朱旭甫 李書磊 劉志廣
(洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 河南洛陽471039)
目前,圓筒混合機(jī)應(yīng)用于冶金行業(yè)燒結(jié)廠配料后的混料和制粒,屬于一種專用設(shè)備。隨著燒結(jié)廠規(guī)模的升級改造,要求產(chǎn)能越來越高,市場對大型圓筒混合機(jī)的需求越來越強(qiáng)烈。圓筒混合機(jī)的大型化保證了燒結(jié)廠達(dá)標(biāo)生產(chǎn),但給圓筒混合機(jī)筒體的生產(chǎn)、制造及運輸帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。從大型圓筒混合機(jī)筒體尺寸及重量考慮,一般制造廠無法實現(xiàn)筒體整體加工方案;從運輸角度出發(fā),大型圓筒混合機(jī)筒體整體運輸也是一個難題。所以,大型圓筒混合機(jī)筒體采用分段加工、運輸,現(xiàn)場組焊成為唯一解決問題的方案。以往現(xiàn)場僅采用筒體專用的工裝托輥帶動分段筒體實施連續(xù)埋弧自動焊接,很難保證筒體最終的同軸度和總長度要求,所以現(xiàn)場需要采用一種方便、快捷的組焊方法,為筒體分段制造、運輸、現(xiàn)場焊接質(zhì)量提供保障[1]。
以公司生產(chǎn)的Φ4200mm×20000mm圓筒混合機(jī)為例,筒體總重約130t,內(nèi)部布置有若干個支撐架防止筒體變形,筒體分三段運輸?shù)浆F(xiàn)場,如圖1所示。其中中間筒體(序號2)已在我廠完成兩滾圈的所有加工尺寸,有效保證了現(xiàn)場安裝筒體后兩滾圈的中心距和同軸度。為保證筒節(jié)之間環(huán)形焊縫的強(qiáng)度,采用X型坡口熔透性焊縫。
圖1 筒體分段方案示意圖
筒節(jié)現(xiàn)場組焊后必須保證筒體軸向和徑向尺寸在允許偏差范圍內(nèi),同時盡量減小焊后變形?;谝陨弦螅笮蛨A筒混合機(jī)現(xiàn)場組焊筒節(jié)采用以下新組焊方法,該方法由軸向調(diào)整工具、錯邊量調(diào)整工具及定位鋼板組成,可以有效保證焊后筒體的同軸度和長度尺寸要求。
圖2所示為筒節(jié)之間的軸向調(diào)整工具?,F(xiàn)場筒節(jié)預(yù)裝配完成后,三段筒節(jié)之間的環(huán)形坡口處均布置有N組該調(diào)整工具,每組工具分別由螺栓架(序號1)、拉緊螺栓(序號2)及螺母(序號3)構(gòu)成。所有軸向調(diào)整工具焊接裝配完成后,焊接筒體環(huán)形焊縫過程中根據(jù)實際需要,通過擰動正反絲扣螺母(序號3),可以微調(diào)節(jié)相鄰兩筒節(jié)之間的軸向間距。[2]
圖2 軸向調(diào)整工具
圖3所示為徑向錯邊量調(diào)整工具?,F(xiàn)場筒節(jié)預(yù)裝配完成后,三段筒節(jié)之間的環(huán)形坡口處同樣也布置有N組錯邊量調(diào)整工具,每組錯邊量調(diào)整工具由螺釘(序號1)和調(diào)整塊(序號2)構(gòu)成。焊接筒體環(huán)形焊縫過程中根據(jù)實際需要,通過擰動螺釘(序號1),可以微調(diào)兩相鄰?fù)补?jié)之間的徑向錯邊量。
圖3 徑向錯邊量調(diào)整工具
圖4為對接鋼板。當(dāng)相鄰兩筒節(jié)之間的間隙調(diào)整到合適位置時,在環(huán)形焊縫兩側(cè)焊接N塊對接鋼板,可有效降低現(xiàn)場組焊時焊接應(yīng)力產(chǎn)生的變形。
圖4 對接鋼板
調(diào)整工具現(xiàn)場布置示意圖如下圖5,在筒體兩處環(huán)形焊縫均勻放置并焊牢對應(yīng)的調(diào)整工具,具體數(shù)量也可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。
圖5 對接工具布置示意圖
為保證混合機(jī)筒體現(xiàn)場組焊后筒體的同軸度,現(xiàn)場安裝筒體時先將中間筒體吊裝到位,然后再將頭部筒體和尾部筒體放置于現(xiàn)場工裝托輥上,再焊接固定組焊工具,最后焊接頭部筒體與中間筒體、尾部筒體與中間筒體之間的環(huán)形焊縫。
現(xiàn)場采用激光跟蹤儀或拉鋼絲法測量相鄰?fù)补?jié)的同軸度,符合要求后再施焊[3]。以上組焊工具焊接定位后,先焊接筒體外部的環(huán)形焊縫,修磨焊縫表面,超聲波合格后,拆除筒體內(nèi)部的組焊工具,再焊接筒體內(nèi)部的環(huán)形焊縫,最后根據(jù)焊接工藝要求將殘留物打光磨平,并修磨焊縫表面,再次超聲波檢測合格后,焊縫采用紅外線退火,消除焊后殘余應(yīng)力,盡量減小焊后變形,最后拆除筒體內(nèi)部支撐架,并打磨平殘余焊縫。在整個拼焊過程中嚴(yán)密監(jiān)視拼焊筒節(jié)間的同軸度,產(chǎn)生偏離即刻校正,以確保整體組焊后精度要求[2]。
我國近些年一直倡導(dǎo)淘汰落后產(chǎn)能,燒結(jié)廠升級改造項目越來越多。同時,隨著冶金工業(yè)的發(fā)展,燒結(jié)項目的規(guī)模也越來越大。目前混合機(jī)的主流規(guī)格在Φ4000mm及以上,公司生產(chǎn)的最大規(guī)格已達(dá)到Φ5100mm,所以筒體分段運輸成為一種趨勢。一般筒體同軸度要求≤0.5‰D(D代表筒體外徑),長度極限偏差≤0.5‰L(L代表筒體總長),現(xiàn)場調(diào)整工具有限,僅靠工裝托輥難以保證同軸度和總長要求。本文提到的組焊方法有效解決了大型圓筒混合機(jī)筒體加工受限、運輸費用高等難題、同時也可以保證筒體最終同軸度和總長要求。該組焊方法已成功應(yīng)用到公司Φ4200mm×20000mm和Φ4400mm×24500mm圓筒混合機(jī)項目中,該新方法的使用有效降低了加工及運輸成本,減輕了現(xiàn)場焊接勞動強(qiáng)度,縮短了現(xiàn)場組焊的時間,有效保證了筒體焊后的同軸度要求,為用戶正常投產(chǎn)提供了保障。