分體式轉(zhuǎn)爐托圈的對裝組焊方法

朱小波

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東萊蕪271104）

0 引言

轉(zhuǎn)爐設(shè)備大多為超大超高部件，如托圈、爐體等零部件，目前國內(nèi)100 t以下轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)普遍為整體結(jié)構(gòu)式，120 t以上轉(zhuǎn)爐的爐體和托圈部分因?yàn)槌叽绱螅瑹o法運(yùn)輸，只能采用分體制造形式。制作時(shí)，通常將轉(zhuǎn)爐托圈和爐體分離。其中托圈分體為扇形段（出鋼側(cè)）、扇形段（加料側(cè)）、游動(dòng)端耳軸塊和驅(qū)動(dòng)端耳軸塊4部分。制作完成之后發(fā)往現(xiàn)場，在現(xiàn)場組焊成型。由于施工現(xiàn)場的條件有限，所以現(xiàn)場組焊成型施工往往存在諸多問題，難以滿足轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)和安裝的技術(shù)要求。所以我們經(jīng)認(rèn)真分析研究，總結(jié)出了一套分體式轉(zhuǎn)爐托圈現(xiàn)場組焊施工方法。

1 技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)措施分析

1.1 技術(shù)難點(diǎn)

1）托圈分體制造時(shí)，選用何種定位方式保證組裝后托圈傳動(dòng)側(cè)和非傳動(dòng)側(cè)耳軸同軸度的＜φ1 mm；2）現(xiàn)場對焊時(shí)，采用何種焊接技術(shù)保證把焊接變形控制在規(guī)定的可控范圍之內(nèi)；3）采用何種檢測手段在設(shè)備的對焊過程中實(shí)施全過程跟蹤監(jiān)測。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)措施

1）采用止口定位方式，同時(shí)用工裝將托圈傳動(dòng)側(cè)、非傳動(dòng)側(cè)聯(lián)接為一體，工裝上設(shè)置止口，該止口用落地鏜床加工出來，用來保證傳動(dòng)側(cè)耳軸和非傳動(dòng)側(cè)耳軸的同軸度；2）優(yōu)化設(shè)計(jì)出一套具體的焊接施工方案和工藝，采取合理的焊接順序和固定方式，焊接參數(shù)；3）采用準(zhǔn)直儀全程監(jiān)測焊接過程中托圈耳軸的焊接變形。

2 實(shí)施準(zhǔn)備

為確保該托圈在現(xiàn)場裝備順利進(jìn)行，則需在廠內(nèi)提前做好以下工作：

1）首先對托圈4部分進(jìn)行檢查，各個(gè)尺寸及形位公差是否達(dá)到圖紙要求。先對裝驅(qū)動(dòng)端耳軸塊、游動(dòng)端耳軸塊，劃出中心線打好樣沖眼。并將連接兩耳軸塊的定位工裝（托圈支撐）裝備好。注：托圈支撐為廠內(nèi)自行設(shè)計(jì)制作的定位工裝，將兩耳軸塊按托圈圖紙中位置固定連接用。在兩耳軸塊內(nèi)側(cè)板內(nèi)側(cè)各焊接一60 mm厚的1 600 mm×1 300 mm方板，將此方板加工出裝配止口及螺紋孔，用中間橫梁進(jìn)行裝配連接。連接后將兩耳軸塊找正，使其中心線與地樣的中心線在一條直線上。并用準(zhǔn)直儀配合測量，通過驅(qū)動(dòng)端耳軸的φ230內(nèi)孔和游動(dòng)端耳軸的φ300內(nèi)孔測量兩耳軸的同軸度，調(diào)整兩耳軸塊的位置尺寸，達(dá)到兩耳軸在全長范圍內(nèi)同軸度小于φ1 mm。

2）依次吊裝出鋼側(cè)扇形段、加料側(cè)扇形段在平臺(tái)上，找正，要求扇形段的上蓋板與耳軸塊的上蓋板的上平面處于同一平面內(nèi)，托圈內(nèi)徑按φ7 406裝配。再次復(fù)測兩耳軸的同軸度要求小于φ1 mm。滿足要求后，在兩耳軸塊與扇形段接縫處裝焊臨時(shí)工裝，檢查各對接焊縫的間隙情況、錯(cuò)邊情況。根據(jù)檢測情況對四處各焊縫進(jìn)行修整或焊補(bǔ)打磨，使其達(dá)到最佳狀態(tài)。同時(shí)檢測扇形段內(nèi)側(cè)板及兩耳軸塊內(nèi)側(cè)板最大值與最小值理論值之差是否在+15 mm和-8 mm；兩個(gè)扇形段的垂直度是否在4 mm之內(nèi)，高度偏差是否為±3 mm。合格之后在焊縫的適當(dāng)位置劃線，打上樣沖眼，做好標(biāo)記，便于在現(xiàn)場根據(jù)試裝位置標(biāo)記處進(jìn)行裝配。試裝完成后進(jìn)行解體（兩耳軸塊已用托圈支撐連固，無需打開，聯(lián)接狀態(tài)發(fā)貨），根據(jù)焊縫處的劃線位置割制兩耳軸塊、扇形段的立板對接坡口，修磨坡口。該托圈尺寸超寬、重量超重，整體制造及運(yùn)輸非常困難，因此采用分段制作，現(xiàn)場按圖紙組焊成整體。為了保證托圈兩耳軸的同軸度，在廠內(nèi)運(yùn)用托圈支撐將其聯(lián)接固定。即發(fā)貨狀態(tài)為：兩耳軸塊與托圈支撐為一體，和兩個(gè)扇形段共3部分。

3）搭平臺(tái)。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際具體情況，地面基本找平，鋪上方鋼和鋼坯，塞緊、連接、加固焊接，使整個(gè)平臺(tái)是一個(gè)完整不動(dòng)的整體。并在準(zhǔn)備放驅(qū)動(dòng)端耳軸塊的方向的一側(cè)加放一鋼坯，用來架準(zhǔn)直儀使用。

4）放地樣及檢測平臺(tái)平面度。清理平臺(tái)表面，確定十字中心線及中心，并打上標(biāo)記，根據(jù)圖紙尺寸對內(nèi)外直徑放大6 mm畫圓，同時(shí)畫出放兩耳軸塊的一側(cè)邊線。用準(zhǔn)直儀檢測放樣劃圓上的內(nèi)外兩點(diǎn)水平高度，記下數(shù)據(jù)，找出高低差，以高點(diǎn)為基準(zhǔn)，用不同厚度墊片對各個(gè)測量低點(diǎn)墊高，以保證托圈放于平臺(tái)趨于基本水平。

3 托圈現(xiàn)場焊接施工

此部為關(guān)鍵工序，焊接的方式方法直接影響轉(zhuǎn)爐的整體技術(shù)指標(biāo)，如果焊接完成后再超差則會(huì)造成無法修復(fù)的后果。因此，實(shí)現(xiàn)必須采取有把握、切實(shí)可行的保障措施。具體措施如下：

1）將兩耳軸塊就位，調(diào)整其位置，使耳軸塊上的中心線對準(zhǔn)地樣中心線，在放樣劃線的耳軸塊側(cè)邊線上點(diǎn)焊定位塊，此時(shí)再用準(zhǔn)直儀檢測兩耳軸塊的同軸度，看其是否發(fā)生變化，根據(jù)其測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行微調(diào)，使耳軸塊達(dá)到準(zhǔn)確位置，并保證同軸度在φ0.5 mm以內(nèi)。耳軸塊定位好后開始對裝兩扇形段，根據(jù)原在廠內(nèi)預(yù)裝標(biāo)記和所劃地樣依次將兩扇形段就位，確保內(nèi)圓直徑+6 mm，并調(diào)整其高低，用準(zhǔn)直儀檢測整個(gè)托圈的平面度，要求小于3 mm。托圈的對接焊縫處用連接板加固連接，并檢測相關(guān)數(shù)據(jù)。鋪墊履帶加熱器對焊縫處進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150℃。預(yù)熱前需對焊接部位除銹，清理干凈。

2）焊接施工時(shí)，由4名技術(shù)熟練的焊工同時(shí)施工，原則上要求同規(guī)范、同順序、同速度焊接。用準(zhǔn)直儀隨時(shí)監(jiān)控同軸度的變化情況。再根據(jù)變化采用如下焊接位置方法，視情況具體調(diào)整。x向或y向的尺寸變化共兩處，凡任意一處偏離中心線位置即偏離x或y方向0.5 mm時(shí)，應(yīng)立即停止焊接，待重新調(diào)整焊接順序后方可施焊，以確保兩耳軸的同軸度（對同軸度的測量和監(jiān)控要貫穿整個(gè)托圈的裝配和焊接全過程）。同軸度調(diào)整范圍必須控制在x向?yàn)椤?.5 mm，y向?yàn)椤?.5 mm。若在此范圍內(nèi)則采用對稱同位焊，即同向同方焊接，若小于或大于此范圍則馬上改變焊接順序交錯(cuò)對角焊接或者單向焊接（立焊縫），對于平焊縫則采用從里向外焊或者從外向里焊接。對于立焊縫采用從中間往上焊或者從下往中間焊接。

3）由于托圈板厚，坡口較深，在焊接過程中，除底層及面層的焊縫處均增加錘擊消除應(yīng)力，同時(shí)加強(qiáng)層間檢查，及時(shí)采用氣刨清除飛濺、缺陷，確保焊接質(zhì)量。所有焊縫進(jìn)行UT檢測，焊縫盡量爭取無損探傷一次合格或者力爭返修量減少到最小及返修長度控制在最短，讓焊縫的返修不導(dǎo)致同軸度的變化。

4）托圈上所有焊縫的焊接次序（如圖1）：4人同時(shí)施焊，焊接 A、B、C、D 處立縫；焊接 E、F、G、H 處立縫；焊接a、b、c、d處平焊縫。焊接完成后進(jìn)行托圈整體翻身；焊接e、f、g、h 處平焊縫。

圖1

5）探傷和去應(yīng)力。去應(yīng)力采用履帶加熱器加熱，對焊縫進(jìn)行去應(yīng)力退火處理；

6）試壓。此托圈按要求用0.9 MPa水壓進(jìn)行試壓，保壓30 min，不得有任何泄漏現(xiàn)象。

7）托圈交檢。割磨支撐，整改外觀，和最終檢測同軸度，內(nèi)孔尺寸以及其余幾何尺寸等是否符合圖紙要求。

4 結(jié)語

應(yīng)用上述方法對分體式轉(zhuǎn)爐托圈在現(xiàn)場對裝組焊，成功地解決了大中型分體式轉(zhuǎn)爐托圈現(xiàn)場施工的技術(shù)難題和運(yùn)輸難題。經(jīng)實(shí)踐證明，該方法安全可靠，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。