大型圆筒混合机筒节现场组焊新方法

朱旭甫 李书磊 刘志广

（洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳471039）

1 前言

目前，圆筒混合机应用于冶金行业烧结厂配料后的混料和制粒，属于一种专用设备。随着烧结厂规模的升级改造，要求产能越来越高，市场对大型圆筒混合机的需求越来越强烈。圆筒混合机的大型化保证了烧结厂达标生产，但给圆筒混合机筒体的生产、制造及运输带来了严峻挑战。从大型圆筒混合机筒体尺寸及重量考虑，一般制造厂无法实现筒体整体加工方案；从运输角度出发，大型圆筒混合机筒体整体运输也是一个难题。所以，大型圆筒混合机筒体采用分段加工、运输，现场组焊成为唯一解决问题的方案。以往现场仅采用筒体专用的工装托辊带动分段筒体实施连续埋弧自动焊接，很难保证筒体最终的同轴度和总长度要求，所以现场需要采用一种方便、快捷的组焊方法，为筒体分段制造、运输、现场焊接质量提供保障［1］。

2 筒体分段结构

以公司生产的Φ4200mm×20000mm圆筒混合机为例，筒体总重约130t，内部布置有若干个支撑架防止筒体变形，筒体分三段运输到现场，如图1所示。其中中间筒体（序号2）已在我厂完成两滚圈的所有加工尺寸，有效保证了现场安装筒体后两滚圈的中心距和同轴度。为保证筒节之间环形焊缝的强度，采用X型坡口熔透性焊缝。

图1 筒体分段方案示意图

3 现场焊接新方法

筒节现场组焊后必须保证筒体轴向和径向尺寸在允许偏差范围内，同时尽量减小焊后变形。基于以上要求，大型圆筒混合机现场组焊筒节采用以下新组焊方法，该方法由轴向调整工具、错边量调整工具及定位钢板组成，可以有效保证焊后筒体的同轴度和长度尺寸要求。

3.1 轴向调整工具

图2所示为筒节之间的轴向调整工具。现场筒节预装配完成后，三段筒节之间的环形坡口处均布置有N组该调整工具，每组工具分别由螺栓架（序号1）、拉紧螺栓（序号2）及螺母（序号3）构成。所有轴向调整工具焊接装配完成后，焊接筒体环形焊缝过程中根据实际需要，通过拧动正反丝扣螺母（序号3），可以微调节相邻两筒节之间的轴向间距。［2］

图2 轴向调整工具

3.2 错边量调整工具

图3所示为径向错边量调整工具。现场筒节预装配完成后，三段筒节之间的环形坡口处同样也布置有N组错边量调整工具，每组错边量调整工具由螺钉（序号1）和调整块（序号2）构成。焊接筒体环形焊缝过程中根据实际需要，通过拧动螺钉（序号1），可以微调两相邻筒节之间的径向错边量。

图3 径向错边量调整工具

3.3 定位钢板

图4为对接钢板。当相邻两筒节之间的间隙调整到合适位置时，在环形焊缝两侧焊接N块对接钢板，可有效降低现场组焊时焊接应力产生的变形。

图4 对接钢板

3.4 调整工具布置方式

调整工具现场布置示意图如下图5，在筒体两处环形焊缝均匀放置并焊牢对应的调整工具，具体数量也可以根据实际情况进行调整。

图5 对接工具布置示意图

3.5 现场组焊

为保证混合机筒体现场组焊后筒体的同轴度，现场安装筒体时先将中间筒体吊装到位，然后再将头部筒体和尾部筒体放置于现场工装托辊上，再焊接固定组焊工具，最后焊接头部筒体与中间筒体、尾部筒体与中间筒体之间的环形焊缝。

现场采用激光跟踪仪或拉钢丝法测量相邻筒节的同轴度，符合要求后再施焊［3］。以上组焊工具焊接定位后，先焊接筒体外部的环形焊缝，修磨焊缝表面，超声波合格后，拆除筒体内部的组焊工具，再焊接筒体内部的环形焊缝，最后根据焊接工艺要求将残留物打光磨平，并修磨焊缝表面，再次超声波检测合格后，焊缝采用红外线退火，消除焊后残余应力，尽量减小焊后变形，最后拆除筒体内部支撑架，并打磨平残余焊缝。在整个拼焊过程中严密监视拼焊筒节间的同轴度，产生偏离即刻校正，以确保整体组焊后精度要求［2］。

4 结论

我国近些年一直倡导淘汰落后产能，烧结厂升级改造项目越来越多。同时，随着冶金工业的发展，烧结项目的规模也越来越大。目前混合机的主流规格在Φ4000mm及以上，公司生产的最大规格已达到Φ5100mm，所以筒体分段运输成为一种趋势。一般筒体同轴度要求≤0.5‰D（D代表筒体外径），长度极限偏差≤0.5‰L（L代表筒体总长），现场调整工具有限，仅靠工装托辊难以保证同轴度和总长要求。本文提到的组焊方法有效解决了大型圆筒混合机筒体加工受限、运输费用高等难题、同时也可以保证筒体最终同轴度和总长要求。该组焊方法已成功应用到公司Φ4200mm×20000mm和Φ4400mm×24500mm圆筒混合机项目中，该新方法的使用有效降低了加工及运输成本，减轻了现场焊接劳动强度，缩短了现场组焊的时间，有效保证了筒体焊后的同轴度要求，为用户正常投产提供了保障。