CN112296493A - 一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，焊接设备包括控制室和行走机构，控制室位于行走机构的下部，行走机构与控制室之间设置有伸缩杆，伸缩杆的一端与行走机构连接，伸缩杆的另一端与控制室连接，伸缩杆用于调整焊接设备的高度，焊接设备用于预焊坡口的焊接，并提出了配套的焊接工艺方法，工艺流程为焊前准备‑焊接‑焊后处理，由此，该焊接工艺操作简便，提高了焊接质量，缩短了焊接时间。

Description

一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺

技术领域

本发明涉及全自动高炉炉壳横焊焊接工艺技术领域，尤其是涉及一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺。

背景技术

目前，我国已经成为钢铁大国。高炉建设的规模也越来越大，高炉炉壳焊接的工作量越来越大。传统的高炉炉壳焊接采用半自动焊接，导致焊接工作量大，焊接时间长，焊接质量差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其优点是能够节约焊接时间，提高焊接速度和焊接质量。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，包括焊接设备；

所述焊接设备包括控制室和行走机构，所述控制室位于所述行走机构的下部，所述行走机构与所述控制室之间设置有伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述行走机构连接，所述伸缩杆的另一端与所述控制室连接，所述伸缩杆用于调整所述焊接设备的高度；

所述焊接工艺步骤为：

焊前准备：炉壳组装，所述炉壳包括第一焊板、第二焊板以及横焊缝，第一焊板朝向第二焊板的一端设置有第一焊接面，第二焊板朝向第一焊板的一端设置有第二焊接边面，第一焊接面与第二焊接面之间设置有焊接间隙，第一焊接面、第二焊接以及焊接间隙共同构成横焊缝；

定位焊，对所述预焊坡口的背部进行定位焊；

焊接设备安装，所述焊接设备还包括焊缝托带，所述焊缝托带设置在所述控制室上，将所述焊接设备的高度根据所述炉壳高度进行调整，调整后将所述焊接设备挂设在所述炉壳上，并将所述焊缝托带与所述预焊坡口的下口抵接；

焊前预热，对预焊坡口两侧的所述焊板均进行预热；

焊接：通过焊接设备对预焊坡口进行焊接；焊后处理，对所述焊接之后的炉壳进行处理。

优选地，在所述定位焊之前进行所述预焊坡口清理，将所述预焊坡口的表面以及所述预焊坡口边缘的两侧进行清理。

优选地，在所述焊接设备安装之前进行清除障碍物，清除所述定位焊的焊缝两侧的障碍物，并将所述定位焊的焊缝打磨平整。

优选地，所述焊接设备选为全自动焊接机，并通过所述全自动焊接机进行组合埋弧焊。

优选地，在所述炉壳组装中，将所述焊板对接时，控制错边量，在焊接单面坡口时，所述错边量小于所述焊板厚度的10％，且小于6mm。

优选地，在所述炉壳组装中，将所述焊板对接时，预留焊板之间的焊接间隙为大于2mm小于3mm。

优选地，在所述定位焊中，每段所述定位焊的焊缝长度大于300mm，所述定位焊的焊接层数至少两层，每两段所述定位焊的焊缝之间的距离可为500mm-800mm。

优选地，在所述焊前预热中，所述预焊坡口两侧的所述焊板的加热范围大于所述焊板厚度的3倍，且大于100mm。

优选地，所述焊接步骤为：

根据所述炉壳的直径选用所述焊接设备的数量，设置所述焊接设备上的焊接参数和焊接速度，所述预焊坡口包括大面预焊坡口和小面预焊坡口，所述大面预焊坡口焊接完成后进行焊接预热，所述预焊坡口达到预热温度后进行所述小面预焊坡口的焊接。

优选地，在所述炉壳组装中，所述预焊坡口可呈V型预焊坡口或K型预焊坡口。

综上所述，本发明提供的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，焊接设备包括控制室和行走机构，控制室位于行走机构的下部，行走机构与控制室之间设置有伸缩杆，伸缩杆的一端与行走机构连接，伸缩杆的另一端与控制室连接，伸缩杆用于调整焊接设备的高度，焊接设备用于预焊坡口的焊接，并提出了配套的焊接工艺方法，工艺流程为焊前准备-焊接-焊后处理，由此，该焊接工艺操作简便，提高了焊接质量，缩短了焊接时间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的全自动高炉炉壳横焊焊接工艺的流程图。

图2是本发明实施例提供的横向焊缝坡口结构示意图一。

图3是本发明实施例提供的横向焊缝坡口结构示意图二。

图4是本发明实施例提供的横向焊缝坡口焊接示意图。

图5是本发明实施例提供的焊接设备整体结构示意图。

图中，1、焊接间隙；2、第一焊板；3、第二焊板；4、打底焊；5、填充焊；6、小面预焊坡口；7、大面预焊坡口；8、焊接设备；81、行走机构；82、伸缩杆；83、控制室。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图5，为本发明公开的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，包括焊接设备8，焊接设备8包括控制室83，控制室83的上部设置有行走机构81，控制室83与行走机构81之间设置有伸缩杆82，伸缩杆82的中心线与炉壳高度方向平行，伸缩杆82的一端与控制室83连接，伸缩杆82的另一端与行走机构81连接，一方面通过伸缩杆82沿着伸缩杆82中心线方向运动，进而带动行走机构81沿着伸缩杆82的中心线方向运动，由此可对焊接设备8的高度进行调整；另一方面控制室83用于工作人员对焊接设备8的操作，进而提高了工作人员的安全。

其中，伸缩杆82可通过液压缸控制，伸缩杆82也可以通过气压缸控制，本实施例对此不做限制。

行走机构81上设置有行走轮，行走轮用于带动焊接设备8移动，通过设置行走轮，便于焊接设备8的移动，进而便于工作人员施工，节省了焊接时间。

焊接工艺的步骤为：

焊前准备：

炉壳组装，炉壳包括焊板，焊板围设成容置空腔，且焊板包括第一焊板2、第二焊板3以及横焊缝，第一焊板2朝向第二焊板3的一端设置有第一焊接面，第二焊板3朝向第一焊板2的一端设置有第二焊接面，第一焊接面与第二焊接面之间设置有焊接间隙1，焊接间隙1的范围为2mm-3mm，第一焊接面、第二焊接以及焊接间隙1共同构成横焊缝，横焊缝在未焊接前，横焊缝上设置有预焊坡口，焊接设备8用于预焊坡口的焊接。

其中，预焊坡口可以呈V型预焊坡口，预焊坡口还可以呈K型预焊坡口，预焊坡口也可以呈X型预焊坡口，本实施例对此不作限制。

继续参照图2，在预焊坡口呈单边V型预焊坡口的情况下，单边V型预焊坡口的角度为35°-40°，预留焊板之间的焊接间隙1大于2mm且小于3mm，如此设置，通过设置焊接间隙1大于2mm且小于3mm，可避免焊接变形，进而提高焊接质量。

继续参照图3，在预焊坡口呈K型预焊坡口的情况下，焊板的厚度为t，其中，K型预焊坡口包括大面预焊坡口7和小面预焊坡口6，大面预焊坡口7的角度为35°-45°，大面预焊坡口7的厚度为2t/3，小面预焊坡口6的角度为45°-55°，小面预焊坡口6的厚度为t/3，预留焊板之间的焊接间隙1大于2mm且小于3mm，如此设置，通过设置焊接间隙1大于2mm且小于3mm，可避免焊接变形，进而提高焊接质量。

为便于说明，下面以预焊坡口呈K型预焊坡口为例进行说明。

继续参照图1，在焊板对接时，还应控制错边量，在焊接单面坡口时，错边量小于焊板厚度t的10％，且小于6mm，根据焊板厚决定错边量，可提高了焊接件的承载力，其中焊接件为焊接完成后构成的零件。

具体的，在炉壳组装之后，进行定位焊，且对小面预焊坡口6进行定位焊，通过定位焊，可固定焊板位置，进而防止焊板位置偏离。

其中，定位焊的主要作用是固定焊板之间的位置，而且是每隔一段就要进行一次定位焊；将需定位焊的位置进行局部预热，而后进行定位焊。

局部预热可采用火焰预热，局部预热还可采用加热板预热，本实施例对此不做限制。

进一步地，每段定位焊的焊缝长度大于300mm，定位焊采用多层多道焊的方式进行焊接，且定位焊的焊接层数至少两层，通过多层多道焊的方式进行定位焊，由此可提高焊接质量，进而固定焊板的位置。

每两段定位焊的焊缝之间的距离可为500mm-800mm，如此设置，进一步固定焊板的位置。

具体的，在定位焊之后，进行焊接设备8安装，焊接设备8还包括焊缝托带，焊缝托带设置在控制室83上，将焊接设备8的高度根据炉壳高度进行调整，调整后，通过吊机将焊接设备8挂设在炉壳上，如此设置，通过焊接设备8，对预焊坡口进行焊接，便于工作人员施工。

进一步地，根据预焊坡口的位置调整焊机托带的位置，并将焊缝托带与预焊坡口的下口抵接，焊缝托带用于焊剂的流通通道，通过焊缝托带与预焊坡口的下口抵接，一方面可使焊剂覆盖在预焊坡口上，另一方面可提高焊接质量。

其中，焊缝托带包括平行设置的第一挡板和第二挡板，以及与第一挡板和第二挡板垂直设置的底板，底板位于两挡板之间、且与两挡板的底壁连接，底板与两挡板围设成槽型容纳腔，槽型容纳腔内设置有倾斜部，倾斜部的一端与底板背离第一挡板的一端抵接，倾斜部的另一端与第一挡板的内侧壁抵接，通过设置倾斜部，便于焊剂沿着倾斜部的倾斜方向流动。

第二挡板上设置有开口，开口上设置有焊剂控制阀，焊剂控制阀用于控制焊剂流出，焊剂将焊缝全部覆盖。

炉壳背离地面的一端设置有上平面，上平面用于焊接设备8的运行轨道，行走机构81上设置有多个行走轮，行走轮位于上平面上，调整多个行走轮之间的间距，使多个行走轮的中点之间形成的弧度与炉壳的弧度相匹配，通过调整多个行走轮的中点之间形成的弧度与炉壳的弧度相匹配，可使焊接设备8的运动轨迹与炉壳的弧度大体一致，在焊接过程中，焊缝托带不会偏离横焊缝，进而可提高焊接质量和焊接速度。

焊接设备8上设置有焊枪，焊枪用于焊接预焊坡口，焊接过程中确保焊枪与预焊坡口平行，如此设置，避免焊接过程中焊接产生偏差，使焊接炉壳质量差。

在焊接时，焊接设备8选用全自动焊接机，并通过全自动焊接机进行组合埋弧焊，通过使用全自动焊接机，可提高焊接质量和焊接速度，缩短焊接时间。

具体的，在焊接设备8安装之后，进行焊前预热，对预焊坡口两侧的焊板均进行预热，如此设置，通过对预焊坡口两侧的焊板进行预热，可减缓焊接后的冷却速度，避免产生焊接裂缝。

其中，在焊板厚度t大于36mm或环境温度低于0℃的情况下，沿着预焊坡口的两侧进行加热，且预焊坡口两侧的加热范围大于焊板厚度t的3倍，且大于100mm。

进一步地，焊前预热可采用电加热的预热方式，焊前预热也可采用火焰加热的预热方式，本实施例对此不做限制。

在小面预焊坡口6处铺设加热板时，需将加热板覆盖在离预焊坡口50mm处的位置。

焊接预热温度的设置参照表1焊接预热温度表，焊接工艺参数设置参见表2焊接工艺参数。

表1焊接预热温度表

表2焊接工艺参数

具体的，在焊前预热之后，进行焊接，通过全自动焊接机对预焊坡口进行焊接，通过使用全自动焊接机，进而提高焊接速度。

焊接步骤为：

焊接时，根据炉壳的直径决定采用焊接设备8的数量，为便于说明，下面以采用多台焊接设备8为例进行说明。

多台焊接设备8沿着炉壳的周向间隔挂设在炉壳上，且多台焊接设备8同时同方向焊接，通过多台焊接设备8同时同方向进行焊接，可防止焊接变形。

首先，需通过焊接设备8上的磨光机将起点打磨成斜坡状，由此，便于后面焊接设备8的接头；进而在焊接设备8上设置焊接参数和焊接速度，且使多台焊接设备8的焊接速度相同；

其次，首先对大面预焊坡口7焊接，焊接过程为：

先对大面预焊坡口7的底部进行打底焊4，以图4所示的方位为例，大面预焊坡口7左侧为大面预焊坡口7的底部，多台焊接设将横焊缝的大面预焊坡口7的打底焊4全部焊接完成；而后在打底焊4的基础上对大面预焊坡口7进行填充焊5，填充焊5采用多层多道焊接方式，填充焊5的层数根据焊板的厚度来决定，填充焊5采用的焊接道数由大面预焊坡口7的宽度决定，示例性的，填充焊5可采用一层两道的焊接方式，也可以采用两层五道的焊接方式，本实施例对此不做限制。

在焊接设备8进行填充焊5阶段的焊接时，完成一道焊接后再进行下一道焊接，如此设置，可提高焊接质量。

再次，在大面预焊坡口7焊接完成2/3后，对焊缝的背面进行清根打磨，通过进行清根打磨，进而提高焊接质量；大面预热坡口焊接完成后，将加热板覆盖在焊接完成面上，焊接完成面升温至预热温度，而后拆除小面预焊坡口6上的加热板。

而后对小面预焊坡口6进行焊接，且焊接过程中每两个焊接层之间的温度不低于预热温度，如此设置，可提高焊接质量。

小面预焊坡口6的焊接步骤为：

先对小面预焊坡口6的底部进行打底焊4，以图4所示的方位为例，小面预焊坡口6右侧为小面预焊坡口6的底部，多台焊接设将横焊缝的小面预焊坡口6的打底焊4全部焊接完成；而后在打底焊4的基础上对小面预焊坡口6进行填充焊5，填充焊5采用多层多道焊接方式，填充焊5的层数根据焊板的厚度来决定，填充焊5采用的焊接道数由小面预焊坡口6的宽度决定，示例性的，填充焊5可采用一层两道的焊接方式，也可以采用两层五道的焊接方式，本实施例对此不做限制。

在焊接设备8进行填充焊5阶段的焊接时，完成一道焊接后再进行下一道焊接，如此设置，可提高焊接质量。小面预焊坡口6的填充焊5焊接完成后，对小面预焊坡口6进行盖面焊，盖面焊采用一层多道焊的焊接方式，在焊接设备8进行盖面焊阶段的焊接时，完成一道焊接后再进行下一道焊接，如此设置，可提高焊接质量。

最后，在大面预焊坡口7填充焊5完成的基础上，对大面预焊坡口7进行盖面焊，大面预焊坡口7的盖面焊与小面预焊坡口6的盖面焊相同，在此不予赘述。

其中，打底焊4时，通过使用全自动焊接机进行组合埋弧焊，焊丝位于距焊缝根部7mm-8mm处，调节焊枪角度为40度，焊枪上设置有焊杆，调整焊杆长度，焊杆长度调至小于等于30mm的范围，同时调节电流，电流调至380A-400A的范围；调节电压，电压调至26V-28V范围，并调节焊接速度，焊接速度调至27cm/min-30cm/min，进而进行焊接。

焊接设备8的应用过程为：先将焊剂控制阀打开，而后使用焊丝与焊板短路引弧，打开焊剂回收系统，将控制平台上的焊接模式调节成自动焊接模式，打开焊接开关，焊接开始。

通过电弧热将焊材、焊板以及焊剂熔化，熔化后的焊件形成熔池，熔化后的焊剂形成熔渣。其中，电弧是由于电场过强，气体发生电崩溃而持续形成等离子体，使得电流通过了通常状态下的绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花现象。

焊材可以选用焊丝，焊材也可选用焊条，本实施例对此不做限制。

在填充焊5阶段，需在打底焊4参数基础上增加焊接参数，焊枪上设置有红外线光标，红外线光标作为焊接设备8移动轨迹的依据，在焊接过程中，需确保红外线光标不会产生偏移，在红外线光标产生偏移时，需手动对红外线光标进行调整，通过设置红外线光标，防止在焊接过程中，焊枪偏离横焊缝，进而可提高焊接质量。

其中，焊剂不流出时，需将焊剂回收系统关闭，焊剂再次流出时，将焊剂回收系统打开，如此设置，可确保焊剂的用量，防止焊接产生变形。

在盖面焊阶段，先根据填充焊5后的填充厚度对焊枪的角度进行调整，盖面焊阶段进行第一道焊接时焊缝托带应在焊缝下方20mm左右，如此设置，防止烧坏焊缝托带。

其中，盖面电流介于打底焊4和填充焊5的电流之间，盖面焊阶段的第二道焊接完成时，将焊缝托带沿炉壳的高度方向向上调节，每一道焊缝收弧时，应将焊枪退出，由此，避免焊材粘在熔池上。

在焊接完成后，进行焊后处理，焊接完成后清理横焊缝两侧的熔渣、飞溅物，并进行打磨便于检测。

焊后处理包括消氢处理，消氢处理是在整条横焊缝焊接完成后利用预热的加热板升温至250～300℃并保温1～2小时。

本发明提供的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，焊接设备8包括控制室83和行走机构81，控制室83位于行走机构81的下部，行走机构81与控制室83之间设置有伸缩杆82，伸缩杆82的中心线与炉壳高度方向平行，伸缩杆82的一端与行走机构81连接，伸缩杆82的另一端与控制室83连接，伸缩杆82用于调整焊接设备8的高度，焊接设备8用于预焊坡口的焊接，并提出了配套的焊接工艺方法，工艺流程为焊前准备-焊接-焊后处理，由此，该焊接工艺操作简便，提高了焊接质量，缩短了焊接时间。

继续参照图1，本申请实施例提供的全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，在炉壳组装之后，定位焊接之前，还包括：

预焊坡口清理，将预焊坡口的表面以及预焊坡口边缘的两侧进行清理，并露出金属光泽，如此设置，通过将预焊坡口表面以及边缘两侧的油污、铁锈、积水等杂物清除，进而提高焊接质量。

其中，在预焊坡口清理中，需将预焊坡口边缘两侧50m范围内的杂质清除，由此防止焊接过程中，预焊坡口边缘两侧的杂质进入到预焊坡口。

继续参照图1，本申请实施例提供的全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，在定位焊之后，焊接设备8安装之前，还包括：

清除障碍物，清除定位焊的焊缝两侧的障碍物，并将定位焊的焊缝打磨平整，通过清除障碍物，提高了焊接的质量。

其中，清除定位焊的焊缝两侧各200mm范围内的障碍物，由此，防止焊接过程中，障碍物进入预焊坡口，进而降低焊接质量。

本发明提供的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，焊接设备8包括控制室83和行走机构81，控制室83位于行走机构81的下部，行走机构81与控制室83之间设置有伸缩杆82，伸缩杆82的中心线与炉壳高度方向平行，伸缩杆82的一端与行走机构81连接，伸缩杆82的另一端与控制室83连接，伸缩杆82用于调整焊接设备8的高度，焊接设备8用于预焊坡口的焊接，并提出了配套的焊接工艺方法，工艺流程为焊前准备-焊接-焊后处理，由此，该焊接工艺操作简便，提高了焊接质量，缩短了焊接时间。

应当说明的是，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：包括焊接设备；

所述焊接设备包括控制室和行走机构，所述控制室位于所述行走机构的下部，所述行走机构与所述控制室之间设置有伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述行走机构连接，所述伸缩杆的另一端与所述控制室连接，所述伸缩杆用于调整所述焊接设备的高度；

所述焊接工艺步骤为：

焊前准备：炉壳组装，所述炉壳包括第一焊板、第二焊板以及横焊缝，第一焊板朝向第二焊板的一端设置有第一焊接面，第二焊板朝向第一焊板的一端设置有第二焊接边面，第一焊接面与第二焊接面之间设置有焊接间隙，第一焊接面、第二焊接以及焊接间隙共同构成横焊缝；

定位焊，对所述预焊坡口的背部进行定位焊；

焊接设备安装，所述焊接设备还包括焊缝托带，所述焊缝托带设置在所述控制室上，将所述焊接设备的高度根据所述炉壳高度进行调整，调整后将所述焊接设备挂设在所述炉壳上，并将所述焊缝托带与所述预焊坡口的下口抵接；

焊前预热，对预焊坡口两侧的所述焊板均进行预热；

焊接：通过焊接设备对预焊坡口进行焊接；

焊后处理，对所述焊接之后的炉壳进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：在所述定位焊之前进行所述预焊坡口清理，将所述预焊坡口的表面以及所述预焊坡口边缘的两侧进行清理。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：在所述焊接设备安装之前进行清除障碍物，清除所述定位焊的焊缝两侧的障碍物，并将所述定位焊的焊缝打磨平整。

4.根据权利要求3所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：所述焊接设备选为全自动焊接机，并通过所述全自动焊接机进行组合埋弧焊。

5.根据权利要求4所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：在所述炉壳组装中，将所述焊板对接时，控制错边量，在焊接单面坡口时，所述错边量小于所述焊板厚度的10％，且小于6mm。

6.根据权利要求5所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：在所述炉壳组装中，将所述焊板对接时，预留焊板之间的焊接间隙为大于2mm小于3mm。

7.根据权利要求1所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：在所述定位焊中，每段所述定位焊的焊缝长度大于300mm，所述定位焊的焊接层数至少两层，每两段所述定位焊的焊缝之间的距离可为500mm-800mm。

8.根据权利要求1所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：在所述焊前预热中，所述预焊坡口两侧的所述焊板的加热范围大于所述焊板厚度的3倍，且大于100mm。

9.根据权利要求1所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：所述焊接步骤为：

根据所述炉壳的直径选用所述焊接设备的数量，设置所述焊接设备上的焊接参数和焊接速度，所述预焊坡口包括大面预焊坡口和小面预焊坡口，所述大面预焊坡口焊接完成后进行焊接预热，所述预焊坡口达到预热温度后进行所述小面预焊坡口的焊接。

10.根据权利要求1所述的一种全自动高炉炉壳横焊焊接工艺，其特征在于：在所述炉壳组装中，所述预焊坡口可呈V型预焊坡口或K型预焊坡口。

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