ZD5堆焊焊丝及简易动平衡试验法在煤气遮断阀阀座、阀盖制造上的应用

郝娜

【摘 要】煤气遮断阀阀座、阀盖制造有二大难点：1）阀座及阀盖间接触面要求堆焊耐磨硬层，硬度HRC≥48；2） 阀座及阀盖装配后做动平衡试验。经过工艺分析，运用ZD5堆焊焊丝堆焊及堆焊后加工控制，再用简易平衡试验方法解决制造难点。

【关键词】煤气遮断阀；阀座；阀盖；动平衡；堆焊

【中图分类号】p755.1【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0261-03

1 概述

煤气遮断阀是高炉休风操作的主要设备之一，是用于阻止煤气贮气罐气源的装置，高炉正常生产时呈常开状态，使煤气通过并进入煤气净化系统。而当高炉休风时呈关闭状态，将煤气系统与高炉隔开，以便高炉或煤气系统进行安全检修。其阀座、阀盖是设备中的关键件，应具有好的耐磨性及密封性、运行平稳可靠等特点。

2 煤气遮断阀座、阀盖结构形式

煤气遮断阀阀座、阀盖位于底部外圆直径为3996mm的托架之上，形状为钟状，见（图1）。阀座固定在托架上，阀座内上下两内圆面分别与上下阀盖接触并密封，接触面要求耐磨、密封。为开、关煤气气源，阀盖需升降7000mm，要求升降平稳。

3 制造难点

阀座及上、下阀盖均为铸钢件（ZG230-450）。阀座重3533Kg，下阀盖重5570Kg，上阀盖重6050Kg，各尺寸及形状见图2～4。

这些铸件尺寸大、重量重，制造有难度。阀座与上下阀盖间密封面要求硬度HRC≥48，堆焊实施有难度。堆焊的圆锥密封面要求表面粗糙度高达0.8 ，且密封锥面角度要准确，因表面较硬，加工有困难。为保证阀盖升降过程的平衡稳定，设计要求上下阀盖先单件后两件合一进行平衡检测。

4 解决方案

4.1 铸件要求

为保证堆焊密封层处毛坯均匀、圆锥面加工准确及平衡试验时不平衡量小，对铸件进行明确要求，按JB/T5000.6-2007中CT13级制造及检查，为保证铸件质量，对铸件进行探伤检查。

4.2 堆焊的实施

为保证堆焊层硬度HRC≥48的要求，选用专业厂专门研制的用于高炉料钟密封面耐磨堆焊专用焊丝ZD5。该焊丝属多合金元素强化型高硬度、高韧性耐磨堆焊焊丝。其抗裂性能优良，耐高温达500℃。

4.2.1 堆焊前准备

（1） 锥体待堆焊表面进行除油、除锈处理，露出金属光泽后进行100%磁粉探伤检测。

（2） 因为焊接过程易产生裂纹，采取相应措施，如控制层间温度，连续焊接，一次性完成，即在一圈之内不要间断，未施焊的部位用保温棉包好，以保证层间温度。如因意外，中途停焊用保温棉将施焊部位包好，再次施焊时应将工件待焊部位加热到合适温度再堆焊。焊后用保温棉包好缓慢冷却。

（3） 因上述要求，根据其结构形式采用变位器进行阀座及上下阀盖的堆焊。设计工装，见图5、图6。将阀座或阀盖把合在变位器上。见图7。

将阀座用工装钢板及螺栓把紧于变位器上。便于焊前预热、连续施焊及焊后保温。粗加工阀盖时，将所需把合孔加工出以便把合。

将阀盖用支撑件及吊环螺钉把紧于变位器上。焊前预热、施焊、焊后保温简单方便。粗加工阀盖时，须加工出中间把合孔以便把合（图7）。

4.2.2 堆焊

堆焊的关键是预热、控制层间温度、焊工技能好。根据ZD5焊丝的技术要求进行堆焊前预热，为控制好预热温度，采用履带板加热，同时在变位器上平面靠近阀座、阀盖圆面处放置三处加热源（火焰加热），保证堆焊工件整体加热均匀，温度控制在所要求的范围内。焊接方法为CO2气体保护焊，焊接参数按堆焊工艺要求。堆焊后立即进行消除应力热处理。堆焊后见（图8）。

4.3 主要加工工艺方法

（1）划线。必须先划线检查阀座、阀盖，控制好毛坯质量，不合格须修复。

（2）立车粗加工。按线找正加工上、下端面，各面留量4～5mm；加工各内外圆面，包括斜圆面，各圆面直径留量8～10mm，达6.3。

（3）超声波探伤。按JB/T 5000.14-2007标准之3级验收并出具报告，合格后进行下道工序。

（4）立车半粗加工及堆焊层槽加工成品。按已加工面找正，车削上、下端面，各面留量3mm，车削堆焊层两侧内圆端面单边留量4mm，堆焊层槽成品，其端面达6.3。堆焊层形式见图9，堆焊工艺要求两边倒30°，车削工艺见图10。堆焊时需使用的把合孔加工成品。

（5）磁粉探伤。堆焊层面探伤检查。执行JB/T500 0.14-2007标准，表面无裂纹。合格后进行下道工序。

（6）堆焊。之后再进行划线检查。

（7）数控立车半精加工。按线找正，加工上、下端面，各面留量1mm，加工各内圆面，包括斜圆面和直圆面，各圆面单面留量2mm。斜圆面粗糙度达3.2。加工堆焊层，因其硬度为HRC48～52，需准备特殊刀具。加工后用表检查斜圆面的斜向圆跳动公差，其值要小于0.05mm。若差值超过0. 05mm，则需检查影响差值的各因素，如与初始状态有关的机床、夹具、刀具及装夹等；加工过程中刀具磨损及加工后内应力等。根据检查结果，对影响差值的各因素进行修正。如对于机床可转移主轴回转误差，消除主轴回转误差对加工精度的影响；选用耐磨性好、寿命长及几何参数正确的刀具且合理选用切削用量。考虑夹具磨损，装夹须合理，内圆斜面采用统一斜面样板（阀座、阀盖同用）控制，加工面与塞尺间0.05mm塞尺不入，也可由数控车床来保证。

（8）时效消除应力。落下工件，进行72小时时效。

（9）数控立车精加工。将座体、上下阀盖在同一数控立车上加工。按线找正，加工上、下端面成品，加工各部成品。为阀盖检测及平衡用，在直的外圆面上（上阀盖为Ф3490mm、下阀盖为Ф3290mm）位于中间处（上阀盖为190mm、下阀盖为150mm）标注一0.5×0.5V型基准线，见（图11、12）。加工圆斜面时，随时用表检查其斜向圆跳动公差，差值保证小于0. 05mm。加工堆焊层刀具及样板同上，加工面与塞尺间0.05mm塞尺不入。

（10）磁粉探伤。堆焊表面探伤检查执行JB/T5000.14-2007标准，表面无裂纹，提供探伤报告，进行动平衡试验。

4.4 上、下阀盖动平衡试验方法

将平衡件置于下阀盖上，相关件（上下吊耳、异型螺栓及螺母垫圈等）装配后起吊上吊耳上部长孔，旋转和上下提降下阀盖，观察加工时在下阀盖下部直圆面上的基准水平刻线，水平差不大于1mm。调整时先适当旋转调整平衡件，若不能平衡，再将平衡件切割调整。调整好后，将平衡件通过角钢先点焊于下阀盖上，不焊牢，待整体平衡后焊固于下阀盖上，见（图13）。

上阀盖做一起吊心轴，吊车通过心轴起吊上阀盖，旋转和上下提降上阀盖，观察加工时在上阀盖下部直圆面上的基准水平刻线，其水平差不大于1mm，见图14。如果不平衡，可在上阀盖内侧壁加焊钢板进行平衡调节，或根据其实际铸件外形在外斜圆面及内斜圆面打磨。在做完平衡检测后所有部件不要拆卸。

4.5 上下阀盖同步进行平衡试验

将连接套装配上。吊车起吊连接套上的长孔，旋转和上下提降上下阀盖，观察加工时位于上下阀盖直圆面上的基准水平刻线，水平差不大于3mm。如果不平衡，可在上阀盖内侧壁打磨或加焊钢板的方法进行平衡调节，见图15。平衡检测完合格后，将平衡件焊固于下阀盖上。

5 结论

通过对煤气遮断阀阀座、阀盖圆锥面堆焊、加工制造难点及平衡方法的工艺分析，运用基础研究成果高炉料钟密封面耐磨堆焊专用焊丝ZD5，掌握堆焊关键，设计合理工装，制订合理方案，制造出合格产品。实践证明，该煤气遮断阀运行平稳，密封面密封性能好，完全达到图纸及用户要求。制造过程的方法严谨，具有创新性、实用性，为其今后的制造提供学术性成果。