CN110004259B - 一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装及其对装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装及其对装方法，该对装工装包括底板，在底板上表面的两端分别设有用于对装多个异形钢管首端的首端对装装置和用于对装多个异形钢管尾端的尾端对装装置，尾端对装装置和底板固定连接，首端对装装置和底板活动连接。通过对装工装结构的合理设计，对装工装尺寸的控制，对装工艺的制定，对装工装的合理使用，使得异形钢管在铸造下模前各个尺寸(间距、弧度、锥度)都能保证图纸要求。固定支撑的增加，使得组装成型后的异形钢管在转运吊装、除锈防腐、下模过程中位置不会发生变化。解决了异形钢管对装质量难以保证的情况，同时提高了工作效率。

Description

一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装及其对装方法

技术领域

本发明涉及冶金设备制造技术领域，尤其涉及一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装及其对装方法。

背景技术

冷却壁是炼铁高炉炉壁重要的降温设备，其冷却方式主要是通过铸坯中的多根异形钢管不断输送循环水带走热量进行降温,冷却壁质量的好坏决定了高炉的生产效率及安全系数。

高炉炉壁整体成锥桶结构所以每块冷却壁的结构也成锥桶形，冷却壁结构参见说明书附图图1，冷却壁包括铸坯以及位于铸坯内部的四根及四根以上异形钢管组成。异形钢管在铸造过程中会产生收缩变形，因此异形钢管在成型前必须保证0.8/1000的收缩量，异形钢管管口之间的尺寸公差应在1mm之内，除了以上技术要求以外，每根异形钢管的弧度、锥度必需与炉壁一致，这样才能保证浇铸后铸坯的厚度均匀，降温效果一致，这相应增加了壁内异形钢管的成形及组装难度。

异形钢管在铸造前还要经过成形、通球、探伤、组装、除锈防腐等系列工序，在组装成型后的转运吊装、除锈防腐、下模过程中如何保证异形钢管之间的位置尺寸不发生变化，并提高异形钢管的对装效率及对装精度成为当前的一大难题。

由于目前针对异形钢管的对装没有相应的专用工具，同时缺少合理有效的对装方法，所以当前的对装过程中，经常会出现异形钢管之间的间距、弧度、锥度以及整套水管的对角线出现超差，造成返工甚至出现废品现象。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装及其对装方法，通过对装工装结构的合理设计，对装工装尺寸的控制，对装工艺的制定，使得异形钢管在铸造下模前各个尺寸(间距、弧度、锥度)都能保证图纸要求。固定支撑的增加，使得组装成型后的异形钢管在转运吊装、除锈防腐、下模过程中位置不会发生变化。解决了异形钢管对装质量难以保证的情况，同时提高了工作效率。

提供一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装，包括底板，在底板上表面的两端分别设有用于对装多个异形钢管首端的首端对装装置和用于对装多个异形钢管尾端的尾端对装装置，尾端对装装置和底板固定连接，首端对装装置和底板活动连接；

在底板上靠近尾端对装装置的位置固接尾端弧面托板，在底板上靠近首端对装装置的位置固接首端弧面托板，首端弧面托板和尾端弧面托板上放置异形钢管；在首端弧面托板上沿托板弧面固接用于定位每个异形钢管的首端挡块，在尾端弧面托板上沿托板弧面固接与每个首端挡块对应的尾端挡块；首端弧面托板的半径以及尾端弧面托板的半径均通过平面刨切异形钢管所在锥桶不同位置获得的刨切圆直径确定；

所述首端对装装置和尾端对装装置均包括上下设置上限位板和下限位板，首端对装装置的上限位板和尾端对装装置的上限位板结构相同，首端对装装置的下限位板和尾端对装装置的下限位板结构相同；在上限位板上沿其长度方向的其中一个侧边上设有用于卡住每个异形钢管管壁的多个卡槽，多个卡槽的圆心位于同一直线上；首端对装装置的上限位板的多个卡槽的槽口方向与尾端对装装置的上限位板的多个卡槽的槽口方向相对，在每个卡槽内还设有限位槽；

在下限位板上沿其长度方向的其中一个侧边上设有用于卡住每个异形钢管的外套管的多个定位槽，多个定位槽的圆心位于同一直线上；首端对装装置的下限位板的多个定位槽的槽口方向与尾端对装装置的下限位板的多个定位槽的槽口方向相对；首端对装装置多个卡槽的圆心以及多个定位槽的圆心位于同一纵向刨切面上，尾端对装装置多个卡槽的圆心以及多个定位槽的圆心位于同一纵向刨切面上。

作为优选，首端对装装置的上限位板和下限位板与首端立板固接，首端立板和底板活动连接。

作为优选，首端立板的下端固接滑板，滑板均通过螺栓与底板连接，滑板与底板的螺栓连接点位置固定。

作为优选，尾端对装装置的上限位板和下限位板与尾端立板固接，尾端立板和底板固接。

作为优选，每个卡槽的半径为异形钢管半径加0.5mm。

作为优选，每个定位槽的半径为外套管半径加0.5mm。

提供一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装的对装方法包括以下步骤：

①在每根异形钢管的首端折弯处和尾端折弯处均套上外套管，外套管与异形钢管的单边间隙为8mm，用直径为8mm圆钢成品字形夹角120°均布在异形钢管与外套管形成的间隙中，将圆钢与异形钢管的连接点以及圆钢与外套管的连接点均用电焊焊牢，其中一根圆钢的中心必须在整根异形钢管与外套管的纵切面上，便于圆钢与限位槽对装；

②将异形钢管放置在首端弧面托板和尾端弧面托板上，并使异形钢管紧靠在相对的一个首端挡块和一个尾端挡块上，将异形钢管的尾端卡入尾端对装装置的上限位板的一个卡槽内，圆钢卡入限位槽内，外套管卡入定位槽内；按照上述方法将异形钢管逐个与尾端对装装置对装；

③将首端对装装置靠上异形钢管的首端，并使每个异形钢管的首端卡入首端对装装置的上限位板的一个卡槽内，圆钢卡入限位槽内，外套管卡入定位槽内，通过螺栓将首端对装装置固定在底板上；

④异形钢管对装完成后，利用固定支撑采用焊接的方式将首端的四个异形钢管焊接成一体，首端的四个外套管焊接成一体，尾端的四个异形钢管焊接成一体，尾端的四个外套管焊接成一体，防止在后续工序及转运吊装过程中变形；

⑤移除螺栓，将首端对装装置移走，取出对装好的异形钢管进行后续加工。

本发明的有益效果为：

1、通过对装工装结构的合理设计，对装工装尺寸的控制，对装工艺的制定，对装工装的合理使用，使得异形钢管在铸造下模前各个尺寸(间距、弧度、锥度)都能保证图纸要求。固定支撑的增加，使得组装成型后的异形钢管在转运吊装、除锈防腐、下模过程中位置不会发生变化。解决了异形钢管对装质量难以保证的情况，同时提高了工作效率。

2、此工装还可以作为单根异形钢管煨制成形后的检验工装，也是作为外套管快速对装的工装，通过两块上限位板和两块下限位板配合使用能快速检验外套管与异形钢管管壁的平行度即轴线平行度。

3、有效保证了异形钢管在铸造工序前的尺寸公差，提高了制作效率，很好的解决了对装质量及效率问题，并产生了可观的经济效益。

附图说明

图1为冷却壁结构三视图；

图2为本发明对装工装立体结构示意图；

图3为本发明异形钢管与对装工装连接关系剖视图；

图4为本发明对装工装与异形钢管总装图；

图5为本发明异形钢管和固定支撑装配图；

图6为本发明上限位板正视结构示意图；

图7为本发明下限位板正视结构示意图；

图8为本发明异形钢管和外套管连接关系示意图；

图中所示：

1、底板，2、尾端弧面托板，3、首端弧面托板，4、首端挡块，5、尾端挡块，6、上限位板，7、下限位板，8、尾端立板，9、首端立板，10、滑板，11、卡槽，12、限位槽，13、定位槽，14、异形钢管，15、外套管，16、圆钢，17、固定支撑。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

为了方便叙述，按冷却壁内异形钢管所处形态，将异形钢管高度高的一端定义首端，将高度低的一端定义为尾端。

一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装，如图2、3、4所示，包括底板1，在底板1上表面的两端分别设有用于对装多个异形钢管14首端的首端对装装置和用于对装多个异形钢管14尾端的尾端对装装置，尾端对装装置和底板1固定连接，首端对装装置和底板1活动连接，人工移动首端对装装置可以实现首端对装装置远离或接近尾端对装装置。在底板1上靠近尾端对装装置的位置固接尾端弧面托板2，在底板1上靠近首端对装装置的位置固接首端弧面托板3，首端弧面托板3和尾端弧面托板2上放置异形钢管14。在首端弧面托板3上沿托板弧面固接用于定位每个异形钢管14的首端挡块5，在尾端弧面托板2上沿托板弧面固接与每个首端挡块5对应的尾端挡块4，一个首端挡块5和一个尾端挡块4配合确定异形钢管14在弧面上的位置。首端弧面托板3的半径以及尾端弧面托板2的半径均通过平面刨切异形钢管14所在锥桶不同位置获得的刨切圆直径确定。首端弧面托板3半径的设置，尾端弧面托板2半径的设置，以及首端挡块5和尾端挡块4的配合确保每根异形钢管14都在正确的弧度、锥度上。

所述首端对装装置和尾端对装装置均包括上下设置上限位板6和下限位板7，首端对装装置的上限位板6和尾端对装装置的上限位板6结构相同，首端对装装置的下限位板7和尾端对装装置的下限位板7结构相同。首端对装装置的上限位板6和下限位板7与首端立板9固接，首端立板9和底板1活动连接，具体的，首端立板9的下端固接滑板10，滑板10均通过螺栓与底板1连接，滑板10与底板1的螺栓连接点位置固定，通过螺栓连接的方式可以实现首端对装装置位置的调节。尾端对装装置的上限位板6和下限位板7与尾端立板8固接，尾端立板8和底板1固接。在进行异形钢管14对装时，先完成多个异形钢管14与尾端对装装置的连接，之后将首端对装装置靠上异形钢管14的首端，通过螺栓将首端对装装置固定在底板1上。当对装结束，需要移出对装后的异形钢管14时，移除螺栓，将首端对装装置移走，取出异形钢管14。

如图6所示，在上限位板6上沿其长度方向的其中一个侧边上设有用于卡住每个异形钢管14管壁的多个卡槽11，每个卡槽11的半径为异形钢管14半径加0.5mm，0.5mm为设计要求的对装余量，多个卡槽11的圆心位于同一直线上。首端对装装置的上限位板6的多个卡槽11的槽口方向与尾端对装装置的上限位板6的多个卡槽11的槽口方向相对。在每个卡槽11内还设有限位槽12，限位槽12的直径为8mm。多个卡槽11的中心距通过冷却壁图纸尺寸加上0.8/1000的收缩量确定。

如图7所示，在下限位板7上沿其长度方向的其中一个侧边上设有用于卡住每个异形钢管14的外套管15的多个定位槽13，每个定位槽13的半径为外套管15半径加0.5mm，0.5mm为设计要求的对装余量，多个定位槽13的圆心位于同一直线上。首端对装装置的下限位板7的多个定位槽13的槽口方向与尾端对装装置的下限位板7的多个定位槽13的槽口方向相对。多个定位槽13的中心距通过冷却壁图纸尺寸加上0.8/1000的收缩量确定。首端对装装置多个卡槽11的圆心以及多个定位槽13的圆心位于同一纵向刨切面上，尾端对装装置多个卡槽11的圆心以及多个定位槽13的圆心位于同一纵向刨切面上。可以保证首端以及尾端每个外套管15轴线以及每个异形钢管14轴线处在同一剖面上，管口距与外套管15垂直度公差一致。

下面结合图2、3、4、5、6、7、8所示的实施例说明一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装的对装方法，包括以下步骤：

①在每根异形钢管14的首端折弯处和尾端折弯处均套上外套管15，外套管15与异形钢管14的单边间隙为8mm，用直径为8mm圆钢16成品字形夹角120°均布在异形钢管14与外套管15形成的间隙中，将圆钢16与异形钢管14的连接点以及圆钢16与外套管15的连接点均用电焊焊牢，其中一根圆钢16的中心必须在整根异形钢管14与外套管15的纵切面上，便于圆钢16与限位槽12对装；

②将异形钢管14放置在首端弧面托板3和尾端弧面托板2上，并使异形钢管14紧靠在相对的一个首端挡块5和一个尾端挡块4上，将异形钢管14的尾端卡入尾端对装装置的上限位板6的一个卡槽11内，圆钢16卡入限位槽12内，外套管15卡入定位槽13内；按照上述方法将异形钢管14逐个与尾端对装装置对装；

③将首端对装装置靠上异形钢管14的首端，并使每个异形钢管14的首端卡入首端对装装置的上限位板6的一个卡槽11内，圆钢16卡入限位槽12内，外套管15卡入定位槽13内，通过螺栓将首端对装装置固定在底板1上；

④异形钢管14对装完成后，利用固定支撑17采用焊接的方式将首端的四个异形钢管14焊接成一体，首端的四个外套管15焊接成一体，尾端的四个异形钢管14焊接成一体，尾端的四个外套管15焊接成一体，防止在后续工序及转运吊装过程中变形；

⑤移除螺栓，将首端对装装置移走，取出对装好的异形钢管14进行后续加工。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (5)

1.一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装，其特征在于：包括底板(1)，在底板(1)上表面的两端分别设有用于对装多个异形钢管(14)首端的首端对装装置和用于对装多个异形钢管(14)尾端的尾端对装装置，尾端对装装置和底板(1)固定连接，首端对装装置和底板(1)活动连接；

在底板(1)上靠近尾端对装装置的位置固接尾端弧面托板(2)，在底板(1)上靠近首端对装装置的位置固接首端弧面托板(3)，首端弧面托板(3)和尾端弧面托板(2)上放置异形钢管(14)；在首端弧面托板(3)上沿托板弧面固接用于定位每个异形钢管(14)的首端挡块(4)，在尾端弧面托板(2)上沿托板弧面固接与每个首端挡块(4)对应的尾端挡块；首端弧面托板(3)的半径以及尾端弧面托板(2)的半径均通过平面刨切异形钢管(14)所在锥桶不同位置获得的刨切圆直径确定；

所述首端对装装置和尾端对装装置均包括上下设置上限位板(6)和下限位板(7)，首端对装装置的上限位板(6)和尾端对装装置的上限位板(6)结构相同，首端对装装置的下限位板(7)和尾端对装装置的下限位板(7)结构相同；在上限位板(6)上沿其长度方向的其中一个侧边上设有用于卡住每个异形钢管(14)管壁的多个卡槽(11)，多个卡槽(11)的圆心位于同一直线上；首端对装装置的上限位板(6)的多个卡槽(11)的槽口方向与尾端对装装置的上限位板(6)的多个卡槽(11)的槽口方向相对，在每个卡槽(11)内还设有限位槽(12)；

在下限位板(7)上沿其长度方向的其中一个侧边上设有用于卡住每个异形钢管(14)的外套管(15)的多个定位槽(13)，多个定位槽(13)的圆心位于同一直线上；首端对装装置的下限位板(7)的多个定位槽(13)的槽口方向与尾端对装装置的下限位板(7)的多个定位槽(13)的槽口方向相对；首端对装装置多个卡槽(11)的圆心以及多个定位槽(13)的圆心位于同一纵向刨切面上，尾端对装装置多个卡槽(11)的圆心以及多个定位槽(13)的圆心位于同一纵向刨切面上；

首端对装装置的上限位板(6)和下限位板(7)与首端立板(9)固接，首端立板(9)和底板(1)活动连接；

每个卡槽(11)的半径为异形钢管(14)半径加0.5mm。

2.根据权利要求1所述的一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装，其特征在于：首端立板(9)的下端固接滑板(10)，滑板(10)均通过螺栓与底板(1)连接，滑板(10)与底板(1)的螺栓连接点位置固定。

3.根据权利要求2所述的一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装，其特征在于：尾端对装装置的上限位板(6)和下限位板(7)与尾端立板(8)固接，尾端立板(8)和底板(1)固接。

4.根据权利要求1所述的一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装，其特征在于：每个定位槽(13)的半径为外套管(15)半径加0.5mm。

5.权利要求1-4任意一项所述的一种炼铁高炉冷却壁异形钢管对装工装其对装方法包括以下步骤：

①在每根异形钢管(14)的首端折弯处和尾端折弯处均套上外套管(15)，外套管(15)与异形钢管(14)的单边间隙为8mm，用直径为8mm圆钢(16)成品字形夹角120°均布在异形钢管(14)与外套管(15)形成的间隙中，将圆钢(16)与异形钢管(14)的连接点以及圆钢(16)与外套管(15)的连接点均用电焊焊牢，其中一根圆钢(16)的中心必须在整根异形钢管(14)与外套管(15)的纵切面上，便于圆钢(16)与限位槽(12)对装；

②将异形钢管(14)放置在首端弧面托板(3)和尾端弧面托板(2)上，并使异形钢管(14)紧靠在相对的一个首端挡块(5)和一个尾端挡块(4)上，将异形钢管(14)的尾端卡入尾端对装装置的上限位板(6)的一个卡槽(11)内，圆钢(16)卡入限位槽(12)内，外套管(15)卡入定位槽(13)内；按照上述方法将异形钢管(14)逐个与尾端对装装置对装；

③将首端对装装置靠上异形钢管(14)的首端，并使每个异形钢管(14)的首端卡入首端对装装置的上限位板(6)的一个卡槽(11)内，圆钢(16)卡入限位槽(12)内，外套管(15)卡入定位槽(13)内，通过螺栓将首端对装装置固定在底板(1)上；

④异形钢管(14)对装完成后，利用固定支撑(17)采用焊接的方式将首端的四个异形钢管(14)焊接成一体，首端的四个外套管(15)焊接成一体，尾端的四个异形钢管(14)焊接成一体，尾端的四个外套管(15)焊接成一体，防止在后续工序及转运吊装过程中变形；

⑤移除螺栓，将首端对装装置移走，取出对装好的异形钢管(14)进行后续加工。