專利名稱：大型轉爐托圈制造方法
技術領域：
本發明涉及一種大型轉爐托圈制造方法，所述方法通過較為先進的托圈制造耳軸找正工藝和焊接保證措施，能夠保證托圈耳軸同軸度在cp0.5mm以內。
背景技術：
托圈是轉爐的重要承載和傳動部件，用于承受爐殼、爐襯、鋼水和自重等靜負荷，同時還需承受頻繁啟動、制動所產生的動負荷和操作過程的沖擊負荷。因此，托圈要有足夠的強度和剛度，以承載大重量，從而達到支撐爐體、傳動傾動力矩的作用。對于小于60噸的轉爐托圈，一般做成整體結構，靠機床保證兩端耳軸安裝孔的同軸度，熱裝耳軸以保證其同軸度和連接剛度。
隨著轉爐向大型化發展，托圈直徑越來越大，給托圈的制造增加了難度，以前小型轉爐托圈整體制造的方法已無法復制到大型轉爐托圈上。對大型轉爐托圈，因托圈直徑較大，大多超過6米，受機床加工范圍和運輸等的限制，托圈必須做成分體結構，安裝現場對接，采取現場焊接或螺栓連接等結構形式。目前，國內各生產轉爐托圈的廠家對大型轉爐托圈的制造都有各自的工藝方法。根據相關資料，目前大型轉爐托圈制造方法主要有(I)將整個托圈制造成4個組件，即，沿兩耳軸中心線成45度角分成四瓣，各結合面之間采用工型鍵定位，法蘭螺栓連接，為保證精度，螺栓孔必須采用鉸制孔的形式，耳軸孔在整體試組裝后劃線，拆開后加工，靠劃線和加工基準來保證耳軸同軸度。這種工藝方法加工和裝配精度較低，尤其是鉸制孔的加工，因其螺栓孔距托圈本體尺寸較小，一般的加工機床無法同時完成兩片法蘭鉸制孔的配加工，只能采取銑基準，單個加工的方法，加工效率低，精度低，因而裝配精度較差；(2)焊接定位塊方法，托圈仍分成四瓣制造，按功能分別稱傳動側耳軸座、非傳動側耳軸座、出鋼側扇形段和加料側扇形段，在這四部分上分別焊接兩組定位塊，將各定位塊的水平基準面機械加工成與托圈理論中心線在同一平面內，精度為O. 1mm，將各定位塊的垂直基準面機械加工成與托圈理論中心線平行，要求精度達到O. 1_，現場組裝焊接時依靠加工好的定位基準塊對裝，在兩耳軸座耳軸中心孔拉一根鋼絲作為耳軸找正基準，用千分尺測量耳軸止口圓弧面上各點到鋼絲的距離來保證耳軸的同軸度；(3)托圈本體分兩半制作，靠定位鍵定位，現場焊接的工藝方法。這些托圈制造工藝靠機械加工基準來保證耳軸同軸度，在焊接或把合過程中不能實現托圈耳軸的動態監測和控制，因此制造精度較低。

發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠提高托圈耳軸同軸度的大型轉爐托圈制造方法。本發明的另一目的在于提供一種能夠延長托圈及其兩端軸承的使用壽命的大型轉爐托圈制造方法。為了實現上述目的，提供了一種大型托圈制造方法，所述大型托圈被制造成包括傳動側耳軸座、非傳動側耳軸座、出鋼側扇形段和加料側扇形段四部分，所述制造方法包括將所述四部分預組裝，預組裝前先將傳動側耳軸、非傳動側耳軸熱裝于相應耳軸座內，在預組裝的過程中利用托圈支撐工裝將傳動側耳軸座和非傳動側耳軸座連接為一體，并使用激光準直儀對托圈的兩個耳軸同軸度進行動態監測，其中，當監測到的同軸度不滿足要求時，對托圈的四部分之間的位置關系進行調整；在預組裝的托圈滿足平面度和耳軸的同軸度要求后，對各個部分之間的被焊接部分做標記；拆除托圈支撐工裝并將所述四部分運輸至安裝現場；在安裝現場重新將所述四部分組裝到位并執行焊接，以完成托圈的制造，其中，在安裝現場進行組裝和焊接的過程中利用激光準直儀動態監測耳軸座的同軸度，并根據監測結果實時調整組裝和焊接操作。所述托圈工裝可包括兩個定位板，分別被安裝在兩個耳軸座的內側止口處，每個定位板具有止口孔，并且該止口孔與耳軸座的耳軸同軸；托圈支撐件，其兩端分別與定位板的止口孔形成過渡配合的子母扣。 每個定位板止口孔與托圈的耳軸的同軸度可被控制在φ0.1 mm以內。
在預組裝托圈時，可使托圈的內徑按照圖紙尺寸擴大預定值對所述四個部件進行對裝。在安裝現場重新組裝托圈時，同樣使托圈的內徑按照圖紙尺寸擴大所述預定值對所述四個部件進行對裝。在焊接過程中，如果兩側耳軸的同軸度在水平方向或豎直方向超過同軸度要求的一半時，則調整焊縫工藝以保證同軸度要求。在預組裝時，可保證托圈的內徑尺寸與理論值之差在+15mm至-8mm的范圍內。所述方法還可包括在完成焊接后對托圈進行加熱，以對焊縫進行去應力退火處理。所述預定值為大約6mm。所述方法還可包括在焊接之前對焊縫進行除銹和預熱。所述方法還可包括在預組裝時對扇形段的垂直度和高度差進行監測。所述同軸度要求為 q)0.5rnm.n所述制造方法還可包括在安裝現場組裝托圈之前，架設用于放置托圈的平臺，并保證平臺的水平度。所述制造方法還可包括在安裝現場組裝托圈之后，在兩個耳軸座的側邊線上固定定位塊。所述制造方法還可包括在安裝現場組裝托圈之后利用連接板在托圈的對接焊縫處加固連接。


通過下面結合示例性地示出一例的附圖進行的描述，本發明的上述和其他目的和特點將會變得更加清楚，其中圖I示出了托圈的支撐工裝；圖2Α和圖2Β示出了托圈的焊接順序圖的示意圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明本發明的實施例。總的來說，本發明針對目前大型轉爐托圈制造工藝的不足，設計了一種托圈耳軸連接工裝，并利用測量同軸度和平面度的儀器-激光準直儀進行動態測量，在托圈的四各部分現場焊接過程中隨時掌握耳軸同軸度的變化情況，以此來調整焊接工序，從而將耳軸同軸度確保在(p0.5mm以內。下面將結合圖I詳細描述托圈100的預組裝工藝。根據本發明的實施例的托圈100被制造成四部分，包括傳動側耳軸座10、非傳動側耳軸座20、出鋼側扇形段30和加料側扇形段40，其中，兩個耳軸座10和20利用鑄鋼工藝鑄造，然后機加工耳軸孔11和21及內側定位止口 12和22，熱裝耳軸50 (參見圖2A和圖2B)于耳軸座上，在兩側耳軸座內側止口 12和22處加裝提前加工好的定位板61和62，并 實現過度配合，以保證工裝定位板上的止口孔與耳軸同軸，同軸度被控制在O. Imm之內。由于托圈100的尺寸過大，不利于整體運輸，因而只能在制造工廠先進行初步試組裝，然后再在安裝現場完成正式組裝。在初步試組裝時，在平臺上劃出耳軸中心線并打好樣沖眼，利用型鋼制作出一連接兩側耳軸座10和20的托圈支撐件80，如圖I所示，托圈支撐件80的兩端加工出止口孔，以與安裝在耳軸座內側定位板61，62成子母口配合并進行螺栓連接，這樣兩側耳軸座連為一體，其中，定位板61、62和托圈支撐件80可被統稱為托圈支撐工裝。與此同時，利用激光準直儀進行動態測量，以保證兩側耳軸始終滿足同軸度要求。然后，依次對裝出鋼側扇形段30、加料側扇形段40，并進行找正。其中，要求扇形段30和40的上蓋板與耳軸座10和20的上蓋板的上平面處于同一平面內，托圈內徑按圖紙尺寸+6mm對裝，以為后續焊接工藝導致的材料收縮和變形預留余量。檢查各焊縫的間隙、錯別情況，然后根據檢測情況對四處焊縫進行修整或焊補打磨，以使托圈10的四部分達到最佳預裝配狀態，同時檢測扇形段內側板及兩耳軸座內側板的直徑最大值和最小值與理論值之差(即，托圈的內直徑與理論值的差)是否分別在+15_和-8mm以內，兩個扇形段的垂直度是否在4mm之內，高度偏差是否為±3mm以內。在上述檢查項目合格之后在四個部件的焊接部位的適當位置劃線，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。在完成預裝配制作標記之后，拆除托圈支撐件80，并將托圈100的四個部件運輸到安裝現場。下面將結合圖2A和圖2B描述托圈100的現場裝配制造工藝步驟。現場找正、焊接技術①搭平臺，根據現場的實際具體情況，基本找平地面，鋪上方鋼和鋼坯，塞緊、連接并加固焊接，使整個平臺成為一個完整不動的整體，長、寬約超出托圈外徑3米左右，并在準備放驅動端耳軸座的方向的一側加放一鋼坯，用于架設準直儀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，根據托圈的圖紙尺寸對內外直徑放大6_在平臺上劃圓，同時劃出放兩耳軸座的一側邊線，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，用不同厚度墊片將各個測量低點墊高，以保證放置托圈10的平臺趨于基本水平；③整體對裝，將兩耳軸座就位，調整其位置，使耳軸座上的中心線對準地樣中心線，在放樣劃線的耳軸座側邊線上點焊定位塊，此時再用準直儀檢測兩耳軸座的同軸度，看其是否發生變化，根據其測量數據，進行微調，使耳軸座達到準確位置，并保證同軸度在(p0.5mm以內。耳軸座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_左右，并調整兩扇形段的高低，用準直儀檢測整個托圈的平面度，要求平面度小于3mm。托圈100的對接焊縫處用連接板(未示出)加固連接以保證托圈的后續焊接工藝的順利進行，在固定連接板之后檢測相關數據并根據檢測到的相關數據進行合適的修理。鋪墊履帶加熱器對焊縫處進行預熱，預熱溫度為150°C。預熱前需對焊接部位除銹，并清理干凈；④對焊縫進行焊接，其中，同軸度的控制參考范圍，即調整范圍為x向為±0. 25mm，y向為±0. 25mm,其中，水平方向(或橫向)為x,豎直方向(或縱向)為y。若同軸度在此范圍內則采用對稱同位焊，即同向同方同時焊接，若超出此范圍則立即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；該托圈的焊接由4名技術熟練的焊工或自動焊接設備同時施工，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2處,凡任意一處偏離中心線位置即偏離X方向或y方向超過O. 25mm，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)；⑤托圈上所有焊縫的焊接次序見圖2A，四人同時施焊，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100整體翻身，如圖2B所示，焊接e、f、g、h處平焊縫；⑥探傷和消應，消應采用履帶加熱器加熱，對焊縫進行去應力退火處理。利用此種工藝方法，可以實現托圈兩側耳軸在托圈整體焊接過程中的動態測量和控制，確保同軸度在cp0.5mm之內，提高了托圈的制造精度。這種制造工藝的設計，可以保證托圈在使用過程中不會因耳軸同軸度的原因傷害軸承，使托圈及兩端軸承使用壽命大大增加，節約備件成本。本發明不限于上述實施例，在不脫離本發明范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
權利要求
1.一種大型托圈制造方法，所述大型托圈被制造成包括傳動側耳軸座、非傳動側耳軸座、出鋼側扇形段和加料側扇形段四部分，其特征在于，所述制造方法包括 將所述四部分預組裝，預組裝前先將傳動側耳軸、非傳動側耳軸熱裝于相應耳軸座內，在預組裝的過程中利用托圈支撐工裝將傳動側耳軸座和非傳動側耳軸座連接為一體，并使用激光準直儀對托圈的兩側耳軸同軸度進行動態監測，其中，當監測到的同軸度不滿足要求時，對托圈的四部分之間的位置關系進行調整； 在預組裝的托圈滿足平面度和耳軸的同軸度要求后，對各個部分之間的被焊接部分做標記； 拆除托圈支撐工裝并將所述四部分運輸至安裝現場； 在安裝現場重新將所述四部分組裝到位并執行焊接，以完成托圈的制造，其中，在安裝現場進行組裝和焊接的過程中利用激光準直儀動態監測耳軸的同軸度，并根據監測結果實時調整組裝和焊接操作。
2.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述托圈工裝包括 兩個定位板，分別被安裝在兩個耳軸座的內側止口處，每個定位板具有止口孔，并且該止口孔與耳軸座的耳軸同軸； 托圈支撐件，其兩端分別與定位板的止口孔形成過渡配合的子母扣。
3.如權利要求2所述的大型托圈制造方法，其特征在于，每個定位板止口孔與托圈的耳軸的同軸度被控制在φΟ. I mm以內。
4.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，在預組裝托圈時，使托圈的內徑按照圖紙尺寸擴大預定值對所述四個部件進行對裝。
5.如權利要求4所述的大型托圈制造方法，其特征在于，在安裝現場重新組裝托圈時，同樣使托圈的內徑按照圖紙尺寸擴大所述預定值對所述四個部件進行對裝。
6.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，在焊接過程中，如果兩側耳軸的同軸度在水平方向或豎直方向超過同軸度要求的一半時，則調整焊縫工藝以保證同軸度要求。
7.如權利要求I或4所述的大型托圈制造方法，其特征在于在預組裝時，保證托圈的內徑尺寸與理論值之差在+15_至_8_的范圍內。
8.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述方法還包括在完成焊接后對托圈進行加熱，以對焊縫進行去應力退火處理。
9.如權利要求4所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述預定值為大約6mm。
10.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述方法還包括在焊接之前對焊縫進行除銹和預熱。
11.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述方法還包括在預組裝時對扇形段的垂直度和高度差進行監測。
12.如權利要求I或6所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述同軸度要求為(p0.5mm。
13.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括在安裝現場組裝托圈之前，架設用于放置托圈的平臺，并保證平臺的水平度。
14.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括在安裝現場組裝托圈之后，在兩個耳軸座的側邊線上固定定位塊。
15.如權利要求I所述的大型托圈制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括在安裝現場組裝托圈之后利用連接板在托圈的對接焊縫處加固連接。
全文摘要
本發明公開了一種大型托圈制造方法，所述托圈被制造成包括傳動側耳軸座、非傳動側耳軸座、出鋼側扇形段和加料側扇形段，所述制造方法包括將四部分預組裝，在預組裝時利用托圈支撐工裝將兩個耳軸座連接為一體，并使用激光準直儀對托圈的兩側耳軸同軸度進行動態監測，當監測到的同軸度不滿足精度要求時，對托圈的四部分之間的位置關系進行調整；在預組裝的托圈滿足平面度和同軸度精度要求后，對各個部分之間的焊接部分做標記；拆除托圈支撐工裝并將所述四部分運輸至安裝現場；重新組裝各部分并執行焊接，以完成托圈的制造，其中，在安裝現場進行組裝和焊接的過程中利用激光準直儀動態監測耳軸座的同軸度，并實時調整組裝和焊接操作。
文檔編號B23K31/02GK102806427SQ20121029558
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者馬利永, 吳玉軍, 張慶魁, 齊文學, 李光軍, 陳學明, 孟凡亮 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司