淺談300T托圈對(duì)接坡口加工方案

摘 要：本文主要講述300噸托圈的四大件對(duì)接坡口的加工方法，通過數(shù)據(jù)采樣，確定相關(guān)部件的坡口加工尺寸，來保證四大件的裝配尺寸要求，為后期的現(xiàn)場(chǎng)焊接、質(zhì)量保證創(chuàng)造有利條件。

關(guān)鍵詞：300噸托圈；對(duì)接坡口；數(shù)據(jù)采樣

1.概述

四鋼軋300噸轉(zhuǎn)爐托圈是煉鋼設(shè)備的核心承載部件，由出鋼側(cè)扇形體、加料側(cè)扇形體、驅(qū)動(dòng)端耳軸塊（含長(zhǎng)耳軸）、游動(dòng)端耳軸塊（含短耳軸）四大件構(gòu)成，扇形體為全焊接結(jié)構(gòu)，耳軸塊為鍛焊結(jié)構(gòu)，除耳軸為25CrNiMoV鍛件外，其余均由δ80厚鋼板（材質(zhì)16MnR，）及δ130特厚板（材質(zhì)為16MnR和 Z向板）焊接而成，外徑Φ10900mm，高度2700mm，軸端最大長(zhǎng)度16118mm，重量約265噸。

2.制造難度分析

2.1.300噸托圈屬特大型結(jié)構(gòu)件，如果在焊接后完全按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行對(duì)接坡口加工，則將無法滿足下述的設(shè)計(jì)尺寸要求，造成焊接坡口的錯(cuò)位較大，影響焊接質(zhì)量，同時(shí)也不能保證托圈的整體質(zhì)量要求，帶來重大的質(zhì)量隱患。

300噸托圈的四大件裝配后的設(shè)計(jì)尺寸要求：

2.1.1.同軸度 耳軸同軸度為≤1mm。

2.1.2.軸承中心距尺寸 12600±1.5mm。

2.1.3.托圈內(nèi)圓尺寸偏差

對(duì)組裝后弧型段內(nèi)側(cè)及兩耳軸塊內(nèi)側(cè)16處半徑（8處直徑）進(jìn)行檢查，公差范圍+15mm～-8mm。

2.1.4.四大件對(duì)接鋼板錯(cuò)邊量 錯(cuò)邊量≤4mm。

2.1.5.垂直度與高度偏差

高度公差±3mm、垂直度≤4mm。

在托圈的四大件分別焊接后，采用配加工方法，利用相關(guān)件的預(yù)留加工余量，來彌補(bǔ)焊接變形的造成的部件尺寸偏差，保證裝配后的相關(guān)尺寸要求。

3.坡口加工方案

為了保證設(shè)計(jì)尺寸要求，我們對(duì)四大件采用部件數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)比對(duì)、確定相應(yīng)部件加工尺寸的方法，其制造方案工藝流程如下：

焊工藝塊（扇形體）→數(shù)據(jù)采樣（四大件實(shí)際尺寸、扇形體工藝基準(zhǔn)面加工）→對(duì)接坡口尺寸位置（電腦繪圖、模擬、確定最佳尺寸）→數(shù)控加工（坡口、耳軸塊高度）→ 預(yù)組裝（裝配平臺(tái)）→耳軸塊組裝（同軸度、軸承中心距）→扇形體組裝→終檢。

對(duì)于扇形體與耳軸塊的高度方向尺寸，利用耳軸塊蓋板的預(yù)留加工量來彌補(bǔ)扇形體的實(shí)際高度，保證扇形體與耳軸塊蓋板的高度尺寸和坡口的一致性。

對(duì)于扇形體與耳軸塊的內(nèi)徑方向尺寸，利用扇形體的圍板的工藝加長(zhǎng)部分和耳軸塊圍板的減薄部分來彌補(bǔ)圍板的尺寸偏差，保證扇形體與耳軸塊圍板的內(nèi)徑尺寸和坡口的一致性。

3.1.焊工藝塊

在扇形體（出鋼側(cè)扇形體、加料側(cè)扇形體）上蓋板上焊接（間斷焊）輔助工藝塊（3件、規(guī)格400x400x30、材料：Q235-A），目的：為裝配提供精基準(zhǔn)。

3.2.數(shù)據(jù)采樣

3.2.1.扇形體（出鋼側(cè)扇形體、加料側(cè)扇形體）

3.2.1.1.將下蓋板（此面包含Z向板）向下，置于數(shù)控龍門銑工作臺(tái)上；

3.2.1.2.校正和坐標(biāo)系

3.2.1.2.1.校正蓋板平面度、蓋板與圍板的垂直度

優(yōu)先保證下蓋板的平面度（下蓋板與托圈的連接裝置焊接，將爐殼與托圈連在一起）。垂直度測(cè)量，沿高度方向，測(cè)量點(diǎn)間隔約450mm左右。

3.2.1.2.2.根據(jù)內(nèi)圓R4550尺寸（半徑偏差-4～7.5mm）（R1～R9檢測(cè)點(diǎn)）和扇形體高度，確定扇形體的坐標(biāo)系（Z向坐標(biāo)原點(diǎn)在扇形體高度一半上，坐標(biāo)原點(diǎn)為托圈（扇形體）圓心）；

3.3.工藝基準(zhǔn)面加工

3.3.1.根據(jù)坐標(biāo)系位置，加工上蓋板上的工藝塊平面，要求平面度≤0.2mm、同時(shí)記錄尺寸L1值（要求2件扇形體L1值差小于0.1mm）；

3.3.2.在上蓋板的工藝加長(zhǎng)部分加工L2、L3工藝基準(zhǔn)尺寸面并記錄尺寸值，以便于后期加工所需的校正。

3.4.數(shù)據(jù)采樣

3.4.1.利用機(jī)床，在上、下蓋板上劃1420尺寸位置線，在內(nèi)、外側(cè)鋼板上劃1700尺寸位置線；

3.4.2.測(cè)量扇形體上1420、1700尺寸位置的坐標(biāo)值（包括上下蓋板內(nèi)側(cè)面的坐標(biāo)值），要求蓋板和圍板測(cè)量點(diǎn)之間間距不大于300mm，并做好相應(yīng)標(biāo)識(shí)；

3.4.3.將1420、1700尺寸位置線分別前后移動(dòng)30mm（考慮到鋼板較厚，故此60mm范圍內(nèi)的鋼板表面坐標(biāo)變化，可以簡(jiǎn)略為線性變化。），再分別測(cè)量并記錄對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值。

3.4.4.測(cè)量并記錄R1～R9點(diǎn)的半徑實(shí)際尺寸最大值和最小值，并且做好相應(yīng)標(biāo)識(shí)；

3.4.5.測(cè)量上下蓋板面的Z坐標(biāo)實(shí)際值和280mm長(zhǎng)的切線段的坐標(biāo)值。

3.5.坡口尺寸位置坐標(biāo)

確定對(duì)接坡口位置坐標(biāo)的原則：

3.5.1.保證托圈四大件裝配后設(shè)計(jì)尺寸；

3.5.2.利用耳軸塊的上下蓋板的預(yù)留加工余量，彌補(bǔ)扇形體的蓋板之間高度尺寸誤差；

3.5.3.利用耳軸塊的內(nèi)外圍板的坡口減薄部分余量，彌補(bǔ)扇形體的內(nèi)外圍板的內(nèi)徑尺寸誤差；

3.5.4.對(duì)接位置尺寸1420、1700可以在一定范圍內(nèi)作相應(yīng)修改。

根據(jù)所測(cè)量的四大件的采樣數(shù)據(jù)，利用電腦繪制實(shí)際輪廓線、模擬、確定扇形體和耳軸塊的對(duì)接坡口界面的最佳位置坐標(biāo)、坡口鈍邊的坐標(biāo)、耳軸塊的實(shí)際加工高度尺寸等。

3.6.數(shù)控加工

3.6.1.扇形體

3.6.1.1.扇形體下蓋板向下置于龍門銑工作臺(tái)上，校正工藝基準(zhǔn)面，恢復(fù)數(shù)據(jù)采樣時(shí)的扇形體坐標(biāo)原點(diǎn)位置，并復(fù)測(cè)相關(guān)尺寸；

3.6.1.2.根據(jù)電腦模擬的坡口尺寸位置，先加工四大件對(duì)接的坡口位置界面，然后再加工所對(duì)應(yīng)的坡口（注意對(duì)接坡口根部位置重合度、坡口形狀）。

3.6.1.3.根據(jù)托圈坐標(biāo)原點(diǎn)，在扇形體上劃“十”字線（Y軸坐標(biāo)方向），并在外圍板上劃腰線（Z軸坐標(biāo)值為“0”）。

4.實(shí)際效果

通過數(shù)據(jù)采樣加工，300噸托圈的四大件組裝后，相關(guān)尺寸符合設(shè)計(jì)要求，為托圈現(xiàn)場(chǎng)拼焊創(chuàng)造條件，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]王先逵 主編 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》-------機(jī)械工業(yè)出版社 2008年1月

[2]汪海濤 主編 《冶金機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》-------中國(guó)科技文化出版社 2006年11月

作者簡(jiǎn)介：

邢學(xué)強(qiáng) （1979.8-），男， 職稱：工程師。