分体式转炉托圈的对装组焊方法

2015-11-09朱小波

机械工程师 2015年3期

朱小波

（莱芜钢铁集团有限公司，山东莱芜271104）

0 引言

转炉设备大多为超大超高部件，如托圈、炉体等零部件，目前国内100 t以下转炉生产普遍为整体结构式，120 t以上转炉的炉体和托圈部分因为尺寸大，无法运输，只能采用分体制造形式。制作时，通常将转炉托圈和炉体分离。其中托圈分体为扇形段（出钢侧）、扇形段（加料侧）、游动端耳轴块和驱动端耳轴块4部分。制作完成之后发往现场，在现场组焊成型。由于施工现场的条件有限，所以现场组焊成型施工往往存在诸多问题，难以满足转炉生产和安装的技术要求。所以我们经认真分析研究，总结出了一套分体式转炉托圈现场组焊施工方法。

1 技术难点和关键技术措施分析

1.1 技术难点

1）托圈分体制造时，选用何种定位方式保证组装后托圈传动侧和非传动侧耳轴同轴度的＜φ1 mm；2）现场对焊时，采用何种焊接技术保证把焊接变形控制在规定的可控范围之内；3）采用何种检测手段在设备的对焊过程中实施全过程跟踪监测。

1.2 关键技术措施

1）采用止口定位方式，同时用工装将托圈传动侧、非传动侧联接为一体，工装上设置止口，该止口用落地镗床加工出来，用来保证传动侧耳轴和非传动侧耳轴的同轴度；2）优化设计出一套具体的焊接施工方案和工艺，采取合理的焊接顺序和固定方式，焊接参数；3）采用准直仪全程监测焊接过程中托圈耳轴的焊接变形。

2 实施准备

为确保该托圈在现场装备顺利进行，则需在厂内提前做好以下工作：

1）首先对托圈4部分进行检查，各个尺寸及形位公差是否达到图纸要求。先对装驱动端耳轴块、游动端耳轴块，划出中心线打好样冲眼。并将连接两耳轴块的定位工装（托圈支撑）装备好。注：托圈支撑为厂内自行设计制作的定位工装，将两耳轴块按托圈图纸中位置固定连接用。在两耳轴块内侧板内侧各焊接一60 mm厚的1 600 mm×1 300 mm方板，将此方板加工出装配止口及螺纹孔，用中间横梁进行装配连接。连接后将两耳轴块找正，使其中心线与地样的中心线在一条直线上。并用准直仪配合测量，通过驱动端耳轴的φ230内孔和游动端耳轴的φ300内孔测量两耳轴的同轴度，调整两耳轴块的位置尺寸，达到两耳轴在全长范围内同轴度小于φ1 mm。

2）依次吊装出钢侧扇形段、加料侧扇形段在平台上，找正，要求扇形段的上盖板与耳轴块的上盖板的上平面处于同一平面内，托圈内径按φ7 406装配。再次复测两耳轴的同轴度要求小于φ1 mm。满足要求后，在两耳轴块与扇形段接缝处装焊临时工装，检查各对接焊缝的间隙情况、错边情况。根据检测情况对四处各焊缝进行修整或焊补打磨，使其达到最佳状态。同时检测扇形段内侧板及两耳轴块内侧板最大值与最小值理论值之差是否在+15 mm和-8 mm；两个扇形段的垂直度是否在4 mm之内，高度偏差是否为±3 mm。合格之后在焊缝的适当位置划线，打上样冲眼，做好标记，便于在现场根据试装位置标记处进行装配。试装完成后进行解体（两耳轴块已用托圈支撑连固，无需打开，联接状态发货），根据焊缝处的划线位置割制两耳轴块、扇形段的立板对接坡口，修磨坡口。该托圈尺寸超宽、重量超重，整体制造及运输非常困难，因此采用分段制作，现场按图纸组焊成整体。为了保证托圈两耳轴的同轴度，在厂内运用托圈支撑将其联接固定。即发货状态为：两耳轴块与托圈支撑为一体，和两个扇形段共3部分。

3）搭平台。根据现场的实际具体情况，地面基本找平，铺上方钢和钢坯，塞紧、连接、加固焊接，使整个平台是一个完整不动的整体。并在准备放驱动端耳轴块的方向的一侧加放一钢坯，用来架准直仪使用。

4）放地样及检测平台平面度。清理平台表面，确定十字中心线及中心，并打上标记，根据图纸尺寸对内外直径放大6 mm画圆，同时画出放两耳轴块的一侧边线。用准直仪检测放样划圆上的内外两点水平高度，记下数据，找出高低差，以高点为基准，用不同厚度垫片对各个测量低点垫高，以保证托圈放于平台趋于基本水平。

3 托圈现场焊接施工

此部为关键工序，焊接的方式方法直接影响转炉的整体技术指标，如果焊接完成后再超差则会造成无法修复的后果。因此，实现必须采取有把握、切实可行的保障措施。具体措施如下：

1）将两耳轴块就位，调整其位置，使耳轴块上的中心线对准地样中心线，在放样划线的耳轴块侧边线上点焊定位块，此时再用准直仪检测两耳轴块的同轴度，看其是否发生变化，根据其测量数据，进行微调，使耳轴块达到准确位置，并保证同轴度在φ0.5 mm以内。耳轴块定位好后开始对装两扇形段，根据原在厂内预装标记和所划地样依次将两扇形段就位，确保内圆直径+6 mm，并调整其高低，用准直仪检测整个托圈的平面度，要求小于3 mm。托圈的对接焊缝处用连接板加固连接，并检测相关数据。铺垫履带加热器对焊缝处进行预热，预热温度为150℃。预热前需对焊接部位除锈，清理干净。

2）焊接施工时，由4名技术熟练的焊工同时施工，原则上要求同规范、同顺序、同速度焊接。用准直仪随时监控同轴度的变化情况。再根据变化采用如下焊接位置方法，视情况具体调整。x向或y向的尺寸变化共两处，凡任意一处偏离中心线位置即偏离x或y方向0.5 mm时，应立即停止焊接，待重新调整焊接顺序后方可施焊，以确保两耳轴的同轴度（对同轴度的测量和监控要贯穿整个托圈的装配和焊接全过程）。同轴度调整范围必须控制在x向为±0.5 mm，y向为±0.5 mm。若在此范围内则采用对称同位焊，即同向同方焊接，若小于或大于此范围则马上改变焊接顺序交错对角焊接或者单向焊接（立焊缝），对于平焊缝则采用从里向外焊或者从外向里焊接。对于立焊缝采用从中间往上焊或者从下往中间焊接。

3）由于托圈板厚，坡口较深，在焊接过程中，除底层及面层的焊缝处均增加锤击消除应力，同时加强层间检查，及时采用气刨清除飞溅、缺陷，确保焊接质量。所有焊缝进行UT检测，焊缝尽量争取无损探伤一次合格或者力争返修量减少到最小及返修长度控制在最短，让焊缝的返修不导致同轴度的变化。

4）托圈上所有焊缝的焊接次序（如图1）：4人同时施焊，焊接 A、B、C、D 处立缝；焊接 E、F、G、H 处立缝；焊接a、b、c、d处平焊缝。焊接完成后进行托圈整体翻身；焊接e、f、g、h 处平焊缝。