CN113458716B - 一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热风炉制作技术领域，特别涉及一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，其特征在于，采用一次冷压法和二次号料法实现炉壳底部曲面的制作，具体包括以下步骤：1）确定分体数量，设计并制作冷压胎具，制作二次号料用木型模具；2）沿钢板的轧制线方向排布套裁分体，切下全部分体坯料；3）用冷压胎具压制粗成形炉壳分体；4）进行二次号料，切除余量，即得满足设计要求的炉底分体；5）进行装配组对。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）减少损耗，节约材料成本；2）保持钢材的最佳力学方向，提高产品的强度性能；3）消除变形和回弹；4）施工速度快、操作安全方便，减少了企业的成本，提高了企业的经济效益。

Description

一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法

技术领域

本发明涉及卡卢金顶燃式热风炉炉壳的制作技术领域，特别涉及一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法。

背景技术

近年来随着我国工业迅猛发展，产业不断升级，冶炼设备向大型化、环保化方面发展，煤气、蒸汽联合循环发电等项目越来越多地由各大钢厂开发、建设。在引进、消化俄罗斯卡卢金顶燃式热风炉技术基础上，分析其技术优点和存在的不足，自行设计热风炉炉型、燃烧器结构多种方案，采用仿真、试验等手段研究了煤气、空气旋角、位置和布置方式变化的基本规律，并优选了一种可行方案，在迁钢2~#高炉预热炉上进行应用试验。仿真和冷态试验结果表明：新开发的热风炉具有结构紧凑、工艺设计简单、炉顶、炉墙温度较低、燃烧完全等性能优点。投产应用表明：该热风炉运行良好，风温达到预期目标，满足了高炉炼铁生产需要。

卡卢金顶燃式热风炉炉壳的底部为曲面，传统制作方法是将展开的炉壳板四周留余量，加热到一定的温度后，压制成型，然后再进行二次切割，而二次切割导致材料损耗大，生产效率低，劳动强度大；目前较为先进的工艺方法是将一次切割与热压成型结合的工艺方法，但热压成型依然存在增加使用加热炉的施工成本，同时导致操作环境差，胎具循环利用率低，同时热压成型造成钢板表面不平，且钢板厚度不均等质量问题。

申请号为201510040012.1的中国发明专利公开了一种热风炉球面段炉壳一次切割且冷压成型的方法，采用一次切割且冷压成型的方法，大大降低了炉壳板材料的损耗和使用加热炉的施工成本，改善了操作者的施工环境，提高了胎具的循环利用率，并且还能保证球面段炉壳的制作质量。具体方法采用如下工艺流程：先设计并制作专用胎具；将球面段炉壳分段分瓦，对单块瓦作近似展开并加预估余量，数控切割单块炉壳板，对单块炉壳板划检查点，冷压成型，实测检查点的数据，然后切割多余的预估余量并对数据进行处理获得实际展开尺寸。最后数控切割剩余炉壳板，并将剩余炉壳冷压成型。其不足之处是，在压制时考虑钢材的回弹量，用不同厚度的调整垫片调整炉壳各点的曲率半径，在自由状态下，用样板检查经纬线弧度满足标准要求时，再取出炉壳板，该步骤耗时较长，受操作者的专业程度影响，其检查和调整的过程效率很低。

本发明旨在优化过程，提高制作效率和精度，为其他大型高风温热风炉制作提供参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，克服现有技术的不足，将大型钢结构分体制作，可以实现加工时的套裁套料，减少损耗；最大程度保持钢材的最佳力学方向，使轧制线方向与结构的受力方向相一致，提高产品的强度性能；消除变形和回弹对产品最终尺寸的不利影响，提高冷压成形的质量；简化整体冷压过程，提高施工速度，减少企业的成本损耗费用。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，其特征在于，采用一次冷压法和二次号料法实现炉壳底部曲面的制作，具体包括以下步骤：

1）根据炉壳底部的直径确定分体数量8~24块，设计并制作分体用冷压胎具，按单片分体理想值制作二次号料用木型模具；

2）用钣金展开法得到分体下料的理论尺寸数据，在四周均匀加变形补偿余量10~25mm，将这些数据编程输入等离子切割机或火焰切割机，沿钢板的轧制线方向排布套裁分体，使分体上的弯曲变形方向与钢板的轧制线方向一致，切下全部分体坯料；

3）用冷压胎具压制分体，压制时考虑钢材的回弹量，冷压胎具的表面已预制有不同厚度的调整量，在两个维度方向从分体的中间开始向四周发生变形，当分体的弧度满足标准要求时，取出粗成形炉壳分体；

4）用二次号料的木型模具对粗成形炉壳分体进行二次号料，切除余量，即得满足设计要求的炉底分体；

5）进行装配组对，每块炉底分体之间将采用侧面口对口相接组焊，接口处必须铲坡口，坡口形式要根据图纸技术要求，如果有口型不吻合的，需要进行加工受热处理，最后用刀把掩口成型，整体拼装成型后要校对炉底上下圆口的直径尺寸，满足图纸要求的理论偏差才允许出厂。

进一步的，所述冷压胎具包括上胎和下胎，所述上胎与液压式冷压型机的活塞相连接，所述上胎和下胎结构相似，均包括底板和四周围板，围板内设有平行排布的筋板，相邻筋板间距80~120mm；上胎和下胎之间的合口处要留出3-5mm的缝隙。

进一步的，所述木型模具为空心框形结构，包括前框板、后框板、左框板和右框板，以及起加强和连接作用的支撑杆和拉杆，所述前框板、后框板、左框板和右框板的上表面平齐，下表面与炉底分体的理想曲面相吻合，空心框形结构方便从框板的内侧和外侧一起观察曲面的吻合情况。

进一步的，所述筋板的排布为居中设有一个筋板，其他筋板相对居中筋板的两侧对称分布，居中筋板的底部设有中间高并逐渐相两侧圆顺过渡的补偿峰，居中筋板的两侧筋板的相应位置也设有补偿峰，且从中间向两侧补偿峰的高度和宽度逐渐降低直至为0。

进一步的，所述步骤2）中钢板下料前需做打砂处理，去除氧化铁皮及污物。

进一步的，所述步骤4）中二次号料后切割成形后，需要校对焊后炉壳空间的对角线尺寸，使其满足设计尺寸，避免切割应力产生变形。

进一步的，所述步骤5）结束后需做打磨处理，去除影响焊接质量的疵点。

进一步的，所述上胎与下胎中的筋板位置一一对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：1）将大型钢结构分体制作，可以实现加工时的套裁套料，减少损耗，节约材料成本；2）分体制作可以最大程度保持钢材的最佳力学方向，使轧制线方向与结构的受力方向相一致，提高产品的强度性能；3）冷压胎具的结构可实现在两维方向从单片炉壳的中间开始向四周发生变形，有利于消除变形和回弹对产品最终尺寸的不利影响，提高冷压成形的质量；4）冷压胎具和木型模具的应用大幅简化了整体冷压过程，且施工速度快、操作安全方便、施工成本低廉，从而减少了企业的成本损耗费用，提高了企业的经济效益。

附图说明

图1是现有技术中卡卢金顶燃式热风炉整体炉体结构示意图；

图2是本发明实施例中的热风炉炉壳底部分体示意图；

图3是本发明实施例中的单块炉壳底部截面示意图；

图4是本发明实施例中的单块炉壳底部展开放样及排料示意图；

图5是本发明实施例中的冷压胎具结构示意图；

图6是本发明实施例中的冷压胎具的上胎结构示意图；

图7是本发明实施例中的筋板表面补偿峰结构示意图；

图8是本发明实施例中的用于二次号料的单块炉壳用木型模具结构示意图。

图中：1-上胎、2-下胎、3-液压式冷压型机、4-底板、5-围板、6-筋板、7-补偿峰、8-前框板、9-后框板、10-左框板、11-右框板、12-支撑杆、13-拉杆。

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。

在申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

见图1-图4，是本发明一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法实施例示意图，本发明采用一次冷压法和二次号料法实现炉壳底部曲面的制作，具体包括以下步骤：

1）根据炉壳底部的直径确定分体数量16块，设计并制作分体用冷压胎具，热风炉炉壳胎具制作由上胎和下胎组合而成，上胎和下胎的接触面口型必须吻合，所有筋板位置必须上下对称咬合，左右对称，焊接时必须用侧板加固好后再整体焊接成型。按单片分体理想值制作二次号料用木型模具，备用。

2）用钣金展开法得到分体下料的理论尺寸数据，在四周均匀加变形补偿余量10~25mm，通过CAD放样与计算校核后，得出数据用数控编程，将这些数据编程输入等离子切割机或火焰切割机，沿钢板的轧制线方向排布套裁分体，使分体上的弯曲变形方向与钢板的轧制线方向一致，切下全部分体坯料；胎具制作需要进行展开放样，然后根据图纸技术要求的固定瓦数来制作胎具，胎具的理论数据要比炉壳瓦数的实际数据要大些，这样有利于外观成型，为下一道工序环节提供方便；

首先在下料过程中要留取余量，如果不留余量会导致压型完后的实际尺寸与理论尺寸有偏差，而且余量要根据施工现场实际情况和来料情况详细分析具体定制，从而保证制作完成后的图纸要求；在余量留取后（俗称荒料），根据荒料的尺寸大小选择适应的板材来下料完成，注意的是要套裁，最好是提前把荒料尺寸计算出来，然后提材料计划让供应部门进定尺料，这样有利于现场施工，更能节省材料损耗量，为公司节省资金创造效益；钢板下料前需做打砂处理，去除氧化铁皮及污物。

3）用冷压胎具压制分体，压制时考虑钢材的回弹量，冷压胎具的表面已预制有不同厚度的调整补偿，实现在两个维度方向从分体的中间开始向四周发生变形，当分体的弧度满足标准要求时，取出粗成形炉壳分体。以前大多数企业采取的是热压方式或者冷压与热压相结合的方式，冷压的好处就是节能省效。利用冷压胎具把荒料压制成型，压型时控制压力大小和顺序，压力从中心往四边推进。

4）用二次号料的木型模具对粗成形炉壳分体进行二次号料，切除余量，即得满足设计要求的炉底分体，在二次号料过程中需要留切割余量，一般留2-3mm为基准，最后切割成形。二次号料后切割成形后，需要校对组对后炉壳空间的对角线尺寸，使其满足设计尺寸，避免切割应力产生的变形。

5）进行装配组对，每块炉底分体之间将在现场采用侧面口对口相接组焊，因此接口处必须铲坡口，坡口形式要根据图纸技术要求，坡口里小外大，坡口处需要打磨光滑，如果有口型不吻合的，需要进行火取或刀把硬拉的方式处理，整体拼装成型后要校对炉底上下圆口的直径尺寸，满足图纸要求的允许偏差。所有对接口外表面处需圆滑过渡，如有凹凸不平处需进行热处理矫正，矫正完毕需校合图纸尺寸均可出厂。组对成型后，要测量炉壳上下大小口的半径尺寸，炉壳整体高度差和水平度等，在图纸技术要求的正负偏差范围内即可，然后经相关质量部门检查，尺寸校合完既可拆装，必须按照组装顺序编制序号，这样有利于安装现场制作方便。

炉壳拆除后运到成品库，有特殊要求的要根据相应要求制作，然后打包出厂，运输过程中要注意结构件的整体变形与外观磨损，运到安装现场即可制作安装。

见图5-图7，本发明冷压胎具包括上胎1和下胎2，上胎与液压式冷压型机3的活塞相连接，上胎和下胎结构相似，均包括底板4和四周围板5，围板内设有平行排布的筋板6，相邻筋板6间距80~120mm；上胎1和下胎3之间的合口处要留出3-5mm的缝隙，与钢板厚度相当。上胎与下胎中的筋板位置一一对应，所有筋板均是异形板，其工作面形成凹凸曲线模型来压制炉壳钢板。

筋板6的排布为居中设有一个筋板，其他筋板相对居中筋板的两侧对称分布，居中筋板的底部设有中间高并逐渐相两侧圆顺过渡的补偿峰7，居中筋板的两侧筋板的相应位置也设有补偿峰，且从中间向两侧补偿峰的高度和宽度逐渐降低直至为0。冷压胎具的补偿峰结构可实现在两维方向从单片炉壳的中间开始向四周发生变形，有利于消除变形和回弹对产品最终尺寸的不利影响，提高冷压成形的质量。

见图8，本发明木型模具为空心框形结构，包括前框板8、后框板9、左框板10和右框板11，以及起加强和连接作用的支撑杆12和拉杆13，前框板8、后框板9、左框板10和右框板11的上表面平齐，下表面与炉底分体的理想曲面相吻合，空心框形结构方便从框板的内侧和外侧一起观察曲面的吻合情况。

需要说明的是，在本文中，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。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，其特征在于，采用一次冷压法和二次号料法实现炉壳底部曲面的制作，具体包括以下步骤：

1)根据炉壳底部的直径确定分体数量8~24块，设计并制作分体用冷压胎具，按单片分体理想值制作二次号料用木型模具；

2)用钣金展开法得到分体下料的理论尺寸数据，在四周均匀加变形补偿余量10~25mm，将这些数据编程输入等离子切割机或火焰切割机，沿钢板的轧制线方向排布套裁分体，使分体上的弯曲变形方向与钢板的轧制线方向一致，切下全部分体坯料；

3)用冷压胎具压制分体，压制时考虑钢材的回弹量，冷压胎具的表面已预制有不同厚度的调整量，在两个维度方向从分体的中间开始向四周发生变形，当分体的弧度满足标准要求时，取出粗成形炉壳分体；

4)用二次号料的木型模具对粗成形炉壳分体进行二次号料，切除余量，即得满足设计要求的炉底分体；

5)进行装配组对，每块炉底分体之间将采用侧面口对口相接组焊，接口处必须铲坡口，坡口形式要根据图纸技术要求，如果有口型不吻合的，需要进行加工受热处理，最后用刀把掩口成型，整体拼装成型后要校对炉底上下圆口的直径尺寸，满足图纸要求的理论偏差才允许出厂；

所述冷压胎具包括上胎和下胎，所述上胎与液压式冷压型机的活塞相连接，所述上胎和下胎结构相似，均包括底板和四周围板，围板内设有平行排布的筋板，相邻筋板间距80~120mm；上胎和下胎之间的合口处要留出3-5mm的缝隙；

所述筋板的排布为居中设有一个筋板，其他筋板相对居中筋板的两侧对称分布，居中筋板的底部设有中间高并逐渐相两侧圆顺过渡的补偿峰，居中筋板的两侧筋板的相应位置也设有补偿峰，且从中间向两侧补偿峰的高度和宽度逐渐降低直至为0。

2.根据权利要求1所述的一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，其特征在于，所述木型模具为空心框形结构，包括前框板、后框板、左框板和右框板，以及起加强和连接作用的支撑杆和拉杆，所述前框板、后框板、左框板和右框板的上表面平齐，下表面与炉底分体的理想曲面相吻合，空心框形结构方便从框板的内侧和外侧一起观察曲面的吻合情况。

3.根据权利要求1所述的一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，其特征在于，所述步骤2）中钢板下料前需做打砂处理，去除氧化铁皮及污物。

4.根据权利要求1所述的一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，其特征在于，所述步骤4）中二次号料后切割成形后，需要校对组对后炉壳空间的对角线尺寸，使其满足设计尺寸，避免切割应力产生变形。

5.根据权利要求1所述的一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，其特征在于，所述步骤5）结束后需做打磨处理，去除影响焊接质量的疵点。

6.根据权利要求3所述的一种卡卢金顶燃式热风炉炉壳底部的冷压制作方法，其特征在于，所述上胎与下胎中的筋板位置一一对应。