壓濾機(jī)機(jī)架的研制

匡 銀，瞿 浩（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

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壓濾機(jī)機(jī)架的研制

匡 銀，瞿 浩
（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

摘 要：壓濾機(jī)是利用一種特殊的過(guò)濾介質(zhì)，對(duì)對(duì)象施加一定的壓力，使得液體滲析出來(lái)的一種機(jī)械設(shè)備。江銅集團(tuán)（貴溪）冶金化工工程有限公司在對(duì)壓濾機(jī)設(shè)備、備件的制作生產(chǎn)中，通過(guò)自主研究對(duì)工藝流程的改進(jìn)及試驗(yàn)，取得了成功。創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)約了成本。主要介紹壓濾機(jī)機(jī)架制作工藝流程以及鋼結(jié)構(gòu)制作部分的研發(fā)制造過(guò)程。

關(guān)鍵詞：壓濾機(jī)；壓濾機(jī)機(jī)架；制作工藝流程；焊接變形；焊接工藝；變形控制

1 引言

江銅集團(tuán)公司貴溪冶煉廠于1985年12月建成投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)一期、二期、三期的建設(shè)，目前已形成兩個(gè)系統(tǒng)。在生產(chǎn)過(guò)程中很多車間都要用到壓濾機(jī), 如新材料車間主要生產(chǎn)鉍、銻、錸酸銨等稀有金屬及硫酸銅。其中硫酸銅的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，它在生產(chǎn)過(guò)程中需要用壓濾機(jī)將水和渣分離，而電解車間也需要用壓濾機(jī)將陽(yáng)極泥、水、渣進(jìn)行分離，同樣一車間也需要壓濾機(jī)的分金、分銀、分碲等。由于要求具有較強(qiáng)的防酸、防腐蝕能力。原有的壓濾機(jī)不能很好地滿足生產(chǎn)，需要購(gòu)買新型壓濾機(jī)，但采購(gòu)周期長(zhǎng)且難以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)需要。今年貴冶各生產(chǎn)車間需要的數(shù)量比較多，其型號(hào)大小不一，且時(shí)間緊。為此廠部決定委托冶金化工工程公司對(duì)其壓濾機(jī)進(jìn)行自主研發(fā)、設(shè)計(jì)及制造，而我們工段主要任務(wù)是對(duì)其鋼結(jié)構(gòu)機(jī)架進(jìn)行制作加工。

2 壓濾機(jī)的主要結(jié)構(gòu)組成

自主設(shè)計(jì)研發(fā)的廂式壓濾機(jī)如圖1所示，主要由頭部裝置、過(guò)濾裝置、動(dòng)板、大梁、開(kāi)板裝置、油缸以及尾部裝置組成。

其中過(guò)濾裝置中的濾板與濾布對(duì)于壓濾機(jī)的效率影響比較大，而整個(gè)機(jī)架則是對(duì)于壓濾機(jī)的使用壽命有著決定性的影響 。在壓濾機(jī)所有制作組件中，壓濾機(jī)機(jī)架的作用是用來(lái)支撐和約束過(guò)濾機(jī)構(gòu)，使得過(guò)濾機(jī)構(gòu)滿足過(guò)濾、壓榨、洗滌濾餅等的功能要求。機(jī)架是壓濾機(jī)的基礎(chǔ)部件，兩端是頭部裝置和尾部裝置及動(dòng)板，兩側(cè)的大梁將二者連起來(lái)，大梁還用以支撐濾板裝置和動(dòng)板裝置等。

圖1　廂式壓濾機(jī)

3 制作工藝流程

制作工藝流程如下：

4 制作工藝措施

4.1材料的焊接性與選材

影響焊接質(zhì)量和焊接成本的因素很多，其中所選材料的焊接性是不容忽視的［1］。因此我們?cè)谶x材時(shí)在對(duì)材料（母材）的強(qiáng)度、韌性、耐磨性以及防腐蝕等物理、機(jī)械性能給以關(guān)注的同時(shí)，也對(duì)材料的焊接性給以足夠的重視。機(jī)架作為承重及運(yùn)行壓力承載構(gòu)件，構(gòu)件變形控制要求高尺寸精度控制嚴(yán)。因此我們建議機(jī)架材質(zhì)為Q345。Q345其綜合力學(xué)性能良好，具有焊接性好，機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)使用環(huán)境防腐的要求還要316l不銹鋼包覆。

4.2材料下料制作方案

根據(jù)單位焊接設(shè)備能力、焊工狀況、現(xiàn)有的焊接方法和焊接生產(chǎn)條件，制定出產(chǎn)品初步焊接方案［2］。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工條件和其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定了總工藝流程。該機(jī)架的建造工藝分為6個(gè)階段即：準(zhǔn)備材料、零部件制作、組裝、檢驗(yàn)、整體吊運(yùn)和試拼安裝。

4.3材料焊接方法的選用及參數(shù)

（1） 焊接材料的選用。

由于Q345鋼的冷裂紋傾向較大，板材在組裝的過(guò)程中應(yīng)選用低氫型的焊接材料，同時(shí)考慮到焊接接頭應(yīng)與母材等強(qiáng)的原則，選用E5015（J507）型電焊條進(jìn)行定位焊。其化學(xué)成分表見(jiàn)表1。

表1　化學(xué)成分表

（2）對(duì)于焊縫的接焊。

由于焊縫長(zhǎng)，且大多數(shù)是平焊，而CO2氣體保護(hù)焊是一種高效率的焊接方法，與手工電弧焊相比可大大提高生產(chǎn)效率，降低焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省電能，原材料和工時(shí)。因此選用CO2氣體保護(hù)焊，焊接用保護(hù)氣體采用CO2氣體，純度99.5%［3］。焊接參數(shù)見(jiàn)表2。

（3）對(duì)于機(jī)架外包的不銹鋼焊接。

表2　CO2氣體保護(hù)焊焊接參數(shù)

外包316L不銹鋼采用手工鎢極氬弧焊，氬弧焊時(shí)鎢極為鈰鎢極，規(guī)格為Φ2.5mm，噴嘴直徑Φ12mm,。焊接參數(shù)見(jiàn)表3。

4.4焊接變形的控制和預(yù)防

焊縫的質(zhì)量在整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)中起著決定性的作用。對(duì)焊接結(jié)構(gòu)和構(gòu)件來(lái)說(shuō)，殘余應(yīng)力不但會(huì)降低結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，而且在溫度和介質(zhì)的共同作用下還會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度、抗脆斷能力、抵抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂和高溫蠕變開(kāi)裂能力。由于焊接殘余應(yīng)力的存在，結(jié)構(gòu)在焊接接頭部位的應(yīng)力集中敏感性增加，氫脆和開(kāi)裂的敏感性增加，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)服役的安全性和壽命降低［4-5］。機(jī)架在制作過(guò)程中，通過(guò)低合金板數(shù)控或半自動(dòng)下料時(shí)采用分段切割緩冷，保證材料的焊接變形控制在最小范圍內(nèi)。而組焊時(shí)可以通過(guò)對(duì)坡口的加工和制作工裝夾具，采用反變形及適當(dāng)?shù)暮附禹樞虻却胧?，以及綜合控制焊前預(yù)熱、層間溫度、焊接熱輸入、后焊、焊后熱處理等工藝參數(shù)［6］來(lái)減少構(gòu)件的焊接變形。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的變形可采用機(jī)械矯正法［7］或加熱矯正法。我們主要采用機(jī)械矯正法，通過(guò)壓力機(jī)對(duì)其施加一個(gè)力使焊件變形的反方向產(chǎn)生一個(gè)新變形來(lái)達(dá)到恰好與原變形相抵消，達(dá)到矯正目的和工藝要求，既減少了氧乙炔烘烤校正的生產(chǎn)成本，大大縮短了制作加工時(shí)間，又能按期交付滿足要求并減少了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，防止板材焊接變形。

4.5材料的制作加工及注意事項(xiàng)

（1）鋼板放樣主要采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行放樣，放樣和切割時(shí)根據(jù)零件加工、焊接等要求加放一定機(jī)加工余量。為了最大限度的減少不必要的切割加工流程和生產(chǎn)成本，同時(shí)最大限度的縮短生產(chǎn)周期。我們采用梅塞爾數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行切割下料。鋼板下料切割后要進(jìn)行矯正校平。

（2）大梁的組對(duì)要嚴(yán)格控制變形。由于要外包不銹鋼，所有坡口采用機(jī)械加工或碳弧氣刨刨出。并且所有焊縫都不能超出鋼板平面，對(duì)超出部分必須進(jìn)行打磨清理。組對(duì)焊接時(shí)要注意組裝間隙和相對(duì)位置，定位點(diǎn)焊后要進(jìn)行剛性固定防止焊接變形。焊接由兩人采用CO2氣體保護(hù)焊同時(shí)進(jìn)行對(duì)稱焊接，焊后應(yīng)進(jìn)行矯正以滿足工藝尺寸要求，以免影響下道工序的加工。

（3）在制造壓濾機(jī)的機(jī)架時(shí)，我們還要考慮工作環(huán)境等，工作環(huán)境是很重要的。由于壓濾機(jī)的工作環(huán)境很惡劣，所以要對(duì)壓濾機(jī)的機(jī)架進(jìn)行耐酸耐堿，抗磨處理。機(jī)架需要包上不銹鋼,既為了滿足高級(jí)衛(wèi)生需要，同時(shí)也為了能更好的抗腐蝕。因?yàn)檫@一步直接影響著所有壓濾機(jī)的使用壽命，也是質(zhì)量的重要方面。

（4）試拼組裝前應(yīng)對(duì)所有零部件進(jìn)行嚴(yán)格檢查，同時(shí)試拼組裝應(yīng)嚴(yán)格按照制作工藝規(guī)定的順序進(jìn)行，保證尺寸精度和安裝精度要求。

5 產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)

產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)包括材料檢驗(yàn)、鋼結(jié)構(gòu)制作質(zhì)量檢查、焊接檢查、總裝檢查、耐壓試驗(yàn)檢查、運(yùn)輸前檢查以及竣工資料等。下面主要介紹二方面:

（1）鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的外觀檢查。

結(jié)構(gòu)的外觀檢查首先必須檢查構(gòu)件有無(wú)變形，現(xiàn)場(chǎng)切割割口平整，構(gòu)件表面無(wú)焊疤，油污和粘結(jié)泥沙，連接在結(jié)構(gòu)上的臨時(shí)設(shè)施已拆除或已處理。

（2）鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)。

①焊縫的外觀質(zhì)量。

外觀檢驗(yàn)采用目視檢測(cè)，對(duì)有懷疑的嚴(yán)重缺陷（未融合、裂紋等）可采用放大鏡或表面探傷方法判斷［8］。焊縫的外觀應(yīng)均勻美觀，不允許未融合、焊瘤、燒穿等缺陷以及對(duì)接焊縫和角接焊縫的外形尺寸應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

②焊縫的內(nèi)部質(zhì)量。

所有焊縫都要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，對(duì)于重要構(gòu)件要求焊縫進(jìn)行探傷，而對(duì)于外包不銹鋼焊縫可以通過(guò)著色檢查，檢查焊縫近表缺陷。當(dāng)然所有的焊縫其結(jié)果都必須符合設(shè)計(jì)要求和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

正是因?yàn)椤叭f(wàn)丈高樓平地起”，壓濾機(jī)的制造也是一樣，只有有了好的基礎(chǔ)—機(jī)械部分，才能建立更加高質(zhì)量的壓濾機(jī)設(shè)備。壓濾機(jī)機(jī)架在研制期間，對(duì)影響該產(chǎn)品使用的關(guān)鍵因素，從設(shè)計(jì)到制作過(guò)程，層層嚴(yán)格把關(guān)確保產(chǎn)品質(zhì)量。先后制作投入使用近二年來(lái)，未出現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題和反饋意見(jiàn)。廂式壓濾機(jī)的成功研制生產(chǎn)為企業(yè)節(jié)約了大筆的設(shè)備采購(gòu)資金，不但節(jié)能環(huán)保,同時(shí)為冶化工程公司鉆研技術(shù)、開(kāi)拓進(jìn)取和提高業(yè)務(wù)水平及以后更好的完成自產(chǎn)自銷打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉恩國(guó). 材料的焊接性對(duì)焊接質(zhì)量及焊接成本的影響[J]. 焊接, 2005(7):30-32.

［2］陳曉輝, 余良民, 朱德久, 等. 壓力容器和管道焊接質(zhì)量的控制與管理[J]. 機(jī)械工人, 2005(12):36-38.

［3］李文利, 時(shí)肖莉. CO2焊在緊張熱定型機(jī)制造中的應(yīng)用[J]. 焊接, 2005(12):67-68.

［4］李曉延, 張亦良, 張立英. 焊接結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力的X射線衍射測(cè)試及分析[J]. 焊接, 2009(11):19-23.

［5］Wither P J, Bhadeshina H K D H.Residual stress, part2-nature and origins[J]. Materials Science and Technology, 2001, 17:366-375

［6］裴峰, 譚興鵬, 孫梅, 等. 13MnNiMoNbR鋼高壓球形氣瓶焊接工藝研究[J]. 焊接, 2008(4):64-67.

［7］黃文波, 寇英春. 化工不銹鋼設(shè)備的焊接特性分析與焊接變形的處理工藝[J]. 焊接, 2004(5):43-44.

［8］蔡志偉. 大型變截面鋼箱梁焊接問(wèn)題及處理措施[J]. 焊接, 2008(5):50-53.

Development of Pressure Filter Frame

KUANG Yin，QU Hao
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangx, China）

Abstract:Pressure filter is a kind of mechanical equipment which used certain pressure on the object with a special filter media to dialyse the liquid. Through independent research on process improvement and test, JCC (Guixi) Metallurgical & Chemical Engineering Co., Ltd. obtained the success of the filter press equipment and spare parts in production, and realize the economic benefits and cost savings. the production technological process of pressure filter frame and research development production process of steel structure are mainly introduced.

Keywords:pressure filter；pressure filter frame；production process；welding deformation；welding process；deformation control

作者簡(jiǎn)介：匡銀（1985-），男，湖南醴陵人，主要從事機(jī)械制造加工方面工作。E-mail: 271368695@qq.com

收稿日期：2015-08-03

中圖分類號(hào)：TF306

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3842（2016）01-0086-04