CN1502964A - 炉壳变形矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种炉壳变形的矫正方法，其包含下列步骤：对变形量超标的区域进行标识和测量；壳体材料的材质分析及实验；及炉壳变形矫形；炉壳变形矫形包括：拆除炉口板；确定开口部位；进行开口：以“应力三角开口法”，自炉口至变形终点处进行开口，并将开口长度自变形终向外延伸；其后，以“非字型开口法”，在上述“应力三角开口法”的开口处上开若干小口，以对大面积变形区域分成若干小区域，进行分片顶升；液压顶升：即在上述若干小区域分别布置千斤顶进行顶升；焊接：对顶升后的裂缝处进行焊接。其能直接对炉壳进行变形矫正，从而达到延长壳体的使用寿命、延缓壳体的报废、降低检修成本、保证混铁车安全运行。

Description

炉壳变形矫正方法

技术领域

本发明涉及一种重型冶金容器设备严重变形后进行矫正复新的方法，具体的说，是涉及一种混铁车炉壳变形的矫正方法。

背景技术

重型冶金容器设备，例如混铁车在长期装运铁水在铁路台车上移动运行过程中，炉壳表面的平均温度达300℃，最高极限温度达到431℃，由于长期受高温和热交变及动应力等因素的综合影响，使炉壳局部热塑变形而引发整体应力失衡并最终导致经常发生严重变形的现象；同时，混铁车在移动运行中及三脱予处理过程中导致铁渣外溢出炉口，使混铁车炉壳在运行状态下发生高温烧损及开裂，致使变形进一步加剧。一般混铁车服役10年后，其炉壳直径方向的径向变形量置甚至达到+140mm，比标准±30mm大110mm，炉壳的径向严重变形直接影响到内衬耐材的正常砌筑及混铁车的正常使用。目前针对混铁车炉壳严重变形且无法继续使用的问题，唯一公认的办法是更换炉壳，但代价巨大。

发明内容

本发明的目的是提供一种炉壳变形的矫正方法，其能直接对炉壳进行变形矫正，从而达到延长壳体的使用寿命、延缓壳体的报废、降低检修成本、保证混铁车安全运行。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：提供一种炉壳变形的矫正方法，其包含下列步骤：

A.测量：对变形量超标的区域进行标识和测量；

B.壳体材料的材质分析及实验：对壳体进行材质分析，检查材质是否劣化，如材质劣化，则需对劣化部位在矫形过程中进行局部更换；

C.炉壳变形矫形；

步骤C中包括下列步骤：

C1.拆除炉口板；

C2.确定开口部位：针对炉体的严重变形部位，根据上述测量结果确定开口部位及开口长度；

C3.进行开口：以“应力三角开口法”，自炉口至变形终点处进行开口，并将开口长度自变形终点向外延伸；其后，以“非字型开口法”，在上述“应力三角开口法”的开口处上开若干小口，以对大面积变形区域分成若干小区域，进行分片顶升；

C4.液压顶升：即在上述若干小区域分别布置千斤顶进行顶升；

C5.焊接：对顶升后的裂缝处进行焊接。

步骤A中，包含将炉壳的测量面分为若干面。并在每个面上取若干点，以进行测量，通常，直筒部分为9个面，每个面距离600mm，每个面上取12个点；锥体部6个面，每个面距离1249.7mm，每个面8个点；

步骤C3中，所说的以“应力三角开口法”进行开口步骤中，向外延伸的长度为50mm～100mm；所说的以“非字型开口法”开若干小口，进行分片“顶升”，是指相对于炉口对称，在炉口两侧，各分成6片进行；

步骤C4中，布置于各小区域的千斤顶同步液压顶升，进行顶升的位移处于“过顶状态”；

步骤C5中，还包含一复矫的步骤，即焊口以坡口的形式，利用炉壳外侧收缩量比内侧收缩量大来克服步骤C4中液压顶升的“过顶”；焊接采用“分段跳焊”的方式进行；

步骤B后，还包含一热应力分析的步骤，即在热交变应力影响下，炉口处拘束应力小，而锥体部位应力大，在热交变应力及动荷载的作用下，产生与步骤A结果相一致的变形。

步骤C3后，C4前，还包含“增塑加热”的步骤，即对炉壳采用电加热至其高温蠕变温度400℃～450℃并保温，使之塑性增加；

步骤C5后，还包含焊后热处理步骤，以消除焊接残余应力，释放焊缝区有害气体。

由于热交应变及庞大结构自身复杂应力造成的应力不均以及多次常规修复产生的车体内外表面凹凸变形，严重影响到壳体内耐火材料砌筑的质量和使用寿命。通过本发明，可对混铁车壳体在使用过程中的严重凹凸变形进行矫正，恢复混铁车原设计的技术状态和使用功能，确保混铁车内衬的正常砌筑。

附图说明

图1为本发明中“应力三角开口法”和“非字型开口法”开口的示意图；

图2为本发明中“液压顶升”位置的示意图；

图3为本发明中“焊接坡口“的示意图；

图4为本发明中“分段跳焊”的示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图4，说明本发明的一个较佳实施方式。

本发明包含下列步骤：

1.测量：根据混铁车变形的实际情况，直筒部较锥体部的变形情况严重，且变形量的变化较大，为准确了解混铁车整体变形的情况，将测量面沿车体划分为若干面，每个面设定若干个点。

在实际测量时，确定混铁车的测量面共15个面，其中，直筒部9个面，每个面距离600mm，每个面12个点。锥体部6个面，每个面距离1249.7mm，每个面8个点。测量并标识出变形超标区域。

2.壳体材料的材质分析及实验：定期对壳体钢板进行材质分析，包括拉伸、冲击试验、化学元素分析、金相分析等项目，检查材质是否劣化，确保材料在服役条件下能继续安全使用。如果材质未劣化，可以直接对现有壳体进行矫形；如果材质发生劣化，则需对劣化部位在矫形的过程中进行局部更换。

3.热应力分析

在热交变应力影响下，炉口处拘束应力小，而锥体部位应力大，在热交变应力及动荷载的作用下，产生与测量结果相一致的变形。

4.炉壳变形矫形方法

(1)炉口板拆除

炉口板作为炉口部位的应力集中点，首先予以拆除后，方可进行炉身壳体变形的矫正。

(2)确定开口部位

针对混铁车特大型容器的特殊严重变形，在矫形前根据车体变形测量结果确定开口部位及开口长度，见图1，开口部位的起点定于沿混铁车轴向的顶部几何中心，分别从炉口3两边边缘轴向中心的A、A’点开始开口，开口长度至变形终点B、B’点后，为确保变形终点的矫形效果，再往轴向延伸50mm～100mm至C、C’点结束。

(3)开口

针对混铁车这种特大型容器的特殊严重变形，综合矫形时首先采取“应力三角开口法”，见图1中的1所示，可在顶升时通过应力集中而使顶升力有效地进行传递，使顶升矫正得以顺利进行。

然后，进行分片矫形，可利用“非字型开口法”：结合复杂罐体结构大范围变形矫形的特殊性，在采取“应力三角开口法”的同时采用分片矫形组合“非字型开口”，如图1中的2所示，在直筒部与锥体部连接焊缝处开直通口，这样，对大面积变形的混铁车就能进行分片矫形，炉口两侧均分成a、b、c、d、e、f(a’、b’、c’、d’、e’、f’)6块进行。

(4)增塑加热

由于混铁车特大型罐体复杂变形后的矫形难度极大，考虑到矫形后可能出现的非完全变形复原，影响到整个矫形效果，因此，在采取特殊开口方法的同时，对变形较大区域辅之以“增塑加热”的特殊方法，即对混铁车炉壳这种低合金钢采用电加热至其高温蠕变温度400～450℃并保温，使之塑性增加，在应力不变的情况下，仍留有应变余地而达到可以抵消焊接收缩变形的余量。

(5)液压顶升

炉口朝上，在开口的同时，按照图1及图2所示的a～f、a′～f′区域，按图中①～⑥的位置分别布置200吨千斤顶进行同步液压顶升。如图②③④⑤考虑到焊后焊缝的收缩，使顶升位移处于“过顶”状态。

(6)焊接和复矫

在常规焊接过程中，焊缝均会出现收缩(主要为横向收缩)，这种收缩将直接影响到矫形的效果。因此，焊接时采取如图3所示的坡口形式，以外侧收缩量大来克服液压顶升的“过顶”。

焊接时先焊内侧小坡口，然后外侧清根并焊接，为降低焊接应力，在焊接时采用多层多道分段跳焊进行焊接，分段长度采取500-600mm，实施分段跳焊的焊工必须同时并同步施焊，如图4所示，段A与C同时按箭头方向焊接，随后对段B与D进行同时焊接。焊条可采用低氢型φ3.2(打底)及φ4(盖面)的E5015焊条施焊。焊接时控制适当的焊接线能量并碾打消除层间应力。

(7)焊后热处理

为消除焊接残余应力，释放焊缝区有害气体，改善焊缝接头的综合机械性能，焊后立即进行热处理。热处理工艺如下：

加热温度	550±25℃	升温速度	≤80℃/h
				保温时间	100min	降温速度	≤60℃/h
冷却方式	200℃以下空冷	加热功率	360KW

通过本发明，解决了原来混铁车的炉壳因严重变形而无法进行内衬耐材砌筑的问题，并且可以根据混铁车炉壳的不同变形部位和不同的变形情况，对炉壳采取多专业技术支持下的液压顶升及焊接综合矫形新技术，使多台混铁车恢复了炉壳正常运行要求的技术状态，确保了耐材砌筑和混铁车的使用功能。

按现在必须矫形修复的10--15年以上使用寿命的每台混铁车进行计算，每台的矫形修复费用为6万元左右，而新购一台混铁车的炉壳壳体费用约为30万元，则每台可节约成本24万元，因此，本发明对国内外钢铁企业在役混铁车的炉壳变形后的矫形复新工作有着巨大的成本经济效益。

Claims (10)

1.一种炉壳变形的矫正方法，其包含下列步骤：

A.先对变形量超标的区域进行标识和测量，

B.对壳体进行材质分析，检查材质是否劣化，如材质劣化，则需对劣化部位在矫形过程中进行局部更换，然后，

C.炉壳变形矫形，

步骤C中包括下列步骤：

C1.拆除炉口板；

C2.确定开口部位：针对炉体的严重变形部位，根据上述测量结果确定开口部位及开口长度；

C3.进行开口：以“应力三角开口法”，自炉口至变形终点处进行开口，并将开口长度自变形终点向外延伸；其后，以“非字型开口法”，在上述“应力三角开口法”的开口处上开若干小口，以对大面积变形区域分成若干小区域，进行分片顶升；

C4.液压顶升：即在上述若干小区域分别布置千斤顶进行顶升；

C5.焊接：对顶升后的裂缝处进行焊接。

2.如权利要求1所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，步骤A中，包含将炉壳的测量面分为若干面，并在每个面上取若干点。

3.如权利要求2所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，炉壳的直筒部分为9个面，每个面距离600mm，每个面上取12个点；炉壳锥体部6个面，每个面距离1249.7mm，每个面8个点。

4.如权利要求1所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，步骤C3中，所说的以“应力三角开口法”进行开口步骤中，向外延伸的长度为50mm～100mm；所说的以“非字型开口法”开若干小口，进行分片“顶升”，是指相对于炉口对称，在炉口两侧，各分成6片进行。

5.如权利要求4所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，步骤C4中，布置于各小区域的千斤顶同步液压顶升，进行顶升的位移处于“过顶状态”。

6.如权利要求5所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，步骤C5中，还包含一复矫的步骤，即焊口以坡口的形式，利用炉壳外侧收缩量比内侧收缩量大来克服步骤C4中液压顶升的“过顶”。

7.如权利要求6所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，焊接采用“分段跳焊”的方式进行。

8.如权利要求1所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，步骤B后，还包含一热应力分析的步骤，即在热交变应力影响下，炉口处拘束应力小，而锥体部位应力大，在热交变应力及动荷载的作用下，产生与步骤A结果相一致的变形。

9.如权利要求1所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，步骤C3后，C4前，还包含“增塑加热”的步骤，即对炉壳采用电加热至其高温蠕变温度400℃～450℃并保温，使之塑性增加。

10.如权利要求1所述的炉壳变形的矫正方法，其特征在于，步骤C5后，还包含焊后热处理步骤，以消除焊接残余应力，释放焊缝区有害气体。

Images