如下：
综上所述，该轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备，通过制定轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺及其设备并加以实施，来缩短检修时间，降低维修成本，减少劳动强度和故障率停机损失，为合理组产提供了保障。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺，其特征在于：包括轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复现场焊接装置，装置包括固定底板(1)，所述固定底板(1)顶部的两侧均固定连接有钢结构支架(2)，所述钢结构支架(2)上设置有轴(4)，所述轴(4)与钢结构支架(2)之间设置有转动部位(3)，所述轴(4)上有焊接位置(6)，且焊接位置(6)位于两个钢结构支架(2)之间，所述钢结构支架(2)远离轴(4)的一侧设置有吊耳(5)，采用以下步骤：
S1、制作现场焊接装置，其具体制作过程如下：
采用氧乙炔火焰切割钢板，从而制作固定底板(1)和钢结构支架(2)，转动部位(3)采用30mm厚度钢板切割半圆弧并打磨圆弧孔，并制作钢件吊耳(5)，连接时优先固定固定底板(1)，采用30mm钢板切割半圆弧并焊接成转动部位(3)，采用30mm钢板切割矩形块加固焊接钢结构支架(2)从而固定固定底钢板(1)和转动部位(3)，最后对称焊接钢件吊耳(5)，本体必须要有足够的焊接温度才能使母材和焊材熔合，配置ZWK-180KW温控仪、加热器、热电偶，在两侧距离轴磨损处40mm加热；
S2、焊前准备：焊前准备所需设备，具体设备及其参数如下：
气焊设备：H01-20焊枪、3#焊嘴、喉箍、氧·乙炔瓶、氧·乙炔风带加热装置：ZWK-180KW温控仪、加热器、热电偶；
辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、有色眼镜、铜针、羊皮手套、样板、测温仪、放大镜、保温棉；
焊件本体材料：35#铸钢件；
坡口形式：V型坡口；
焊接位置：焊接方向保持45°向上，采用平焊位置，其中，焊缝倾角0°、焊缝转角90°的焊接位置，叫平焊位置，焊接时采用转动焊接方式；
焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷，底部第一层焊接冶金熔合于母材；
焊接材料：打底、填充、盖面均采用黄铜焊丝GMT-CU，机械性能好，耐磨性好，流动性非常优秀；
焊丝主要成份为：Sn、Cu、Rem，规格为Φ2.5mm；
气体：氧气、乙炔；
焊前清洗：水平辊轴磨损焊接位置去除铁锈、油脂、水分，使用氧乙炔火焰，砂布或磨削砂轮机打磨；
焊件位置固定：可转动的水平辊轴缺陷焊接位置必须始终处于水平位置，需保证手工可以盘动；
S3、加热焊接：首先采用角磨机手工把水平辊轴中段磨损处研磨成V型坡口，清除油污、杂质、水分，测量符合焊接技术要求后，在V型坡口的两侧每一侧让40mm对称包扎加热器，通过配置ZWK-180KW温控仪、加热器和热电偶进行局部加热，设定加热到500℃，加热时力求温度上升均匀50°/h，测温仪每半小时测量一次，加热的面积基本全部覆盖，当V型坡口底层温度达到450℃就可以进行施焊，轴环形焊接时从3点起焊到12点，然后采用手工把水平轴从9点转动90°至12点位置，焊枪再从3点起焊到12点如此往复直到焊接完成，焊接过程中焊枪角度的变化为60～70°，焊丝与焊枪的角度为90～100°；
S4、修平清理：采用角磨机、锉刀、手锤、扁铲把焊缝表面进行修平清理，再使用10倍的放大镜检测是否存在各种焊接缺陷，如果出现焊接缺陷采用角磨机局部清根补焊再确认，无任何缺陷后继续焊接填充层，始终保持层间温度500℃，填充焊接层可以根据V型坡口的宽度采用底层多道焊接，火焰采用月牙形摆动，表面结晶焊缝金属形成鱼鳞状，无论几层都必须确认焊缝无任何裂纹、气孔、未熔合、未焊透焊接缺陷后再焊接另外一层，盖面层一定高于水平辊轴颈原表面，采用放大镜、表面着色检测焊缝无任何裂纹、气孔、未熔合、未焊透焊接缺陷后，整体焊缝、热影响区以及加热的部位利用ZWK-180KW温控仪加保温棉逐渐冷却到室温也是均匀50°/h；
S5、精确研磨：使用手工角磨机进行精确研磨加工，并采用先制作的符合的样板进行比对，恢复使用公差尺寸，水平辊轴中段表面缺陷采用手工角磨机加工成V形坡口，通过样板检验验收完全符合水平辊整体转动要求，交付使用，经过运转达到机械性能效果。
2.根据权利要求1所述的一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺，其特征在于：在步骤S1和步骤S3中，具体加热方法如下：二次电缆敷设-热电偶固定-加热器固定-保温棉固定-加热器连接-二次电缆线路连接-二次电缆线路检查-测温线路连接-测温线路检查-加热试送电--加热过程控制并记录，并在现场焊接场所准备夜间施工照明以及灭火器材。
3.根据权利要求1所述的一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺，其特征在于：在步骤S3中，焊接时，两边摆动预热以及等待熔化，V型坡口底层熔化后，迅速向焊缝熔池内添加焊丝，焊丝应在熔池中心，焊枪开始按照坡口宽度大小进行摆动，确保熔池的大小均匀一致焊层的厚度根据火焰和送丝量来决定，但必须保证焊透和坡口两边的熔合，由下向上焊接，焊丝送到熔池内，摆动的现状为锯齿形。
4.根据权利要求1所述的一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺，其特征在于：在步骤S3中，焊接时，送丝方式可以选择直接放入熔池内，确保送丝与焊枪摆动保持一致。
5.根据权利要求1所述的一种轮箍轧机水平辊轴中段磨损气焊修复工艺，其特征在于：在步骤S1中，氧乙炔火焰所切割的钢板为50mm厚度的钢板。
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