CN204018703U - 一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冶金领域，特别涉及一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包。本实用新型提供一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，包括筒体、耳轴座组件和包底，所述筒体上设有位置与耳轴座组件相配合的翻包座，所述筒体的外侧壁上设有多个水平环板，所述多个水平环板之间通过多个纵向筋板相连，水平环板和纵向筋板形成网格状结构，所述筒体上端设有多个溢水孔或溢水槽，所述水平环板的外沿均设有竖直的集水板，所述水平环板的底面均设有多个分水板，所述水平环板上设有分水孔或分水槽。本实用新型的焊接渣包结构强度高，渣包外壁各环布置集水、分水部件，将渣包内溢出的冷却水引导到渣包外壁，对渣包进行二次冷却，大大提高渣包的冷却效率。

Description

一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包

技术领域

本实用新型涉及冶金领域，特别是涉及一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，并进一步涉及所述焊接渣包的制备方法和使用方法。

背景技术

铜冶炼企业使用渣包进行铜渣处理，当铜渣采用缓冷工艺时，为了提高铜渣中铜颗粒的回收率，需要对铜渣先进行较长时间的空冷，以利于铜晶粒在液态下的充分聚集长大，然后进行水冷，铜渣在渣包内从铜晶粒聚集长大到铜渣临水冷却，需要大约58～72小时，因此会使用大量渣包。长期以来，铜冶炼企业长期使用铸造渣包。由于在制作铸造渣包的过程中，产生大量废砂、废气、废渣、粉尘，我国铸造行业的能耗占整个机械行业的25～30％，能源利用率仅17％，能耗为整个机械行业的4.4倍，铸造是高能耗高污染行业，给周围环境带来巨大污染。

铜渣缓冷工艺在铜冶炼企业使用广泛中，液态铜渣倒入渣包后首先在缓冷场进行2～25小时左右的空冷，然后对铜渣进行淋水冷却，缓冷主要指铜渣空冷这段时间，由于铜渣中的铜结晶温度在1000℃～1250℃，而且空冷速度越慢，越有利于铜渣中铜的结晶以及长大，低于1000℃以下，铜结晶终止。铜渣温度在1000℃以下，宜加快渣包冷却，提高渣包周转率，降低用户生产成本。焊接渣包进入铜渣缓冷工艺应用以后，较好地满足了用户的生产要求，逐步显示出结构强度高、维修量小、维修方便等显著优点，并因焊接渣包制作使用轧制钢板，节能减排、保护环境，给社会带来明显的社会效益。当用户同时使用铸造渣包和焊接渣包时，某些未加装冷却部件的焊接渣包装载铜渣时，冷却时间较铸造渣包略长，虽然焊接渣包的冷却时间满足铜渣缓冷工艺设计要求，但有的用户提出在冷却时间上焊接渣包不得长于铸造渣包的要求。

由于结构原因，平底焊接渣包，包底冷却空间小，并且冷却水不易流到包底，再者，相同液面高度的球形包底渣包与平底渣包，平底渣包的容积随液面高度降低而较球形包底渣包的容积逐步增大(图26中灰色面积部分为平底渣包较球形包底渣包多出的容积)，如图25、26。这两个主要原因，使平底焊接渣包较球形包底焊接渣包在冷却时间上有差距。如图25所示：图左边为球形包底，右边为平底渣包。如图25左边部分所示，上部为水冷，冷却速度最快，设其冷却速度为V1；中部、底部为水冷+空冷，设其冷却速度为V2；如图25右边部分所示，上部为水冷，冷却速度最快，设其冷却速度为V1；中部为水冷+空冷，设其冷却速度为V2，底部空间狭窄，冷却水无法流到平底下面，仅靠空冷，冷却速度最慢，设其冷却速度为V3，建立的冷却模型显示，当球形包底的渣包已经冷却到较平底渣包高的位置时，位置低很多的平底渣包的冶金渣尚未冷却，表明平底渣包中下部的铜渣冷却较慢，在平底焊接渣包外壁未加冷却部件的情况下，平底渣包的冷却时间较球形包底渣包的冷却时间长。

所以，如何优化焊接渣包结构、加快铜渣的冷却速度、克服在冷却时间上较铸造渣包略长的不足已经成为焊接渣包应用过程中必须要解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型第一方面提供一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，包括筒体、位于筒体两侧的耳轴座组件和焊接于筒体底部的包底，所述筒体上设有与渣包车相配合的翻包座，该种翻包座适用于平台式渣包车翻包；同时在渣包耳轴连线垂直方向，设置翻包座，可适用于U形渣包车翻包。所述筒体的外侧壁上设有多个水平环板，所述多个水平环板之间通过多个纵向筋板相连，水平环板和纵向筋板形成网格状结构，所述筒体上端设有多个溢水孔和/或溢水槽，所述溢水孔或溢水槽可将筒体内的冷却水引出，所述水平环板的外沿均设有竖直的集水板，所述水平环板的底面均设有多个分水板，所述水平环板上均设有多个与分水板位置相配合且竖直贯通板体的分水孔和/或分水槽，所述分水板的上端焊接于水平环板的底面，下端焊接于筒体的外侧壁上，所述包底上含焊接有多个支腿，所述支腿之间设有散热空间，所述筒体、包底和支腿的材质均为低合金高强度板材。

本领域技术人员可参照渣包的实际载荷，根据经验判断支腿的数量和大小，一般情况下支腿的数量为3-6个。

优选的，所述多个水平环板自上而下间隔均匀地分布于筒体的外侧壁上，所述水平环板的数量为3-6个，水平环板厚度为40-300mm，水平环板宽度(直径方向)为100-300mm；所述纵向筋板分别布置于两水平环板之间，两水平环板之间的纵向筋板数量为4～12个，纵向筋板厚度为30～100mm，宽度为60～300mm。所述宽度具体为纵向筋板垂直于筒体的外侧壁的高度。

更优选的，所述耳轴座组件位于自上而下的第一道环板和第二道环板之间。

所述耳轴座组件可采用本领域技术人员所公知的各种适用于渣包的耳轴座组件，例如箱型结构、附图15～19、附图31(正梯形)所示的结构等。

优选的，所述包底为平底包底或球形包底。

更优选的，所述球形包底使用精细铸造方法制作时，包底厚度从包底上沿口到包底底部逐渐增加，球形包底的厚度范围为60-150mm。

更优选的，所述球形包底采用热模压制时，包底厚度从包底上沿口到包底底部厚度可以等厚，以便于制作，根据渣包载荷的不同，球形包底的厚度范围为60-150mm。

优选的，所述分水板为长方形或正方形，分水板与筒体母线之间的夹角为10-75°，宽度为80～200mm，长度为100～200mm，厚度为5-20mm。

优选的，所述分水板中间折弯，布置于球形包底与筒体的对接焊缝处，最大限度地将冷却水方便地引流到球形包底底部。当采用折弯设计时，分水板长度略微增加，此时分水板宽度为80～200mm，长度为100～300mm，厚度为5-20mm。

更优选的，为了提高冷却水的过水面积，分水板下边缘与筒体焊接时，分水板下边缘两边各留10-80mm不与筒体焊接，优选为15-30mm。

当分水板下边缘整条与筒体满焊，焊缝更加牢固；当分水板下边缘与筒体的焊缝两边不焊，只焊接中部，可增大冷却水的过水面积。

优选的，所述集水板的高度为30-100mm，厚度为5-20mm。

优选的，每块水平环板的分水孔的数量为6-40个，孔径为30-80mm。

优选的，每块水平环板的分水槽的数量为6-40个，宽度为30-50mm，长度为60-120mm，所述宽指的是延长线指向筒体中心的边的尺寸。

所述水平环板(3)上同时开设分水孔(301)和分水槽(302)，这种布置方式用于解决狭窄位置的冷却水流动，每块水平环板(3)的分水槽(302)的数量为6-40个，该块水平环板的分水孔数量为4～10。

优选的，所述溢水孔轴线与筒体的母线垂直，溢水孔的数量为2-6个，孔径为30-80mm，溢水孔的中心线与筒体上沿的垂直距离为40-80mm。

优选的，所述溢水槽底面与筒体的母线垂直，溢水槽的数量为2-6个，高度为30-120mm，宽度为30-100mm。

更优选的，所述溢水孔和溢水槽外端均设有挡水槽。

优选的，所述耳轴座组件的结构选自倒梯形的箱型结构、正梯形的箱型结构、厚壁管与筋板的组合结构(如附图15～19、附图31所示)。

更优选的，所述包底为球形包底时，包底与筒体对接焊缝外设有水平环板的结构，包底与筒体对接焊缝受到的载荷由环板的斜面、纵向筋板、以及支腿的立板分担，水平环板厚度80～260mm。

更优选的，所述包底为球形包底时，包底与筒体对接焊缝外露，包底与筒体对接焊缝受到的载荷由纵向筋板、以及支腿的立板分担，优点是焊缝的修复较为方便。

更优选的，所述包底为球形包底时，包底与筒体对接焊缝外设置围板，围板分别与包底和筒体焊接，围板的宽度保证其焊缝远离包底对接焊缝的热影响区，包底与筒体对接焊缝受到的载荷由围板、纵向筋板、以及支腿的立板分担。

所述新型焊接渣包的筒体上可以带两种以上翻包装置，可以使同时拥有U形渣包车、平台式渣包车的用户，使用任一种车型都可以方便地叉运本实用新型的焊接渣包，提高车辆的使用效率。

本实用新型第二方面提供所述适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包的制备方法，包括如下步骤：

1)号料、下料、开坡口工序：按排版图进行号料，下料，并进行坡口开设；

2)新型焊接渣包的耳轴座组件作为独立部件进行单独制作；

3)筒体制作：筒体采用压制成形制作；

4)包底制作：包底采用热压成型法或铸造法制作；

5)筒体外纵向筋板以及支腿采用数控下料，并使用自动坡口机开设坡口，其中，耳轴座组件下的筋板开设单边坡口，坡口角度30-45°，纵向筋板开设双边坡口。

6)整体组装：筒体校圆后，将筒体与包底组焊对接，校正尺寸后，在胎具上对筒体与包底的环焊缝进行船型焊，或者使用C02气保焊，然后将筒体倒置，放置于装配平台上，将组焊好的耳轴座组件与筒体组装，控制各装配尺寸，再组装耳轴座主筋板、上环、中环、下环、各环间纵向筋板、支腿部件；

7)焊接：耳轴座组件中耳轴板与环板、筒体对接采用埋弧焊；筒体与包底采用C02气保焊；定位焊、环板、筋板、支腿焊接采用C02气保焊；焊接预热采用电加热或火焰加热法，焊前预热和层间温度65℃～110℃，预热的加热区域在焊接坡口两侧，宽度应各为焊件施焊处焊件的1.5倍以上，且不小于100mm。

8)探伤：对接焊缝为全熔透焊缝，超声波无损检测Ⅰ级合格；耳轴超声波无损检测Ⅰ级合格，其他部位50％PTⅡ级合格。

优选的，所述号料的母材需平直无损伤及其它缺陷，否则应先矫正。

优选的，所述下料过程全部采用数控切割机下料，厚板切割，采用自定义引线及共边切割技术，割嘴采用合适的型号，切割时风线调整应垂直，保证切割边光滑。

优选的，坡口开设坡口必须使用半自动切割机开设，圆弧边采用地规配合半自动切割机开设，筒体对接焊缝坡口角度60-65°，为全熔透焊缝；筒体外筋板与筒体的焊缝，坡口角度为30-45°；包底与筒体对接焊缝坡口开在内侧，坡口角度30-50°；包底与筒体对接焊缝外的环板为双面角焊缝，焊缝高度为筒体壁厚的0.7倍。

优选的，耳轴采用40Cr锻件制作。

优选的，筒体采用压制成形时，根据渣包容积大小，整个筒体由1～3段筒体对接而成，相邻两段筒体的纵向对接焊缝错开，错开尺寸200mm以上。

更优选的，每段筒体采用3～4片压制而成，先将筒体按3～4片下料，焊缝坡口形式为X形，焊缝为全熔透焊缝，并进行超声波探伤；筒体对接焊缝完成后，检查筒体的圆度误差，超差时进行校整。

进一步优选的，当采用4片压制时，则每两片先进行对接焊，然后将对接的两片分别进行压制，压制成型后，将两片筒体进行组焊，对接焊缝采用埋弧焊，先焊内侧焊缝，然后在胎具上再焊外侧焊缝。.

优选的，所述热压成型法的具体方法有两种：一种是工件厚度预留冲压减薄余量10％～15％，将材料加热到约950℃，在液压机上上面使用球形模具下面用脱圈冲压制成球形包底，然后进行500℃～600℃去应力退火，消除残余内应力。另一种热压成型方法是：工件厚度预留冲压减薄余量2％～5％，将材料加热到约950℃，在液压机上，上下使用球型磨具，将工件挤压成球形包底。

优选的，所述铸造法的具体方法为：采用低磷的低合金高强度材料为原料制作，由于铸造材料与筒体材料相同，化学成分一致，因此在性能参数上与筒体材质相差很小，铸造时将对接坡口铸出，方便以后工序的焊接作业，由于包底重量仅占渣包总重的10％，且形状简单，容易获得较好的质量，铸造后进行正火热处理细化晶粒并消除内应力，并进行无损探伤。

优选的，控制各装配尺寸的具体方法为吊线法。

优选的，所述探伤标准具体为：筒体对接焊缝GB11345-89全熔透B级；耳轴JB/T4730.3-2005、JB/T4730.4-2005Ⅰ级；其他焊接部位BJ/T6062-200750％PTⅡ级。

本实用新型的焊接渣包结构强度高，渣包外壁各环布置集水、分水部件，将渣包内溢出的冷却水引导到渣包外壁，对渣包进行二次冷却，大大提高渣包的冷却效率。为了适应不同运输倾翻作业方式，行车钩住渣包耳轴作业；当使用U形渣包车时，则使用焊接在耳轴座垂直方向的顶包座倾翻渣包；当使用平台式渣包车时，则依靠焊接在耳轴座下方的拔销座挡住渣包车工作臂上的拔销来进行倾翻作业。本实用新型的新型焊接渣包在保持整体结构强度的前提下，优化渣包外壁的冷却系统结构，将渣包内溢流出的冷却水接近全部收集对渣包进行二次应用，加快铜渣的冷却速度，克服在冷却时间上较铸造渣包略长的不足。

附图说明

图1显示为本实用新型的主视图；

图2显示为本实用新型的左视图；

图3显示为本实用新型的仰视图；

图4显示为本实用新型的剖视图；

图5显示为本实用新型的剖视图；

图6显示为本实用新型俯视图；

图7显示为本实用新型球形包底立体示意图；

图8显示为本实用新型溢水槽结构局部放大图；

图9显示为本实用新型溢水孔结构局部放大图；

图10显示为本实用新型耳轴座组件1局部放大图；

图11显示为本实用新型分水槽结构局部放大图；

图12显示为本实用新型分水孔结构局部放大图；

图13显示为本实用新型水平环板示意图；

图14显示为本实用新型水平环板示意图；

图15显示为本实用新型耳轴座组件2局部放大图；

图16显示为本实用新型耳轴座组件2局部剖视图；

图17显示为本实用新型耳轴座组件2立体示意图；

图18显示为本实用新型耳轴座组件3立体示意图；

图19显示为本实用新型耳轴座组件3主视图；

图20显示为本实用新型平底包底结构局部放大图；

图21显示为本实用新型平底包底结构局部剖面图；

图22显示为本实用新型包底铸造时温度变化示意图；

图23显示为本实用新型渣包制作工艺流程图；

图24显示为实施例1坡口开设示意图：A：焊缝板料对接坡口；B：T型焊缝坡口；C：包底与筒体坡口；

图25显示为平底渣包和球形包底渣包对比图；

图26显示为平底渣包和球形包底渣包对比图；

图27显示为本实用新型平底包底立体示意图；

图28显示为本实用新型球形包底筒体和包底结合部局部放大图；

图29显示为本实用新型球形包底水流流向示意图(图上箭头表示为水流流向)；

图30显示为本实用新型平底包底水流流向示意图(图上箭头表示为水流流向)；

图31显示为本实用新型正梯形耳轴座组件结构、具有两种翻包座的焊接渣包结构形式、包底与筒体对接焊缝外露结构示意图(a为主视图，b为左视图)。

元件标号说明

1                  耳轴座组件

2                  筒体

3                  水平环板

4                  翻包座

5                  纵向筋板

6                  集水板

7                  分水板

8                  包底

9                  支腿

101                键

102                焊接件

103                焊接件

104                套管

105                耳轴

106                焊接件

201                溢水孔

202                溢水槽

203                挡水槽

301                分水孔

302                分水槽

401                围板

1201                筋板

1202                筋板

1203                厚壁管

1204                耳轴

1205                筋板

1206                筋板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图28。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1-7和27所示，本实用新型所提供的适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，包括筒体2、位于筒体2两侧的耳轴座组件1和焊接于筒体2底部的包底8，所述筒体2上设有位置与耳轴座组件1相配合的翻包座4(翻包座4的位置与耳轴座组件1相配合，具体来说，为了适应不同运输倾翻作业方式，行车钩住渣包耳轴作业；当使用U形渣包车时，则使用焊接在耳轴座垂直方向的顶包座倾翻渣包，当然，筒体2上亦可同时设有多个翻包座4，以使焊接渣包可用于不同的运输倾翻作业方式(例如图31所示结构)；当使用平台式渣包车时，则依靠焊接在耳轴座下方的拔销座挡住渣包车工作臂上的拔销来进行倾翻作业)，所述筒体2的外侧壁上设有多个水平环板3，所述多个水平环板3之间通过多个纵向筋板5相连，所述纵向筋板分别布置于两水平环板之间，两水平环板之间的纵向筋板数量为4～12个，纵向筋板厚度为30～100mm，宽度为60～300mm。水平环板3和纵向筋板5形成网格状结构(网格状结构能够提高渣包整体结构强度，纵向筋板一般与筒体、球形包底、环板均互相连接)，所述多个水平环板3自上而下间隔均匀地分布于筒体2的外侧壁上，所述水平环板3的数量一般情况下为3-6个，可根据渣包的大小调节环的数量，水平环板3厚度40-300mm，水平环板3宽度(直径方向)为100-300mm。所述筒体2上端设有多个溢水孔201和/或溢水槽202，所述溢水孔201或溢水槽202可将筒体2内的冷却水引出，所述水平环板3的外沿均设有竖直的集水板6，所述水平环板3的底面均设有多个分水板7，所述水平环板3上均设有多个与分水板7位置相配合且竖直贯通板体的分水孔301和/或分水槽302，所述分水板7的上端焊接于水平环板3的底面，下端焊接于筒体2的外侧壁上，所述包底8上含焊接有多个支腿9，所述支腿9之间设有散热空间，所述筒体2、包底8和支腿9的材质均为低合金高强度板材(板材可选用低合金高强度Q345制作，根据用户使用环境温度，本领域技术人员可根据需要调整板材的材质，如从Q345B到Q345E进行对应选择)。渣包的体积可以根据需要进行调节，以满足用户不同容积、不同缓冷时间的要求，一般情况下渣包可以制作成从6～16立方各种不同规格的焊接渣包。此外，本领域技术人员可参照渣包的实际载荷，根据经验判断支腿的数量和大小，一般情况下支腿的数量为3-6个(支腿可与渣包外壁部件互相连接，提高整体结构强度)。渣包外壁的各集水、分水部件，将渣包内溢出的冷却水接近全部收集并引导到渣包外壁，对渣包进行二次应用，加快铜渣的冷却速度，克服在冷却时间上较铸造渣包略长的不足。

所述包底8的形状可以为本领域所常用的各种包底形状。优选的，包底8可为平底包底或球形包底。平底包底结构如图20-21所示，采用平底包底时，包底8与筒体2均为焊接结构，球形包底与筒体之间通过焊接连接，支腿9位于包底下部，支腿9之间形成散热空间；球形包底结构如图1-7所示，球形包底采用热压成型或铸造工艺制备获得，球形包底与筒体之间通过焊接连接，所述球形包底采用精细铸造方法制作时，从包底上沿口到包底底部厚度逐渐增加，球形包底的厚度范围为60-150mm。所述球形包底采用热模压制时为便于制作，包底厚度设为等厚，根据渣包载荷不同，球形包底厚度范围为60-150mm。

耳轴座组件1位于自上而下的第一道环板和第二道环板之间，耳轴座组件1可采用本领域技术人员所公知的各种适用于渣包的耳轴座组件，例如箱型结构(例如附图10所示结构)、或厚壁管、筋板与耳轴组合结构(例如附图15～17、附图18～19所示结构)，或正梯形结构(例如附图31所示结构)等。如图15-19中所示，耳轴座组件由厚壁管1203、耳轴1204和筋板1201、1202、1205或1206组成，耳轴与厚壁管采用热装，然后与筋板焊接，组成部件再与筒体焊接。

如图11-12所示，集水板6的高度一般为30-100mm，厚度一般为5-20mm；分水板7为长方形或正方形，分水板7与筒体2母线之间的夹角β为10-75°，宽度为80-200mm，长度100～200mm，厚度为5-20mm。分水板7也可在中间折弯，布置于球形包底与筒体对接焊缝处，便于最大限度地将冷却水引流到包底底部。当采用折弯设计时，分水板7长度略微增加，此时分水板7宽度为80～200mm，长度为100～300mm，厚度为5-20mm。

如图11-14所示，水平环板3上分水孔301和分水槽302的数量可根据需要进行调整，一般情况下分水孔301数量为6-40个，孔径为30-80mm，分水槽302的数量为6-40个，宽度为30-50mm，长度为60-120mm。

如图6所示，溢水孔201和溢水槽202的数量可根据需要进行调整，一般情况下，溢水孔201的数量为2-6个，孔径为40-80mm，溢水孔201的中心线与筒体2上沿的垂直距离为40-80mm，溢水槽202的数量为2-6个，高度为30-120mm，宽度为30-100mm。如图8-9所示，溢水孔201和溢水槽202可将渣包内溢出的冷却水收集并引导到渣包外壁，各溢水孔201和溢水槽202外端均设有挡水槽203，挡水槽可将溢出的冷却水收集至水平环板3上，引导冷却水往下流动。

本实用新型所提供的适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包的使用方法如下：先将渣包盛装液态钢渣空冷2～25小时后，开始往渣包淋水，对铜渣进行冷却，冷却水充满渣包后从渣包筒体2上所开设的溢水槽202或溢水孔201溢出，见附图6、8、9，图例开设4个溢水槽202，在溢水槽202的部位，也可开设溢水孔201，冷却水经挡水槽(见附图8)汇集后，进入最上面一道环板3的上面，并由集水板6汇集。在渣包的每个水平环板3上开设分水槽302和/或分水孔301，水平环板3上的分水槽302和/或分水孔301圆周均布。在渣包外壁的水平环板3上部焊接集水板6，集水板6与水平环板3的焊缝不漏水，保证冷却水不从环板边缘溢出，水平环板3下部焊接分水板7，分水板的位置与分水槽或分水孔的位置相配合，一般来说分水板位于分水槽或分水孔的下方，分水板7上边缘与水平环板3下面的焊缝确保不漏水，分水板7下边缘与筒体焊接牢固(为了提高冷却水的过水面积，分水板7上边缘全部焊接，确保不漏水，分水板7下边缘与筒体2焊接时，下边缘两边各留10-80mm(优选为15-30mm)不与筒体2焊接，一般情况下，分水板7两侧不焊接，分水板7使用对应尺寸的板材剪切下料，结构简单，制作焊接方便)。冷却水从水平环板3上的各分水槽302和/或分水孔301沿筒体外壁流下，分水板7将从分水槽或分水孔留下的冷却水均匀分开，充分扩大冷却水接触面积后冷却水继续顺筒体外壁流下。冷却水流到第2道环板3后，第2道环板处设置了与第1道环板同样结构的集水板6和分水板7，因此冷却水到达第2道环板后，冷却水与从第1道环板往下引流一样，被引流到第2道环板下面的筒体2外壁上对渣包继续冷却，这样冷却水一直被引流到渣包球形包底8下部，从冷却水整个流动过程可以看出，冷却水对渣包进行了完整的二次冷却，由于冷却水顺渣包外壁流动的过流面积大，冷却效果好。渣包空冷时间约2-25小时，焊接渣包淋水的冷却时间为40-65小时。由于分水板7从板的两端溢水，因此当渣包长期使用后，渣包外壁沉积过后的水垢、腐蚀物时，可以定期方便地从分水板7侧面对腐蚀物等进行清理，确保本装置冷却部件的冷却效果，此外本实用新型整体冷却结构简单，制作焊接非常方便。

本实用新型所提供的焊接渣包制作工艺如下：

整个渣包制作，板材选用低合金高强度板Q345制作，根据用户使用环境温度，板材的材质从Q345B到Q345E分别进行对应选择，各部件分别下料制作，首先耳轴座组件1先进行焊接以及装配，然后与筒体组对定位后焊接，筒体2由压力机压制成形(可以采用1～3节圆锥台对接，每段圆锥台采用2～6段压制而成)，筋板等采用数控下料，平底包底(见附图20、21)采用低合金高强度板制备，成品直接与筒体2进行焊接即可。球形包底(见附图5、12)采用两种方法制作：一种方法是热压成型，然后与筒体焊接(由于球形包底形状简单，选用包底内径1000mm～1300mm，多有成型模具可用，大幅降低制造成本)。其中筒体设计根据载荷、容积的不同，选择60-100mm低合金高强度板制作；球形包底采用热压成型工艺制作时，可以将包底各部制作成等厚，保证包底的支撑强度并节约材料。另一种是精细铸造，使用与筒体性能参数相近的材料，将包底进行优化设计，最大限度地减轻包底的重量；包底重量仅占总重量的约10％。当球形包底采用铸造方法制作时，由于属于异种材料焊接，同时焊缝承受载荷，焊缝质量关系到生产是否能安全运行，因此为了确保包底与筒体焊缝的可靠，必须从包底截面、包底与筒体对接部位协同部件的结构、整体结构设计等多方面进行综合考虑。考虑到包底的承载能力，将包底制作成变截面的，包底与筒体对接处的厚度与筒体一致，从包底上沿口到包底最低处厚度逐渐增厚，厚度从60-150mm。在球形包底与筒体的对接焊缝外面，设置水平环板3(见附图5)，水平环板3依据渣包容积的不同，采取不同厚度与环板宽度，水平环板3厚度40-300mm，水平环板3宽度(直径方向)为100-300mm，水平环板3的斜面托住球形包底，分担包底对接焊缝的载荷，同时水平环板3上下有圆周均布6-12条的厚度40-80mm的纵向筋板5(见附图1)组成网状结构，包底对接焊缝的载荷通过纵向筋板进行分担，作用于筒体，加强包底与筒体部位的结构强度，与包底的对接焊缝共同承担包内铜渣的垂直载荷(当包底与筒体对接焊缝处外露，例如图31所示结构，所有纵向筋板经过对接焊缝时可开设工艺孔，避开对接焊缝，包底与筒体对接焊缝的受力由纵向筋板分担)，球形包底与筒体的焊缝设计为单面V形坡口，坡口角度30-50°，b为3-10mm；经过强度计算，并考虑球形包底焊接部位的结构特点，包底8与筒体2对接焊缝外的水平环板3设计为角焊缝，焊脚高度为该部位较薄部件厚度的0.7倍，从整体网状结构、水平环板3斜面支撑、焊缝设计三个方面确保包底与筒体结合部位的结构强度可靠。此外，还可以在包底8与筒体2对接焊接外设置围板401，如图28所示，围板401分别与包底8和筒体2焊接，围板8宽度根据渣包容积大小而调整，围板厚度40～100mm，围板不仅能分担包底与筒体对接焊缝的载荷，同时可以调整围板宽度，使围板与筒体和包底的角焊缝位置远离包底与筒体对接焊缝的热影响区。有时由于渣包外形尺寸受现场工艺条件限制，包底与筒体对接处不能设置环板时，包底对接焊缝处的载荷由渣包外壁周向均布的纵向筋板分担，这种结构强度虽较有环板的渣包稍弱，但受力分析表明这种结构的渣包强度满足使用要求，且这种结构设计也使包底与筒体的对接焊缝的修复性得到提高。

本实用新型中，平底包底焊接渣包与球形包底渣包均带有冷却组件，两种结构渣包的环的数量和结构类似。实践证明，在外壁两道环加冷却部件的情况下，平底焊接渣包的冷却时间与球形包底渣包接近，在平底包底渣包外壁环板全部加冷却部件的情况下，平底焊接渣包较铸造渣包的冷却温度低3℃～4℃，对应的冷却时间较铸造渣包少10小时左右。而球形包底焊接渣包将进一步改善平底焊接渣包在冷却效果方面略微不足的缺点，球形包底结构散热空间大，并使冷却水更容易到达包底。渣包冷却过程同时存在三种水冷、水冷+空冷、空冷方式，由于水冷、水冷+空冷、空冷三种冷却方式，冷却效率递减，设定水冷、水冷+空冷、空冷的平均冷却能力为1:0.5:0.25，建立理想散热模型，从图25中的模型降温线可以看出，平底渣包中下部冷却速度较慢。通过分析确定改进结构设计提高冷却效率的方向，即将平底改为球形包底。球形包底使渣包下部的冷却方式由原来的空冷改为水冷+空冷，冷却效率大幅提高，解决了平底渣包中下部容积大且冷却条件差的问题。另外焊接渣包较铸造渣包可以方便地在渣包外壁的环板加装冷却部件，使得从渣包溢流处出的冷却水几乎全部被收集引流到渣包外壁，过水面积以及过水量都超过铸造渣包，将使原来未加冷却装置的焊接渣包较铸造渣包冷却时间长的不足变为长处。如图29所示，筒体中的冷却水从筒体上沿口的溢水槽流出，经挡水槽引流，冷却水全部引流到上环板，由于上环板上部设置集水板，因此冷却水不会从上环的边缘流出，而只能从环板圆周均布的分水槽或分水孔流下，环板的每个分水槽或分水孔下，都对应设置了分水板，冷却水从环板的分水槽顺渣包外壁流下后，经分水板阻挡，冷却水从分水板两侧顺渣包外壁流下，起到增大冷却水过水面的作用；冷却水从上环的分水板流下后，顺渣包外壁流到第二道环板，水在第二道环板的流动与第一道一样，每道环板都设置围板和分水板，结构相同，水的流动方式相同。最下一道环板所配置的分水板，可以带折边，以便将冷却水更多的引流到渣包底部。

本实用新型优化渣包外壁设置的冷却部件，将渣包溢流出的冷却水全部收集，逐层引流到渣包外壁，使冷却水沿渣包外壁流动，实现冷却水的二次完整充分的利用；特别是采用球形包底，在最大限度保持焊接渣包结构强度高、焊接性好、修复性好的前提下，使焊接渣包底部散热空间变大，使冷却水能到达渣包最底部，大大缩短渣包冷却时间，提高用户渣包的周转效率，克服未加冷却装置的焊接渣包与铸造渣包相比在冷却时间上的劣势，同时由于焊接渣包外壁有环，从渣包中溢流的冷却水在冷却装置的引流下，沿渣包外壁流下，可以克服铸造渣包外壁不能加装冷却部件的缺陷，使焊接渣包外壁的过水面积最大化，并且新型焊接渣包外壁过水面积大于铸造渣包，，大大提高渣包的冷却效率，这将使球形包底的焊接渣包的冷却时间小于铸造渣包。使焊接渣包能满足不同用户的多种需求，将在铜渣缓冷工艺中得到更好的应用。

本实用新型所提供的新型焊接渣包的制作方法，使用铸造包底，仍然能使焊接渣包的非铸造部件比例达到90％；或者用热压成型方法制作球形包底，使整个焊接渣包100％为非铸造产品，将极大降低铸造过程产生的废气、废砂、粉尘对环境造成的巨大污染，极大节约整体铸造二次熔炼对能源的巨大浪费，具有巨大的社会效益，将为国家可持续发展做出贡献，符合国家节能减排的产业政策。

实施例1

新型焊接渣包工序制作如下：

1.号料、下料、开坡口工序：

严格按排版图进行号料，号料的母材必须平直无损伤及其它缺陷，否则应先矫正。

全部采用数控切割机下料，厚板切割，采用自定义引线(避免打孔切割)及共边切割技术。

割嘴采用合适的型号，切割时风线调整应垂直，保证切割边光滑。

坡口开设坡口必须使用半自动切割机开设，圆弧边采用地规配合半自动切割机开设，严禁手工切割(无法进行半自动切割的部位可以考虑手工靠模工装切割)，坡口角度、大小参照图纸和工艺要求，不得随意更改。

按样图中所示的坡口形式采用半自动切割机开设坡口，要求熔透的焊缝板料对接坡口如图24A、T型焊缝坡口如图24B、包底与筒体坡口如图24C所示开设。

其中，筒体对接焊缝坡口角度60-65°，为全熔透焊缝；筒体外筋板与筒体的焊缝，坡口角度为30-45°；包底与筒体对接焊缝坡口开在内侧，坡口角度30-50°；包底与筒体对接焊缝外的环板为双面角焊缝，焊缝高度为筒体壁厚的0.7倍。

2.新型焊接渣包的耳轴座组件1作为独立部件进行单独制作，耳轴105采用40Cr锻件制作，进行调质和探伤检查，确保耳轴105质量稳定可靠，耳轴105与套管104由键101定位，限制耳轴轴向位移以及轴向转动。装配后与焊接件102、103、106进行焊接，形成耳轴座组件1(部件)；或耳轴座组件使用低2种结构形式，耳轴1204与厚壁管1203热装，然后与筋板1201、1202、1205焊接后作为部件再与筒体组焊。

3.筒体2采用压制成形，根据渣包容积大小，整个筒体可以由1～3段筒体对接而成，相邻两段筒体的纵向对接焊缝错开，错开尺寸200mm以上；每段筒体采用3～4片压制而成，先将筒体按3～4片下料，焊缝坡口形式为X形，焊缝为全熔透焊缝，并进行超声波探伤。如果采用4片压制时，则每两片先进行对接焊，然后将对接的两片分别进行压制，压制成型后，将两片筒体进行组焊，对接焊缝采用埋弧焊，先焊内侧焊缝，然后在胎具上再焊外侧焊缝。筒体对接焊缝完成后，检查筒体的圆度误差，超差时进行校整。

4.包底8采用两种方法制作，一种是热压成型，将材料加热到约950℃，在液压机上使用球形模具压制成球形包底，然后进行500℃～600℃去应力退火，消除残余内应力。另一种是铸造，采用低磷的低合金高强度材料为原料制作，由于铸造材料与筒体材料相同，化学成分一致，因此在性能参数上与筒体材质相差很小，铸造时将对接坡口铸出，方便以后工序的焊接作业，由于包底重量仅占渣包总重的10％，且形状简单，容易获得较好的质量，铸造后进行正火热处理细化晶粒并消除内应力，如附图22。并进行无损探伤。

5.筒体外纵向筋板5以及支腿9采用数控下料，并使用自动坡口机开设坡口，其中，耳轴座组件下的筋板开设单边坡口，坡口角度30-45°，纵向筋板开设双边坡口。

6.整体组装顺序：筒体校圆后，将筒体与包底组焊对接，校正尺寸后，在胎具上对筒体与包底的环焊缝进行船型焊，或者使用C02气保焊。然后将筒体倒置，放置于装配平台上，将组焊好的耳轴座组件1与筒体2组装，采用吊线等方法，控制各装配尺寸(耳轴同轴度、耳轴中心跨距、耳轴中心到包底高度等)，再组装耳轴座主筋板、上环、中环、下环、各环间纵向筋板、支腿等部件，所有定位焊必须牢固可靠。

7.焊接：

1)耳轴座组件中耳轴板与环板、筒体对接采用埋弧焊。焊材为H10Mn2+HJ431。对接焊接参数如表1所示：

表1

2)筒体与包底采用C02气保焊，焊接参数如表2所示：

表2

3)定位焊、环板、筋板、支腿焊接采用C02气保焊，CO_2.气体保护焊焊接参数如表3所示：

表3

4)焊接预热采用电加热或火焰加热法，焊前预热和层间温度65℃～110℃。预热的加热区域应在焊接坡口两侧，宽度应各为焊件施焊处焊件的1.5倍以上，且不小于100mm。

8.探伤：对接焊缝为全熔透焊缝，超声波无损检测Ⅰ级合格；耳轴超声波无损检测Ⅰ级合格，其他部位50％PT,Ⅱ级合格。探伤执行标准如表4所示：

表4

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，包括筒体(2)、位于筒体(2)两侧的耳轴座组件(1)和焊接于筒体(2)底部的包底(8)，所述筒体(2)上设有与渣包车相配合的翻包座(4)，所述筒体(2)的外侧壁上设有多个水平环板(3)，所述多个水平环板(3)之间通过多个纵向筋板(5)相连，水平环板(3)和纵向筋板(5)形成网格状结构，所述筒体(2)上端设有多个溢水孔(201)和/或溢水槽(202)，所述溢水孔(201)或溢水槽(202)可将筒体(2)内的冷却水引出，所述水平环板(3)的外沿均设有竖直的集水板(6)，所述水平环板(3)的底面均设有多个分水板(7)，所述水平环板(3)上均设有多个与分水板(7)位置相配合且竖直贯通板体的分水孔(301)和/或分水槽(302)，分水板(7)的上端焊接于水平环板(3)的底面，下端焊接于筒体(2)的外侧壁上，所述包底(8)上含焊接有多个支腿(9)，所述支腿(9)之间设有散热空间，所述筒体(2)、包底(8)和支腿(9)的材质均为低合金高强度板材。 

2.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述多个水平环板(3)自上而下间隔均匀地分布于筒体(2)的外侧壁上，所述水平环板(3)的数量为3-6个，水平环板(3)厚度为40-300mm，水平环板(3)宽度为100-300mm；所述纵向筋板(5)分别布置于两水平环板(3)之间，两水平环板(3)之间的纵向筋板(5)数量为4～12个，纵向筋板(5)厚度为30～100mm，宽度为60～300mm。 

3.如权利要求2所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述耳轴座组件(1)位于自上而下的第一道环板和第二道环板之间。 

4.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述包底(8)为平底包底或球形包底。 

5.如权利要求4所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述球形包底采用精密铸造方法制作时，包底从包底上沿口到包底底部厚度逐渐增加，球形包底的厚度范围为60-150mm。 

6.如权利要求4所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述球形包底采用热模压制时，厚度设为等厚，以便于制作，包底厚度范围为60-150mm。 

7.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述分水板(7)为长方形，分水板(7)与筒体(2)母线之间的夹角为10-75°，宽度为80-300mm，长度为100～200mm，厚度为5-20mm。 

8.如权利要求7所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述分水板(7)中间折弯，布置于包底(8)与筒体(2)对接焊缝处，以便于将冷却水最大程度地 引向包底。 

9.如权利要求7所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，分水板(7)下边缘两边各留10-80mm不与筒体(2)焊接。 

10.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述集水板(6)的高度为30-100mm，厚度为5-20mm。 

11.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，每块水平环板(3)的分水孔(301)的数量为6-40个，孔径为30-80mm。 

12.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，每块水平环板(3)的分水槽(302)的数量为6-40个，宽度为30-50mm，长度为60-120mm。 

13.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述溢水孔(201)轴线与筒体(2)的母线垂直，溢水孔(201)的数量为2-6个，孔径为30-80mm，溢水孔(201)的中心线与筒体(2)上沿的垂直距离为40-80mm。 

14.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述溢水槽(202)底面与筒体(2)的母线垂直，溢水槽(202)的数量为2-6个，高度为30-120mm，宽度为30-100mm。 

15.如权利要求13-14任一权利要求所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述溢水孔(201)和溢水槽(202)外端均设有挡水槽(203)。 

16.如权利要求1所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述耳轴座组件(1)的结构选自倒梯形的箱型结构、正梯形的箱型结构、厚壁管与筋板的组合结构。 

17.如权利要求4所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述包底(8)为球形包底时，包底(8)与筒体(2)对接焊缝外设有水平环板(3)的结构，包底与筒体对接焊缝受到的载荷由环板的斜面、纵向筋板(5)、以及支腿(9)的立板分担。 

18.如权利要求4所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述包底(8)为球形包底时，包底与筒体对接焊缝外露，包底与筒体对接焊缝受到的载荷由纵向筋板(5)、以及支腿(9)的立板分担，优点是包底与筒体的对接焊缝修复较为方便。 

19.如权利要求4所述的一种适用于铜渣缓冷工艺的新型焊接渣包，其特征在于，所述包底(8)为球形包底时，包底与筒体对接焊缝外设置围板(401)，围板(401)分别与包底(8)和筒体(2)焊接，围板(401)的宽度保证其焊缝远离包底(8)对接焊缝的热影响区，包底(8)与筒体(2)对接焊缝受到的载荷由围板(401)、纵向筋板(5)、以及支腿 (9)的立板分担。