煉鋼轉(zhuǎn)爐托圈箱型構(gòu)件焊接工藝方案的選擇

煉鋼轉(zhuǎn)爐托圈箱型構(gòu)件焊接工藝方案的選擇

1托圈的更換優(yōu)化托圈是鋼爐的承受裝置和傾斜裝置的重要組成部分。托圈系統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐支撐部分是箱式結(jié)構(gòu)的一部分。受高溫、重載、熱交變應(yīng)力作用和爐殼外益鋼渣、鋼水的侵蝕,托圈扇形段出現(xiàn)焊肉開裂、局部嚴(yán)重?zé)龘p等影響安全生產(chǎn)的設(shè)備隱患,必須對(duì)托圈進(jìn)行整體更換。更換下的托圈因兩耳軸組件(耳軸和耳軸塊)完好,且價(jià)值很高,應(yīng)考慮重復(fù)利用;通過優(yōu)化設(shè)計(jì)重新制作開裂燒損的托圈兩扇形段;通過傳動(dòng)側(cè)耳軸切向鍵及大齒圈的拆卸,完成兩耳軸組件的加工修復(fù),最后完成對(duì)兩扇形段和兩耳軸組件的組對(duì)和焊接,重新完成一個(gè)新托圈的制作。本文主要介紹托圈改造修復(fù)方案和改造修復(fù)過程中的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn),托圈修復(fù)中兩耳軸同軸度和兩軸承定位尺寸的保證措施。2托圈扇形件安裝酒鋼50t煉鋼轉(zhuǎn)爐托圈結(jié)構(gòu)如圖1所示,它由傳動(dòng)側(cè)耳軸組件1、托圈扇形段Ⅰ2、非傳動(dòng)側(cè)耳軸組件3、托圈扇形段Ⅱ4四大部分組成。傳動(dòng)側(cè)耳軸組件由長(zhǎng)耳軸和耳軸塊通過過盈配合及銷軸連接成一體;非傳動(dòng)側(cè)耳軸組件由短耳軸和耳軸塊通過過盈配合及銷軸連接成一體;托圈扇形段由上、下蓋板和內(nèi)、外弧板及加強(qiáng)筋焊成箱型結(jié)構(gòu);兩耳軸塊和兩扇形段通過組對(duì)后焊接連成整體。均勻分布在托圈扇形段上三處支座對(duì)爐殼起支撐和連接作用;托圈在全懸掛減速機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)使?fàn)t殼傾動(dòng),以滿足煉鋼轉(zhuǎn)爐加料、冶煉、出渣、出鋼和修爐等工作需要。3轉(zhuǎn)爐壓板的重建和修復(fù)方案3.1氣割量的確定以耳軸塊中心線為基準(zhǔn),在耳軸塊外側(cè)單面留50mm的氣割量,參照原耳軸塊與兩扇形段焊口位置畫兩扇形段切割線,保護(hù)兩耳軸將扇形段用氣割方法在煉鋼現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行解體。3.2傳動(dòng)側(cè)軸系鉆孔加工法為方便傳動(dòng)側(cè)耳軸組件加工修復(fù)和組對(duì)預(yù)裝,必須對(duì)傳動(dòng)側(cè)軸系上大齒輪拆卸,為完成大齒輪拆卸需對(duì)大齒輪和傳動(dòng)軸的連接件切向鍵進(jìn)行拆除。為方便切向鍵拆除和大齒輪拆卸,在具有起吊條件的場(chǎng)地挖一個(gè)直徑Φ3.5m,深4m的地坑,在地坑上面鋪一張厚度大于40mm,外徑Φ4.6m,內(nèi)經(jīng)Φ2.8m的拆卸用鋼板。按圖2所示狀態(tài)將傳動(dòng)側(cè)軸系放入地坑中。將Z35鉆床安放在大齒圈端面上,調(diào)整鉆床使鉆桿中心與傳動(dòng)軸中心平行與軸端面垂直;按切向鍵拆卸加工圖在80mm寬的切向鍵結(jié)合縫處依次用Φ37×500mm、Φ37×900mm、Φ37×1400mm的加長(zhǎng)鉆頭鉆兩個(gè)Φ37×1400mm的孔,以釋放切向鍵配合面上的力;同時(shí)按圖鉆兩個(gè)M52×80mm的螺紋底孔,用螺桿和千斤頂完成切向鍵的拆除。3.3安裝開放安裝的鋼板兩組切向鍵拆卸完成后,按圖3所示方案拆卸大齒圈。提前在大齒圈和軸的配合面加入機(jī)油進(jìn)行滲漏。制作拆卸支架并與地坑上鋪設(shè)的拆卸鋼板可靠連接;用煤氣對(duì)大齒圈加熱到一定溫度后,在軸和拆卸支架之間用兩個(gè)500t的液壓千斤完成大齒輪的拆卸。3.4托圈扇形段對(duì)接焊縫的安裝托圈扇形段因開裂和燒損需重新設(shè)計(jì)制作。本次托圈扇形段設(shè)計(jì)制作時(shí)在以下三個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化。第一,爐殼和托圈扇形段因受熱變形,在使用過程中出現(xiàn)爐殼和托圈扇形段因間隙變小而出現(xiàn)卡阻,影響到爐殼的正常擺動(dòng);在托圈扇形段優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),在保證兩軸承定位尺寸不變的情況下,將托圈扇形段的內(nèi)徑加大100mm。第二,原托圈扇形段和耳軸塊同一部位的焊縫位于同一截面且為對(duì)接焊縫;這種焊縫的開裂將嚴(yán)重威脅著托圈的使用安全,為此在托圈扇形段優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)將托圈扇形段和耳軸塊上下對(duì)接焊縫形式改進(jìn)成插入式搭接形式,這樣四條焊縫不在同一截面(如圖4),保證了原托圈扇形段和耳軸塊的可靠連接。第三,為保證托圈扇形段與耳軸塊組對(duì)后內(nèi)外豎坡口相吻合,采取先按圖尺寸畫線加工托圈扇形段的內(nèi)外豎坡口,通過兩扇形段與兩耳軸塊預(yù)裝后以扇形段上已加工坡口為基準(zhǔn)畫兩耳軸塊上的豎坡口,再加工耳軸塊上豎坡口的工藝方案。3.5密封組件的改造耳軸端部原密封采用堵板與耳軸塊焊接形式(如圖5),此密封形式在使用過程中會(huì)出現(xiàn)因堵板焊縫開裂而漏水的現(xiàn)象;為處理漏水,一方面需對(duì)爐殼開人孔,另一方面因耳軸材質(zhì)合金含量高,可焊性差,不易焊接。為此,在耳軸組件修造時(shí),對(duì)耳軸端部的密封改為圖5所示的雙重密封形式;內(nèi)孔采用耐高溫的硅橡膠O形密封圈密封,法蘭平面采用密封膠加石棉密封板組合的密封形式,法蘭通過螺栓把合并采取了防松措施。密封法蘭裝配后,對(duì)密封效果進(jìn)行壓力試驗(yàn),確保密封可靠。采用此密封結(jié)構(gòu)后,修復(fù)的耳軸內(nèi)側(cè)端部再未出現(xiàn)過漏水現(xiàn)象。3.6定位板及條件的安裝考慮傳動(dòng)側(cè)耳軸在轉(zhuǎn)爐上的安裝方向,在煉鋼現(xiàn)場(chǎng)用板坯和44mm的鋼板搭建8m寬、11m長(zhǎng)的平臺(tái),在平臺(tái)上按圖6所示畫托圈的十字中心線、扇形段的內(nèi)外圓線、兩耳軸上軸承的定位線等,在兩軸承的定位線上對(duì)稱取4點(diǎn),測(cè)量?jī)蓪?duì)角線長(zhǎng)度以驗(yàn)證劃線的準(zhǔn)確性。在扇形段和耳軸塊擺放位置布置墊鐵并用水平儀測(cè)量,通過調(diào)整使墊鐵處在同一水平面后與平臺(tái)點(diǎn)焊固定;為方便扇形段與耳軸塊下部仰焊縫的焊接,在焊縫位置將平臺(tái)鋼板割100×1000mm的長(zhǎng)方孔;為方便兩耳軸組件快速擺放、定位、找正,在耳軸塊的兩側(cè)按劃線位置焊接定位板。首先先擺放兩耳軸組件,在耳軸定位線處用線錐測(cè)量、用千斤頂調(diào)整兩耳軸組件軸向位置,保證兩軸承定位尺寸后,將兩耳軸塊在軸向方向用定位塊定位。然后在耳軸中心拉鋼絲檢測(cè),用千斤頂調(diào)整兩耳軸組件使其同心后,在兩耳軸組件的各端面上裝1mm的透光板,用激光準(zhǔn)直儀觀測(cè)透光,透光合格后對(duì)兩耳軸組件進(jìn)行加固。最后組對(duì)兩扇形段,通過調(diào)整保證耳軸塊與扇形段各焊接坡口吻合、內(nèi)腔直徑合格。再檢測(cè)兩軸承位置尺寸和同軸度,確認(rèn)后對(duì)扇形段和耳軸組件同時(shí)加固,以防止加熱和焊接過程中的變形。3.7托圈焊接應(yīng)力為檢測(cè)焊接過程中兩耳軸同軸度的變化,在兩耳軸軸承部位各裝2塊百分表,同時(shí)在耳軸中心拉鋼絲,以隨時(shí)觀察和測(cè)量同軸度的變化。托圈屬超大超厚件,焊前采用電加熱方法對(duì)焊接部位進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度150℃以上,焊接時(shí)將加熱帶掛在旁邊繼續(xù)加熱,停止焊接時(shí)將加熱帶再掛在焊縫處使焊縫保溫,以防止焊縫開裂。托圈焊接按定位焊、立焊、平焊和仰焊的順序進(jìn)行。先對(duì)全部焊縫進(jìn)行定位焊,焊縫長(zhǎng)50mm,間距200mm,定位焊引弧端和熄弧端磨成緩坡形。為控制焊接過程中兩耳軸同軸度,對(duì)8條豎焊縫采用同時(shí)、同速焊接,每道焊接采取先焊中間,再焊兩端的退焊法,使之變形最小。立焊完成后可對(duì)平焊縫和仰焊縫同時(shí)進(jìn)行焊接,也采用先焊中間后焊兩端的退焊法。托圈因焊量大,焊前加固等原因焊接應(yīng)力很大;為防止在使用中應(yīng)力釋放對(duì)耳軸同軸度和焊縫質(zhì)量造成影響,必須對(duì)焊縫進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。焊縫退火采用自動(dòng)控制的電加熱裝置完成,最高溫度控制在600℃左右,保溫24小時(shí)以上。4耳軸塊與扇形段焊接破口與密封的加工1)切向鍵和大齒輪拆除方案的制定和實(shí)施,使切向鍵和大齒輪得以順利拆除,為傳動(dòng)側(cè)耳軸重新修復(fù)利舊奠定了基礎(chǔ)。2)扇形段的優(yōu)化設(shè)計(jì),解決了托圈與爐殼間隙偏小問題;扇形段與耳軸塊插入式搭接方式,使扇形段與耳軸塊的連接更加安全可靠。3)耳軸端部密封結(jié)構(gòu)形式改進(jìn),徹底解決了耳軸端漏水問題。4)耳軸塊焊接破口采取與扇形段預(yù)裝后畫線確定位置再加工的方案,確保了耳軸塊與扇形段焊接坡口相吻合。以耳軸中心線為基準(zhǔn),對(duì)稱畫耳軸塊1800兩面的加工線,加工1800mm兩面及與扇形段相搭接的1490mm臺(tái)結(jié)面;同時(shí)加工清理內(nèi)孔的水垢,并按改進(jìn)的耳軸端面密封形式,加工與法蘭配合的耳軸孔及螺孔。通過兩耳軸組件與兩扇形段的預(yù)裝,以扇形段上已加工坡口為基準(zhǔn)確定耳軸塊的坡口線,之后在鏜床上按線加工耳軸塊的坡口。5)耳軸組件與扇形段劃線組對(duì)方案、同軸度調(diào)整方案及焊接工藝