CN219787258U - 一种电炉上预热段进料u形槽体开裂焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，属于U形料槽修复技术领域。本实用新型包括U形槽体，所述的U形槽体由槽体底壁、槽体侧壁、槽体上沿组成，所述的槽体侧壁的表面设置有加热片，加热片的外侧面设置有加热Z型盖板和保温棉，所述的加热Z型盖板的上端搭接在槽体上沿的表面，加热Z型盖板的下端还设置有固定螺杆、Z型压板。本实用新型不仅安全易操作，焊接质量稳定、投资费用较低，满足了现场实际需求，工作效率高，而且大大降低了维修成本，减少了停机损失，为合理组产提供了保障，电炉上预热段进料U形槽体耐磨板开裂焊接修复为其它大型耐磨板焊接修复提供了科学参考依据。
Description
技术领域
本实用新型涉及U形料槽修复技术领域，更具体地说，涉及一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置。
背景技术
新型的零料蓝ECS废钢预热连续加料电弧炉技术取代原有的转炉炼钢设备，实现的操作灵活性，可在废钢和铁水之间选择炉料，最大程度地降低对环境的影响，节能的炼钢成套设备由加料段和预热段两部分组成，预热段的进料端与余热回收、除尘系统管道联通出料端与电炉孔搭接，组成全封闭废钢预热输送、烟气净化、余热回收等连续给料、连续预热、连续熔化、连续冶炼成套电炉炼钢工艺，预热段上部为拱形断面烟罩，下部为U形断面水冷料槽，工作时，U形料槽内的废钢在振动力的作用下均匀连续的向电炉熔池方向运动，废钢在烟气余热和CO燃烧热的共同作用下，表面温度由常温逐步加热到平均温度为400-650℃，之后进入到电炉熔池内快速熔化。
由于U形料槽内长期承载着大量废钢并在振动力作用下和冷热交替热胀冷缩的不利因素，直接导致U形料槽体内R角不规则开裂(如图一所示)，因U形料槽外侧是水冷却，如果槽体内R角不规则开裂外侧的冷却水就会流淌到槽体内，不仅降低预热段废钢进炉的温度而且大量的水集中进入炉内，造成重大的设备隐患，存在的问题：如果离线送厂家修复或制作更换，不仅大型U形料槽体拆卸、吊装及运输存在困难，周期长，而且不能满足生产连续化需求。故考虑现场焊接修复，保证焊缝UT、MT渗透探伤无裂纹和气孔缺陷，手工研磨焊缝圆滑过渡交付使用，但是此类U形料槽体材质为NM400碳当量较大,厚度较大,抗拉强度大等导致焊接性较差，其修复方案有如下几个难点：
1、易产生冷裂纹：根据材质的力学性能，可采用氧·乙炔火焰焊前进行预热(100-130℃)，多层焊时层间温度不小于100℃，有效防止冷裂纹、降低冷却速度、减小焊接应力的作用
2、焊接坡口及质量要求高：为了防止裂纹以及其他缺陷产生，清理坡口表面水、油漆、锈迹、油、焊渣等污迹，不得在坡口面直接引弧，应采用引弧板，设计单面U型坡口，尽量采用较快的焊接速度，短弧焊，不能大的横向摆动。
3、常规的气体保护焊无法完成在线裂纹的焊补，因外侧有穿堂风，内侧有不确定水、气等，为了保证焊接质量，制定采用焊条电弧焊进行打底-填充-盖面。
4、焊后保温难以控制：降低焊缝中的含氢量，减少开裂焊接后进行整体电加热焊缝热处理，由于焊缝全部在R角处，加热片以及保温棉无法固定，设计结构件固定加热工装。
5、由于U形料槽体积庞大，位置加工复杂焊接后的焊缝很难进行在线机加工，采用手工研磨。保证焊缝两侧圆滑过渡，整体效果符合的样板的检验达到符合运转尺寸。
故有必要设计一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置。另外，焊接修复后的预热段进料U形槽体要求：1、投资费用低、现场操作维护方便、修复时间短。2、冶金结合的焊接层符合周期性使用。
实用新型内容
1.实用新型要解决的技术问题
针对现有技术存在的缺陷与不足，本实用新型提供了一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，本实用新型不仅安全易操作，焊接质量稳定、投资费用较低，满足了现场实际需求，工作效率高，而且大大降低了维修成本，减少了停机损失，为合理组产提供了保障，电炉上预热段进料U形槽体耐磨板开裂焊接修复为其它大型耐磨板焊接修复提供了科学参考依据。
2.技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
本实用新型的一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，包括U形槽体，所述的U形槽体由槽体底壁、槽体侧壁、槽体上沿组成，槽体侧壁与槽体底壁的连接处设置有下圆角，槽体侧壁与槽体上沿的连接处设置有上圆角；
所述的槽体侧壁的表面设置有加热片，加热片的外侧面设置有加热Z型盖板和保温棉，保温棉填充在加热Z型盖板与加热片之间的缝隙处；
所述的加热Z型盖板的上端搭接在槽体上沿的表面，加热Z型盖板的下端紧贴槽体底壁，加热Z型盖板的下端还设置有固定螺杆、Z型压板，Z型压板通过固定螺杆与加热Z型盖板固定。
进一步地，所述的加热Z型盖板的下端面通过固定螺杆、Z型压板与槽体底壁固定。
进一步地，所述的加热Z型盖板采用5mm钢板机械压制而成，加热Z型盖板设置在保温棉外侧，并覆盖在下圆角、上圆角的外表面。
进一步地，所述的槽体侧壁沿表面开裂处间隔焊接修复并形成焊缝。
进一步地，所述的固定螺杆采用φ20mm圆棒机械加工而成，通过Z型压板配合固定螺杆压紧固定加热Z型盖板。
进一步地，所述的Z型压板压紧固定后U形槽体与焊接并形成第二焊缝。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本实用新型不仅安全易操作，焊接质量稳定、投资费用较低，满足了现场实际需求，工作效率高，而且大大降低了维修成本，减少了停机损失，为合理组产提供了保障，电炉上预热段进料U形槽体耐磨板开裂焊接修复为其它大型耐磨板焊接修复提供了科学参考依据。
本实用新型适用于各种电炉设备生产零件修复领域，其结构新颖，配置紧凑、合理，投资省，占用场地小，运行维护费用低，操作方便，运行可靠，结构件制作工装所有相关连接采用焊接和机械加工，构造简单，制作方便，稳定性好。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构图；
图2为本实用新型的主视图；
图3为本实用新型的坡口及焊层示意图。
图中：1、U形槽体；101、槽体底壁；102、槽体侧壁；103、槽体上沿；104、下圆角；105、上圆角；2、焊缝；3、加热Z型盖板；4、固定螺杆；5、Z型压板；6、第二焊缝；7、保温棉；8、加热片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述：
实施例1
从图1-3可以看出，本实施例的一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，包括U形槽体1U形槽体1由槽体底壁101、槽体侧壁102、槽体上沿103组成，槽体侧壁102与槽体底壁101的连接处设置有下圆角104，槽体侧壁102与槽体上沿103的连接处设置有上圆角105；
槽体侧壁102的表面设置有加热片8，加热片8的外侧面设置有加热Z型盖板3和保温棉7，保温棉7填充在加热Z型盖板3与加热片8之间的缝隙处；
加热片8有两个作用：1、焊接前进行预热，预热温度达到后拆开加热片正常焊接。2、整体焊接完成后再把加热片8覆盖在焊缝上进行加热进行焊后热处理。
加热Z型盖板3的上端搭接在槽体上沿103的表面，加热Z型盖板3的下端紧贴槽体底壁101，加热Z型盖板3的下端还设置有固定螺杆4、Z型压板5，Z型压板5通过固定螺杆4与加热Z型盖板3固定。
加热Z型盖板3的下端面通过固定螺杆4、Z型压板5与槽体底壁101固定。
加热Z型盖板3采用5mm钢板机械压制而成，加热Z型盖板3设置在保温棉7外侧，并覆盖在下圆角104、上圆角105的外表面，加热Z型盖板3的底面与Z型压板5形成插接配合。
U形槽体1由整板机械压制而成，U形槽体1在槽体内开裂是不规则的，槽体侧壁102沿表面开裂处间隔焊接修复并形成焊缝2。
固定螺杆4采用φ20mm圆棒机械加工而成，通过Z型压板5配合固定螺杆4压紧固定加热Z型盖板3。
Z型压板5压紧固定后U形槽体1与焊接并形成第二焊缝6。
一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置的工艺，其步骤为：
步骤一：首先修复U形槽体1开裂处并完成焊缝2；
步骤二：在下圆角104、上圆角105的外表面安装加热片8和保温棉7；
步骤三：加热片8全部覆盖焊缝2后，在保温棉7的外侧安装加热Z型盖板3，使得加热Z型盖板3全覆盖下圆角104、上圆角105；
步骤四：加热Z型盖板3位置固定后，使其底面与U形槽体1的槽体底壁101水平接触；
步骤五：在加热Z型盖板3的下端安装Z型压板5，并使用固定螺杆4将Z型压板5与加热Z型盖板3固定，防止加热过程中加热片8和保温棉7位置偏离；
步骤六：最后将Z型压板5和槽体底壁101的连接处通过焊接固定并形成第二焊缝6。
其焊接工艺路线为：确定U形槽体开裂位置--切割单边U坡口----预热--底层低强度焊接材料焊接--锤击焊缝表面--确认缺陷--控制层间温度--填充层低强度焊接材料焊接--锤击焊缝表面--确认缺陷--盖面高强度焊条焊接--确认缺陷--焊后热处理--手工研磨--检测验收--交付使用。
图3中A指代坡口形式；B指代焊接层1、2、3；
电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接工艺还包括：
焊前准备：
1)焊接设备：HT400D数字化控制逆变式手工(氩弧焊机)合并直流焊机，整体NM400耐磨板焊接层：焊条φ3.2mm、φ4.0mm，焊接材料：E5015和J857Cr
2)加热装置：预热：氧·乙炔火焰预热、焊后热处理：电加热
3)辅助设施：角磨机、锉刀、手锤、扁铲、面罩、、样板、测温仪、放大镜、保温棉
4)焊件材料：NM400耐磨板
5)焊前堆焊要求：清理坡口表面水、油漆、锈迹、油、焊渣等污迹，不得在坡口面直接引弧，应采用引弧板，氧·乙炔火焰焊前进行预热100-130℃
6)焊接位置：单边U坡口，立焊
7)焊接要求：所有焊接层必须无任何焊接缺陷并熔合于母材
焊接工艺参数
具体操作工艺如下：
a)、由图1所示U形槽体开裂1焊缝，为了保证焊接质量特别是NM400耐磨板在线焊接，减小热输入并采用较快的焊接速度，短弧焊，不能大的横向摆动，故通过手工角磨机在整体板裂纹处设计切割单边U型坡口(如图3所示A)，为了防止裂纹以及其他缺陷产生，清理坡口表面水、油漆、锈迹、油、焊渣等污迹，预热采用氧·乙炔火焰在坡口两侧50-100mm加热到100-130℃，由于U形料槽体材质为NM400碳当量较大,厚度较大,抗拉强度大，必须采用测温枪在焊缝两侧进行温度验证，温度达到后，采用HT400D数字化控制逆变式手工(氩弧焊机)合并直流焊机，E5015焊条φ3.2mm采用引弧板开始底层焊接。
b)、如图3所示底层1在焊接时因是立焊操作，焊条垂直夹角为60～75°，运条方法稍微小的反月牙形，短弧操作，焊接时两边停顿慢中间运条过渡快，这样有利于熔合母材，底层焊缝完成后立即进行在表面锤击，有利于消除焊接应力，并控制层间温度不低于100°，确认无任何焊接缺陷后同样进行如图3所示填充层2的焊接，唯一运条方法改为正三角形。如图3所示盖面层3焊接采用高强钢焊条J857Cr焊接，在保证足够的层间温度后，采用小的月牙运条方法，焊条垂直夹角为85～90°必须要求堆焊层盖面高于母材，便于手工研磨跟母材圆滑过渡。
c)、高温的焊缝焊接完成后，在设计结构件固定加热工装对其进行局部加热炉500-600°消除应力处理，横温1小时后并随着缓冷150-170°保温棉整体包扎再冷却到室温。再通过焊缝UT、MT渗透探伤无裂纹和气孔缺陷，再利用手工角磨机精确研磨焊缝跟U形槽体母材圆滑过渡加工，并采用先制作的符合的样板进行比对，恢复使用公差尺寸，交付使用，经过周期运转达到机械性能效果。
1)、本实用新型结合工况采用焊条电弧焊，选用低强度E5015焊条过渡和填充以及高强钢焊条J857Cr进行盖面，实现现场加热，控温、保温能力满足焊接工艺的要求；
2)、本实用新型采用简易的结构件固定加热工装，采用刚性固定法，有效防止在焊接后的局部热处理工艺保证。
3)、本实用新型不但投资费用低、现场操作维护方便、修复时间短，关键是焊接修复后大型预热段进料U形槽体，冶金结合的焊接层符合周期性使用。
本实用新型不仅安全易操作，焊接质量稳定、投资费用较低，满足了现场实际需求，工作效率高，而且大大降低了维修成本，减少了停机损失，为合理组产提供了保障，电炉上预热段进料U形槽体耐磨板开裂焊接修复为其它大型耐磨板焊接修复提供了科学参考依据。
本实用新型适用于各种电炉设备生产零件修复领域，其结构新颖，配置紧凑、合理，投资省，占用场地小，运行维护费用低，操作方便，运行可靠，结构件制作工装所有相关连接采用焊接和机械加工，构造简单，制作方便，稳定性好。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，包括U形槽体(1)，其特征在于：所述的U形槽体(1)由槽体底壁(101)、槽体侧壁(102)、槽体上沿(103)组成，槽体侧壁(102)与槽体底壁(101)的连接处设置有下圆角(104)，槽体侧壁(102)与槽体上沿(103)的连接处设置有上圆角(105)；
所述的槽体侧壁(102)的表面设置有加热片(8)，加热片(8)的外侧面设置有加热Z型盖板(3)和保温棉(7)，保温棉(7)填充在加热Z型盖板(3)与加热片(8)之间的缝隙处；
所述的加热Z型盖板(3)的上端搭接在槽体上沿(103)的表面，加热Z型盖板(3)的下端紧贴槽体底壁(101)，加热Z型盖板(3)的下端还设置有固定螺杆(4)、Z型压板(5)，Z型压板(5)通过固定螺杆(4)与加热Z型盖板(3)固定。
2.根据权利要求1所述的一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，其特征在于：所述的加热Z型盖板(3)的下端面通过固定螺杆(4)、Z型压板(5)与槽体底壁(101)固定。
3.根据权利要求1所述的一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，其特征在于：所述的加热Z型盖板(3)采用5mm钢板机械压制而成，加热Z型盖板(3)设置在保温棉(7)外侧，并覆盖在下圆角(104)、上圆角(105)的外表面。
4.根据权利要求1所述的一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，其特征在于：所述的槽体侧壁(102)沿表面开裂处间隔焊接修复并形成焊缝(2)。
5.根据权利要求1所述的一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，其特征在于：所述的固定螺杆(4)采用φ20mm圆棒机械加工而成，通过Z型压板(5)配合固定螺杆(4)压紧固定加热Z型盖板(3)。
6.根据权利要求4所述的一种电炉上预热段进料U形槽体开裂焊接装置，其特征在于：所述的Z型压板(5)压紧固定后U形槽体(1)与焊接并形成第二焊缝(6)。
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