分體式轉爐托圈的對裝組焊方法

朱小波

（萊蕪鋼鐵集團有限公司，山東萊蕪271104）

0 引言

轉爐設備大多為超大超高部件，如托圈、爐體等零部件，目前國內100 t以下轉爐生產普遍為整體結構式，120 t以上轉爐的爐體和托圈部分因為尺寸大，無法運輸，只能采用分體制造形式。制作時，通常將轉爐托圈和爐體分離。其中托圈分體為扇形段（出鋼側）、扇形段（加料側）、游動端耳軸塊和驅動端耳軸塊4部分。制作完成之后發往現場，在現場組焊成型。由于施工現場的條件有限，所以現場組焊成型施工往往存在諸多問題，難以滿足轉爐生產和安裝的技術要求。所以我們經認真分析研究，總結出了一套分體式轉爐托圈現場組焊施工方法。

1 技術難點和關鍵技術措施分析

1.1 技術難點

1）托圈分體制造時，選用何種定位方式保證組裝后托圈傳動側和非傳動側耳軸同軸度的＜φ1 mm；2）現場對焊時，采用何種焊接技術保證把焊接變形控制在規定的可控范圍之內；3）采用何種檢測手段在設備的對焊過程中實施全過程跟蹤監測。

1.2 關鍵技術措施

1）采用止口定位方式，同時用工裝將托圈傳動側、非傳動側聯接為一體，工裝上設置止口，該止口用落地鏜床加工出來，用來保證傳動側耳軸和非傳動側耳軸的同軸度；2）優化設計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；3）采用準直儀全程監測焊接過程中托圈耳軸的焊接變形。

2 實施準備

為確保該托圈在現場裝備順利進行，則需在廠內提前做好以下工作：

1）首先對托圈4部分進行檢查，各個尺寸及形位公差是否達到圖紙要求。先對裝驅動端耳軸塊、游動端耳軸塊，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：托圈支撐為廠內自行設計制作的定位工裝，將兩耳軸塊按托圈圖紙中位置固定連接用。在兩耳軸塊內側板內側各焊接一60 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。并用準直儀配合測量，通過驅動端耳軸的φ230內孔和游動端耳軸的φ300內孔測量兩耳軸的同軸度，調整兩耳軸塊的位置尺寸，達到兩耳軸在全長范圍內同軸度小于φ1 mm。

2）依次吊裝出鋼側扇形段、加料側扇形段在平臺上，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，托圈內徑按φ7 406裝配。再次復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工裝，檢查各對接焊縫的間隙情況、錯邊情況。根據檢測情況對四處各焊縫進行修整或焊補打磨，使其達到最佳狀態。同時檢測扇形段內側板及兩耳軸塊內側板最大值與最小值理論值之差是否在+15 mm和-8 mm；兩個扇形段的垂直度是否在4 mm之內，高度偏差是否為±3 mm。合格之后在焊縫的適當位置劃線，打上樣沖眼，做好標記，便于在現場根據試裝位置標記處進行裝配。試裝完成后進行解體（兩耳軸塊已用托圈支撐連固，無需打開，聯接狀態發貨），根據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，整體制造及運輸非常困難，因此采用分段制作，現場按圖紙組焊成整體。為了保證托圈兩耳軸的同軸度，在廠內運用托圈支撐將其聯接固定。即發貨狀態為：兩耳軸塊與托圈支撐為一體，和兩個扇形段共3部分。

3）搭平臺。根據現場的實際具體情況，地面基本找平，鋪上方鋼和鋼坯，塞緊、連接、加固焊接，使整個平臺是一個完整不動的整體。并在準備放驅動端耳軸塊的方向的一側加放一鋼坯，用來架準直儀使用。

4）放地樣及檢測平臺平面度。清理平臺表面，確定十字中心線及中心，并打上標記，根據圖紙尺寸對內外直徑放大6 mm畫圓，同時畫出放兩耳軸塊的一側邊線。用準直儀檢測放樣劃圓上的內外兩點水平高度，記下數據，找出高低差，以高點為基準，用不同厚度墊片對各個測量低點墊高，以保證托圈放于平臺趨于基本水平。

3 托圈現場焊接施工

此部為關鍵工序，焊接的方式方法直接影響轉爐的整體技術指標，如果焊接完成后再超差則會造成無法修復的后果。因此，實現必須采取有把握、切實可行的保障措施。具體措施如下：

1）將兩耳軸塊就位，調整其位置，使耳軸塊上的中心線對準地樣中心線，在放樣劃線的耳軸塊側邊線上點焊定位塊，此時再用準直儀檢測兩耳軸塊的同軸度，看其是否發生變化，根據其測量數據，進行微調，使耳軸塊達到準確位置，并保證同軸度在φ0.5 mm以內。耳軸塊定位好后開始對裝兩扇形段，根據原在廠內預裝標記和所劃地樣依次將兩扇形段就位，確保內圓直徑+6 mm，并調整其高低，用準直儀檢測整個托圈的平面度，要求小于3 mm。托圈的對接焊縫處用連接板加固連接，并檢測相關數據。鋪墊履帶加熱器對焊縫處進行預熱，預熱溫度為150℃。預熱前需對焊接部位除銹，清理干凈。

2）焊接施工時，由4名技術熟練的焊工同時施工，原則上要求同規范、同順序、同速度焊接。用準直儀隨時監控同軸度的變化情況。再根據變化采用如下焊接位置方法，視情況具體調整。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，應立即停止焊接，待重新調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控要貫穿整個托圈的裝配和焊接全過程）。同軸度調整范圍必須控制在x向為±0.5 mm，y向為±0.5 mm。若在此范圍內則采用對稱同位焊，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力，同時加強層間檢查，及時采用氣刨清除飛濺、缺陷，確保焊接質量。所有焊縫進行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）探傷和去應力。去應力采用履帶加熱器加熱，對焊縫進行去應力退火處理；

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

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

4 結語

應用上述方法對分體式轉爐托圈在現場對裝組焊，成功地解決了大中型分體式轉爐托圈現場施工的技術難題和運輸難題。經實踐證明，該方法安全可靠，提高了產品質量和生產效率。