CN201778036U

CN201778036U - 一种防止冶金渣罐罐体变形和开裂的结构

Info

Publication number: CN201778036U
Application number: CN2010201970498U
Authority: CN
Inventors: 廖礼宝; 彭程; 王有龙; 周阳; 卢晶; 曲金光
Original assignee: SHANGHAI BAO YE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI BAO YE ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd; Baoshan Iron and Steel Co Ltd; Shanghai Baoye Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2020-05-18

Abstract

一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，所述冶金渣罐，为用于盛放、倾倒熔融态钢渣或铁渣的罐形容器，所述冶金渣罐系将合金钢板或碳素钢板作为所述渣罐的罐壁及罐底焊接而成，其特征在于，在焊接型冶金渣罐罐体腰部，形成一环状带形加强结构。由此，可在焊接结构渣罐使用12～16个月后进一步控制罐体的变形量，且须调节变形与开裂这一对矛盾，减少修理次数和修理量以进一步延长使用寿命，进一步提高性价比。

Description

一种防止冶金渣罐罐体变形和开裂的结构

技术领域

本实用新型涉及冶金领域，具体地，本实用新型涉及一种用于冶金铸造的新型结构的冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，更具体地，本实用新型涉及一种用于冶金铸造的焊接型结构的冶金渣罐罐体变形和开裂的结构。

背景技术

渣罐为用于钢铁冶炼时所用的盛钢(铁)渣的容器。迄今为止，现有渣罐基本上为采用传统铸造工艺铸造而成的盛钢(铁)渣的容器。

采用传统的铸造工艺制造冶金渣罐的方法存在问题如下：

一.污染环境。众所周知，铸造是机械加工领域中环保问题最大，即，所谓“最脏”的行业之一。渣罐的铸造同样如此。例如，在向沙坑倾翻铸余液态钢渣或铁渣的过程中，大量的粉尘烟气升腾，弥漫空间，作业环境恶劣；现场污染可能导致电器设备故障频发；钢渣及废气中的有害气体、有机碳(TOC)及重金属(镉、铬、铜、汞、镍、铅、锌)的排放浓度较高，严重影响员工的身体健康。从而，由渣罐的铸造带来的环境污染问题很大。

二.存在安全隐患。因铸造渣罐晶粒较一般轧制钢材粗大(因未经过热压力加工，晶粒仍为原始状态)，粗细不均匀(因冷却条件不同所致)，使得大型冶金设备铸造不可避免地存在如缩孔、缩松、气孔、偏析、裂纹、非金属夹杂、热裂、冷裂等的各种缺陷，在制造、使用过程的生产现场经常出现渣罐开裂，给生产及操作人员造成安全隐患。

三.基于上述原因，使得大型冶金设备铸造不可避免地存在如缩孔、缩松、气孔、偏析、裂纹、非金属夹杂、热裂、冷裂等的各种缺陷，严重影响其使用性能。

四.基于上述原因，导致铸造渣罐的可焊性差、可修复性差，维修成本大。从而，使得铸造渣罐使用寿命短。

五.同样基于渣罐的铸造总是不可避免地存在各种缺陷的原因，使得所述渣罐在使用数月之后既得报废。另一方面，由于渣罐使用量很大，例如，以我国内某大型钢铁企业为例，近年来仅5.3立方米容量的渣罐即需年耗100多个，导致目前的铸造渣罐的使用成本极大，不利于降本增效。

为此，本申请人提出了一种新的焊接型冶金渣罐，所述冶金渣罐系将合金钢板或碳素钢板作为所述渣罐的罐壁及罐底焊接而成。见申请号“200710042472.8”的中国专利。

所述焊接结构冶金渣罐专利技术其主要特点：

(1)用热轧宽厚板焊接方法取代传统的铸造方法。变不可修和难修为可修和容易修，可进行多次焊接修复。

(2)使用寿命延长。在确保价格基本相等的条件下，寿命由原来的2～5个月可延长到达2～3年以上！

(3)性价比高。已有焊接结构渣罐价格与铸造渣罐相当，但寿命长几倍。

然而，所述新的焊接型冶金渣罐在使用过程中存在问题：在使用约一年左右或更长的时间以后，其腰部会出现一定程度的内凹变形倾向，变形量大约在30～70mm，尽管不影响安全，但会影响使用，特别是考虑使用到2年以上，后续累积变形若叠加下去，对后续的修理与维护工作会带来一定的负担或麻烦。

尽管现有焊接结构冶金渣罐使用寿命已比原铸造渣罐大大延长，变不可修复和难以修复为便于修复，即使罐体腰部出现30～70mm变形，罐体开裂也可进行焊接修复，但是，因为修理与维护也费功夫，人力。因此，需要在焊接结构渣罐使用12～16个月后进一步控制罐体的变形量，且须调节变形与开裂这一对矛盾，减少修理次数和修理量以进一步延长使用寿命，进一步提高性价比。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，由此，可在焊接结构渣罐使用12～16个月后进一步控制罐体的变形量，且须调节变形与开裂这一对矛盾，减少修理次数和修理量以进一步延长使用寿命，进一步提高性价比。

本实用新型的新型结构的防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构的技术方案如下：

一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，所述冶金渣罐，为用于盛放、倾倒熔融态钢渣或铁渣的罐形容器，所述冶金渣罐系将合金钢板或碳素钢板作为所述渣罐的罐壁及罐底焊接而成，其特征在于，在焊接型冶金渣罐罐体腰部，形成一环状带形加强结构。

影响渣罐高温使用寿命的关键因素有高温变形、高温开裂、蠕变失效、可焊性和可修复性等。其中变形和开裂是约束渣罐使用寿命的二个关键因素。而变形主要特点是在罐体腰部一周(除两侧倾翻筋板部位外)呈环状变形。

针对上述情况，本实用新型在渣罐有环状变形倾向的腰部，增设一个刚度适当的环形加强圈，其形状象“腰带”，作用是调节变形与开裂的适配器，即改进渣罐的抗变形和开裂性能，完善并优化结构，适度调和变形与开裂这一对矛盾，在延长渣罐的使用寿命过程中，降低修理次数和修理工作量。

根据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，在焊接型冶金渣罐罐体腰部中位，形成一环状带形加强圈。

根据第一批焊接结构渣罐成功使用近20个月以来所采集的研究数据，确定渣罐腰部有环状变形倾向的准确位置在于所述渣罐腰部内凹变形环的中心位置。

据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，选择合适的所述环状带形加强圈的钢度或拘束度。

这是因为，变形和应力是一对矛盾，如果增设的“腰带”刚度过大，则容易导致渣罐提前开裂。这就是所谓的“太刚易裂”；反之，如果“腰带”刚度过小，则起不到加强刚度的作用，渣罐会容易变形。这就是所谓的“太柔易变”。因此，“腰带”的刚度选择与设计，是调节变形和开裂这一适配器的核心技术。设计最佳“腰带”刚度应掌握“度”，使之长期在高温下，既“刚”又“柔”。既有一定的抗高温变形刚度，这样可延长蠕变变形时间；同时，又有一定的变形柔度和变形储备量，以便延长首次开裂的时间，从而大幅延长使用寿命，明显减少维修工作量。

据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的截面为“△”形或“□”形。

根据钢板尺寸不同，采用“腰带”结构形式的截面有“△”形或“□”形。达到同样刚度时，如果选择“△”形，则钢板较薄，尺寸偏小，反之，如果选择“□”形，则钢板尺寸不同。

据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的截面为“I”形、“II”形或“III”形。

据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的截面为上述形状组合。

选择上述截面图形的组合形状是从成本、焊接操作、质量受控、维修与制造方便考虑。

据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的材料选用碳钢或合金钢，其厚度8mm～60mm。

据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，在所述环状带形加强圈外表开圆孔或开方槽。

孔与槽的尺寸与数量不限，适度即可。

本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的材料“腰带”的每一块加强板角焊缝采用“∨”形坡口。

根据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，可在焊接结构渣罐使用12～16个月后进一步控制罐体的变形量，且须调节变形与开裂这一对矛盾，减少修理次数和修理量以进一步延长使用寿命，进一步提高性价比。本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构同样适用于卷压板焊接结构渣罐和非卷压板焊接结构渣罐及其它渣罐。也适用于所有大型、中型和小型冶金渣罐等及钢铁包高温容器。

附图简单说明

图1为以往焊接结构冶金渣罐一例外观立体图。

图2为本实用新型的新型焊接结构冶金渣罐一例外观立体图。

图3为本实用新型的新型焊接结构冶金渣罐一例外观立体图。

图中1、为渣罐本体，宽厚板合金钢或碳素钢作为原材料，用焊接方法加工而成；

2、为罐口加强圈，也即罐口法兰。目的是解决罐口高温强度，防止罐口变形；

3、为罐体“腰带”，调节变形和开裂的适配器结构。“腰带”法结构截面有“△”形或“□”形等。也可选择其它截面形状，如：“I”形、“II”形或“III”形。还可选择上述截面图形的组合形状或变体结构等。

4、为耳轴受力座。采用“纵横交错”加“独板”组合结构；

5、为倾翻装置。采用“十字架”结构或“T型”结构，或“倾翻钩”结构，适用于各种工况条件下(如倾翻车、行车等)的倾翻设备；

6、为渣罐底座。罐底(或底座)采用“T型”及筋板结构；

7、为耳轴。耳轴采用锻造成型，材料可选用碳钢或合金钢；

8、加强小筋板。加强小筋板包括罐口加强筋、罐体倾翻加强筋、耳轴受力座加强筋、罐体横向加强筋(数量不等，间距不等)及底座加强筋等。目的是为了增加渣罐强度与刚度、减轻重量、节省材料、均布应力、优化受力。

具体实施方式

以下，参照附图，以具体实施例详细说明本实用新型的新型结构的冶金渣罐及其制造方法。

实施例1

(1)选材或材料选型：选用碳钢或低合金钢如16Mn(Q345B、C、D)，SM490(B、C)等宽厚合金钢板3-8块。所述钢板厚度范围为40mm至80mm。

(2)下料及坡口加工：罐体厚板对接、包口加强法兰、倾翻受力部主板、耳轴受力区纵向主筋板等的焊接都采用“X”型坡口，罐体底座底板坡口采用“K”型，其它采用单边“V”坡口。坡口角度35o～55o。用火焰加机械方法(自动)切割。

(3)钢板压形(卷制)：采用常温冷加工压形法。

(4)罐体(筒体)焊接：采用自动埋弧焊。焊丝用HO8Mn、HO8MnA、H10Mn2或HO8Mn2Si等。也可采用手工CO2气保焊打底，焊丝选用HO8Mn2Si，Φ1.2mm，然后用埋弧焊等方法。手工电弧焊采用E5015或E5015-G或J507RH，Φ4mm。

(5)耳轴座采用“三纵二横加盖板”及“十字架结构”设计。安装及焊接时应掌握“先纵后横”，“先里后外”的原则。

(6)无损检测选用JB/T4730-2005和GB/T2970-91《中厚钢板超声波检验方法》或GB/T 6402-91。

如图所示，1为渣罐本体，选用宽厚板合金钢或厚板碳素钢作为罐壁或罐底或加强筋板，所述宽厚板合金钢或厚板碳素钢3-12块。所述钢板厚度范围为40mm至120mm，用焊接方法制造而成。

2为罐口加强圈，也即罐口法兰。所述“加强法兰圈”即以加强筋(板)形式在渣罐口外周缘处形成纵横向一体连接的加强筋条或加强筋片，以解决包口强度及变形问题，即解决罐口高温强度，防止罐口变形。

3为防止冶金渣罐罐体变形和开裂的腰带结构。所述环状带形加强圈的材料选用合金钢，其厚度12mm～20mm。紧贴并焊接于罐体外侧。

4为耳轴受力区。采用“三纵二横”加“盖板”组合加强筋(板)结构。所谓“三纵二横”加“盖板”加强筋组合(板)结构，即，耳轴受力区焊接有由三块长短不一的纵向加强筋板和二块横向加强筋板构成的结构，再在其上，以盖合状焊接一加强筋盖板，构成组合结构，其目的是解决耳轴受力问题。

5为倾翻受力部。采用“十字架”加强筋(板)结构。为适用于各种工况条件下(如倾翻车、行车等)的倾翻设备。所述“十字架”结构即为“十字”形加强筋(板)结构。

6为渣罐底座。罐底(底座)采用“T型”筋板结构。即，用平板状钢板作为渣罐底座与作为罐壁的钢板焊接一体，再在平板状渣罐底座下部焊接加强筋板，平板状渣罐底座与焊接于其下部的加强筋板截面成“T”字状。

7、为耳轴。渣罐耳轴与罐体采用高强螺栓连接，耳轴采用锻造成型，材料可选用碳钢或合金钢。

在本实施例中，在焊接型冶金渣罐罐体腰部中位，形成一环状带形加强圈。所述环状带形加强圈的截面为“△”形或“□”形。

在本实施例中，耳轴加工技术要求如下。

渣罐耳轴选用35#钢锻件，满足GB/T 699-1988《优质碳素钢技术条件》。(毛坯、半成品)采用UT探伤，耳轴探伤符合标准GB/T6402-91要求，II级(含II级)以上合格。锻造按JB/T5000.8-1998《锻件通用技术条件》V组标准验收。锻件需要经过正火+回火的方法热处理，最终达到硬度HB＝131～187。热处理曲线如图4所示。

耳轴连接高强螺栓：耳轴与罐体采用螺栓联结，螺栓采用高强度内六角圆柱头螺栓(GB/T70.1-2000)，规格M30×70，性能等级8.8，材料35CrMo。

8为加强筋板。加强筋包括罐口加强筋(板)、罐体倾翻加强筋(板)、耳轴受力区加强筋(板)及底座加强筋(板)等。目的是为了增加渣罐强度与刚度、减轻重量、节省材料、均布应力、优化受力等。加强筋板使用本实用新型的切割钢板。

13为罐壁。所述新型结构的冶金渣罐采用罐壁坡度(坡度)(α)在75o～45o范围。所述渣罐的罐壁倾斜角(坡度)，即，渣罐罐壁与平行于罐底平面的夹角(α)。其目的是解决高温散热、高温渣粒对渣罐壁的粘罐、冲刷、熔透、烧穿问题及装渣、卸渣等工艺操作过程中的问题。

在本实施例中，材料复验及检验标准如下。

名称	项目/材料牌号	标准号
			渣罐主体材料	16Mn/SM490B/20g/25	GB6654-1996、GB1591-94
耳轴	35#锻钢件	GB699-1998
			耳轴螺钉	35CrMo	GB3077-88
主体焊缝探伤	UT	JB/T4730.3-2005
			角焊缝探伤	PT	JB/T4730.5-2005

在本实施例中，焊前预热及层温(层间温度)控制：采用电脑温度控制仪器，以自控电加热方法加热焊接坡口及坡口两侧150mm范围内至100℃～150℃，层间温度不低于预热温度。罐体主体焊缝采用埋弧自动焊接方法或者电渣焊接方法进行焊接时，焊丝采用H10Mn2φ4mm，焊剂采用SJ101。

(12)焊接要求：采用手工电焊条焊接时，用直流电源，采用E5015-G(J507RH)φ4mm焊条，焊接电流为150A，每根焊条焊接长度控制在150～200mm，多层多道焊，道道清渣，焊完一道用振动枪对其进行消应力处理，并用钢丝刷刷干净防止出现新缺陷。

在本实施例中，采用二氧化碳手工半自动方法进行角焊缝焊接时，用直流电源反极性焊接；焊丝使用采取即开即用原则，当天开包当天用完；焊丝的验收按相关标准。用于焊接的二氧化碳气体应符合GB6052《工业液体二氧化碳》一级质量标准，体积容量应大于99.5％，水份含量应不大于0.05％。当瓶内的二氧化碳气体压力为小于1MPa时停止使用，防止产生焊接气孔。

本实施例中，新型结构的冶金渣罐制造工艺的热处理工艺如下。

热处理工艺曲线：加热温度：620±20℃；升温速度：≤150℃/h；保温时间：220-240min；降温速度：120-150℃/h，400℃以下空冷。

由此，分别制得本实用新型的其体积为5.3立方米、15立方米、18立方米至33立方米的渣罐。

实施例2

除了下述之外，其他如同实施例1，分别制得本实用新型的其体积为5.3立方米、15立方米、18立方米至33立方米的渣罐等。

选材或材料选型：选用如20g，20#，25#等宽厚碳素钢板8-12块。采用或卷制或卷压成形法成形。所述钢板厚度范围为80mm至120mm；罐体焊接：采用自动电渣焊；所述新型结构的冶金渣罐采用坡度(α)在75o～55o范围的罐壁倾斜度。罐底采用“圆弧底”结构，即，用下凹圆弧状钢板作为渣罐底座与作为罐壁的钢板焊接一体，再在下凹圆弧状渣罐底座下部焊接有加强筋板。

降温速度：90-120℃/h；在罐口外周缘、耳轴受力区、倾翻受力部及罐底处设置有加强筋板之外，在罐底外侧周缘也设置有加强筋板。

所述环状带形加强圈的截面为“I”形、“II”形或“III”形。

所述环状带形加强圈的材料选用合金钢，其厚度25mm～50mm，紧贴并焊接于罐体外侧。

实施例3

所述环状带形加强圈的材料选用碳钢，其厚度40mm～55mm。

根据本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，可在焊接结构渣罐使用12～16个月后进一步控制罐体的变形量，且须调节变形与开裂这一对矛盾，减少修理次数和修理量以进一步延长使用寿命，进一步提高性价比。本实用新型的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构同样适用于卷压板焊接结构渣罐和非卷压板焊接结构渣罐及其它渣罐。也适用于所有大型、中型和小型冶金渣罐等及钢铁包高温容器。因此，渣罐的可焊性和可修复性好，可大大延长渣罐使用寿命，并可消除生产现场中经常出现的渣罐开裂等安全隐患，大幅降低成本。

Claims

1.一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，所述冶金渣罐，为用于盛放、倾倒熔融态钢渣或铁渣的罐形容器，所述冶金渣罐系将合金钢板或碳素钢板作为所述渣罐的罐壁及罐底焊接而成，其特征在于，在焊接型冶金渣罐罐体腰部，形成一环状带形加强圈。

2.如权利要求1所述的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，在焊接型冶金渣罐罐体腰部中位，形成一环状带形加强圈。

3.如权利要求1所述的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的截面为“△”形或“□”形。

4.如权利要求1所述的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的截面为“I”形、“II”形或“III”形。

5.如权利要求3或4所述的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的截面为上述形状的组合。

6.如权利要求1所述的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，所述环状带形加强圈的材料选用碳钢或合金钢，厚度8mm～60mm。

7.如权利要求1所述的一种防止焊接型冶金渣罐罐体变形和开裂的结构，其特征在于，在所述环状带形加强圈外表开圆孔或开方槽。