專(zhuān)利名稱(chēng)：爐殼變形矯正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重型冶金容器設(shè)備嚴(yán)重變形后進(jìn)行矯正復(fù)新的方法，具體的說(shuō)，是涉及一種混鐵車(chē)爐殼變形的矯正方法。
背景技術(shù)：
重型冶金容器設(shè)備，例如混鐵車(chē)在長(zhǎng)期裝運(yùn)鐵水在鐵路臺(tái)車(chē)上移動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，爐殼表面的平均溫度達(dá)300℃，最高極限溫度達(dá)到431℃，由于長(zhǎng)期受高溫和熱交變及動(dòng)應(yīng)力等因素的綜合影響，使?fàn)t殼局部熱塑變形而引發(fā)整體應(yīng)力失衡并最終導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重變形的現(xiàn)象；同時(shí)，混鐵車(chē)在移動(dòng)運(yùn)行中及三脫予處理過(guò)程中導(dǎo)致鐵渣外溢出爐口，使混鐵車(chē)爐殼在運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)生高溫?zé)龘p及開(kāi)裂，致使變形進(jìn)一步加劇。一般混鐵車(chē)服役10年后，其爐殼直徑方向的徑向變形量置甚至達(dá)到+140mm，比標(biāo)準(zhǔn)±30mm大110mm，爐殼的徑向嚴(yán)重變形直接影響到內(nèi)襯耐材的正常砌筑及混鐵車(chē)的正常使用。目前針對(duì)混鐵車(chē)爐殼嚴(yán)重變形且無(wú)法繼續(xù)使用的問(wèn)題，唯一公認(rèn)的辦法是更換爐殼，但代價(jià)巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種爐殼變形的矯正方法，其能直接對(duì)爐殼進(jìn)行變形矯正，從而達(dá)到延長(zhǎng)殼體的使用壽命、延緩殼體的報(bào)廢、降低檢修成本、保證混鐵車(chē)安全運(yùn)行。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種爐殼變形的矯正方法，其包含下列步驟A.測(cè)量對(duì)變形量超標(biāo)的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)和測(cè)量；B.殼體材料的材質(zhì)分析及實(shí)驗(yàn)對(duì)殼體進(jìn)行材質(zhì)分析，檢查材質(zhì)是否劣化，如材質(zhì)劣化，則需對(duì)劣化部位在矯形過(guò)程中進(jìn)行局部更換；C.爐殼變形矯形；步驟C中包括下列步驟
C1.拆除爐口板；C2.確定開(kāi)口部位針對(duì)爐體的嚴(yán)重變形部位，根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果確定開(kāi)口部位及開(kāi)口長(zhǎng)度；C3.進(jìn)行開(kāi)口以“應(yīng)力三角開(kāi)口法”，自爐口至變形終點(diǎn)處進(jìn)行開(kāi)口，并將開(kāi)口長(zhǎng)度自變形終點(diǎn)向外延伸；其后，以“非字型開(kāi)口法”，在上述“應(yīng)力三角開(kāi)口法”的開(kāi)口處上開(kāi)若干小口，以對(duì)大面積變形區(qū)域分成若干小區(qū)域，進(jìn)行分片頂升；C4.液壓頂升即在上述若干小區(qū)域分別布置千斤頂進(jìn)行頂升；C5.焊接對(duì)頂升后的裂縫處進(jìn)行焊接。
步驟A中，包含將爐殼的測(cè)量面分為若干面。并在每個(gè)面上取若干點(diǎn)，以進(jìn)行測(cè)量，通常，直筒部分為9個(gè)面，每個(gè)面距離600mm，每個(gè)面上取12個(gè)點(diǎn)；錐體部6個(gè)面，每個(gè)面距離1249.7mm，每個(gè)面8個(gè)點(diǎn)；步驟C3中，所說(shuō)的以“應(yīng)力三角開(kāi)口法”進(jìn)行開(kāi)口步驟中，向外延伸的長(zhǎng)度為50mm～100mm；所說(shuō)的以“非字型開(kāi)口法”開(kāi)若干小口，進(jìn)行分片“頂升”，是指相對(duì)于爐口對(duì)稱(chēng)，在爐口兩側(cè)，各分成6片進(jìn)行；步驟C4中，布置于各小區(qū)域的千斤頂同步液壓頂升，進(jìn)行頂升的位移處于“過(guò)頂狀態(tài)”；步驟C5中，還包含一復(fù)矯的步驟，即焊口以坡口的形式，利用爐殼外側(cè)收縮量比內(nèi)側(cè)收縮量大來(lái)克服步驟C4中液壓頂升的“過(guò)頂”；焊接采用“分段跳焊”的方式進(jìn)行；步驟B后，還包含一熱應(yīng)力分析的步驟，即在熱交變應(yīng)力影響下，爐口處拘束應(yīng)力小，而錐體部位應(yīng)力大，在熱交變應(yīng)力及動(dòng)荷載的作用下，產(chǎn)生與步驟A結(jié)果相一致的變形。
步驟C3后，C4前，還包含“增塑加熱”的步驟，即對(duì)爐殼采用電加熱至其高溫蠕變溫度400℃～450℃并保溫，使之塑性增加；步驟C5后，還包含焊后熱處理步驟，以消除焊接殘余應(yīng)力，釋放焊縫區(qū)有害氣體。
由于熱交應(yīng)變及龐大結(jié)構(gòu)自身復(fù)雜應(yīng)力造成的應(yīng)力不均以及多次常規(guī)修復(fù)產(chǎn)生的車(chē)體內(nèi)外表面凹凸變形，嚴(yán)重影響到殼體內(nèi)耐火材料砌筑的質(zhì)量和使用壽命。通過(guò)本發(fā)明，可對(duì)混鐵車(chē)殼體在使用過(guò)程中的嚴(yán)重凹凸變形進(jìn)行矯正，恢復(fù)混鐵車(chē)原設(shè)計(jì)的技術(shù)狀態(tài)和使用功能，確?；扈F車(chē)內(nèi)襯的正常砌筑。


圖1為本發(fā)明中“應(yīng)力三角開(kāi)口法”和“非字型開(kāi)口法”開(kāi)口的示意圖；圖2為本發(fā)明中“液壓頂升”位置的示意圖；圖3為本發(fā)明中“焊接坡口“的示意圖；圖4為本發(fā)明中“分段跳焊”的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)圖1～圖4，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施方式。
本發(fā)明包含下列步驟1.測(cè)量根據(jù)混鐵車(chē)變形的實(shí)際情況，直筒部較錐體部的變形情況嚴(yán)重，且變形量的變化較大，為準(zhǔn)確了解混鐵車(chē)整體變形的情況，將測(cè)量面沿車(chē)體劃分為若干面，每個(gè)面設(shè)定若干個(gè)點(diǎn)。
在實(shí)際測(cè)量時(shí)，確定混鐵車(chē)的測(cè)量面共15個(gè)面，其中，直筒部9個(gè)面，每個(gè)面距離600mm，每個(gè)面12個(gè)點(diǎn)。錐體部6個(gè)面，每個(gè)面距離1249.7mm，每個(gè)面8個(gè)點(diǎn)。測(cè)量并標(biāo)識(shí)出變形超標(biāo)區(qū)域。
2.殼體材料的材質(zhì)分析及實(shí)驗(yàn)定期對(duì)殼體鋼板進(jìn)行材質(zhì)分析，包括拉伸、沖擊試驗(yàn)、化學(xué)元素分析、金相分析等項(xiàng)目，檢查材質(zhì)是否劣化，確保材料在服役條件下能繼續(xù)安全使用。如果材質(zhì)未劣化，可以直接對(duì)現(xiàn)有殼體進(jìn)行矯形；如果材質(zhì)發(fā)生劣化，則需對(duì)劣化部位在矯形的過(guò)程中進(jìn)行局部更換。
3.熱應(yīng)力分析在熱交變應(yīng)力影響下，爐口處拘束應(yīng)力小，而錐體部位應(yīng)力大，在熱交變應(yīng)力及動(dòng)荷載的作用下，產(chǎn)生與測(cè)量結(jié)果相一致的變形。
4.爐殼變形矯形方法(1)爐口板拆除爐口板作為爐口部位的應(yīng)力集中點(diǎn)，首先予以拆除后，方可進(jìn)行爐身殼體變形的矯正。
(2)確定開(kāi)口部位針對(duì)混鐵車(chē)特大型容器的特殊嚴(yán)重變形，在矯形前根據(jù)車(chē)體變形測(cè)量結(jié)果確定開(kāi)口部位及開(kāi)口長(zhǎng)度，見(jiàn)圖1，開(kāi)口部位的起點(diǎn)定于沿混鐵車(chē)軸向的頂部幾何中心，分別從爐口3兩邊邊緣軸向中心的A、A’點(diǎn)開(kāi)始開(kāi)口，開(kāi)口長(zhǎng)度至變形終點(diǎn)B、B’點(diǎn)后，為確保變形終點(diǎn)的矯形效果，再往軸向延伸50mm～100mm至C、C’點(diǎn)結(jié)束。
(3)開(kāi)口針對(duì)混鐵車(chē)這種特大型容器的特殊嚴(yán)重變形，綜合矯形時(shí)首先采取“應(yīng)力三角開(kāi)口法”，見(jiàn)圖1中的1所示，可在頂升時(shí)通過(guò)應(yīng)力集中而使頂升力有效地進(jìn)行傳遞，使頂升矯正得以順利進(jìn)行。
然后，進(jìn)行分片矯形，可利用“非字型開(kāi)口法”結(jié)合復(fù)雜罐體結(jié)構(gòu)大范圍變形矯形的特殊性，在采取“應(yīng)力三角開(kāi)口法”的同時(shí)采用分片矯形組合“非字型開(kāi)口”，如圖1中的2所示，在直筒部與錐體部連接焊縫處開(kāi)直通口，這樣，對(duì)大面積變形的混鐵車(chē)就能進(jìn)行分片矯形，爐口兩側(cè)均分成a、b、c、d、e、f(a’、b’、c’、d’、e’、f’)6塊進(jìn)行。
(4)增塑加熱由于混鐵車(chē)特大型罐體復(fù)雜變形后的矯形難度極大，考慮到矯形后可能出現(xiàn)的非完全變形復(fù)原，影響到整個(gè)矯形效果，因此，在采取特殊開(kāi)口方法的同時(shí)，對(duì)變形較大區(qū)域輔之以“增塑加熱”的特殊方法，即對(duì)混鐵車(chē)爐殼這種低合金鋼采用電加熱至其高溫蠕變溫度400～450℃并保溫，使之塑性增加，在應(yīng)力不變的情況下，仍留有應(yīng)變余地而達(dá)到可以抵消焊接收縮變形的余量。
(5)液壓頂升爐口朝上，在開(kāi)口的同時(shí)，按照?qǐng)D1及圖2所示的a～f、a′～f′區(qū)域，按圖中①～⑥的位置分別布置200噸千斤頂進(jìn)行同步液壓頂升。如圖②③④⑤考慮到焊后焊縫的收縮，使頂升位移處于“過(guò)頂”狀態(tài)。
(6)焊接和復(fù)矯在常規(guī)焊接過(guò)程中，焊縫均會(huì)出現(xiàn)收縮(主要為橫向收縮)，這種收縮將直接影響到矯形的效果。因此，焊接時(shí)采取如圖3所示的坡口形式，以外側(cè)收縮量大來(lái)克服液壓頂升的“過(guò)頂”。
焊接時(shí)先焊內(nèi)側(cè)小坡口，然后外側(cè)清根并焊接，為降低焊接應(yīng)力，在焊接時(shí)采用多層多道分段跳焊進(jìn)行焊接，分段長(zhǎng)度采取500-600mm，實(shí)施分段跳焊的焊工必須同時(shí)并同步施焊，如圖4所示，段A與C同時(shí)按箭頭方向焊接，隨后對(duì)段B與D進(jìn)行同時(shí)焊接。焊條可采用低氫型φ3.2(打底)及φ4(蓋面)的E5015焊條施焊。焊接時(shí)控制適當(dāng)?shù)暮附泳€(xiàn)能量并碾打消除層間應(yīng)力。
(7)焊后熱處理為消除焊接殘余應(yīng)力，釋放焊縫區(qū)有害氣體，改善焊縫接頭的綜合機(jī)械性能，焊后立即進(jìn)行熱處理。熱處理工藝如下

通過(guò)本發(fā)明，解決了原來(lái)混鐵車(chē)的爐殼因嚴(yán)重變形而無(wú)法進(jìn)行內(nèi)襯耐材砌筑的問(wèn)題，并且可以根據(jù)混鐵車(chē)爐殼的不同變形部位和不同的變形情況，對(duì)爐殼采取多專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持下的液壓頂升及焊接綜合矯形新技術(shù)，使多臺(tái)混鐵車(chē)恢復(fù)了爐殼正常運(yùn)行要求的技術(shù)狀態(tài)，確保了耐材砌筑和混鐵車(chē)的使用功能。
按現(xiàn)在必須矯形修復(fù)的10--15年以上使用壽命的每臺(tái)混鐵車(chē)進(jìn)行計(jì)算，每臺(tái)的矯形修復(fù)費(fèi)用為6萬(wàn)元左右，而新購(gòu)一臺(tái)混鐵車(chē)的爐殼殼體費(fèi)用約為30萬(wàn)元，則每臺(tái)可節(jié)約成本24萬(wàn)元，因此，本發(fā)明對(duì)國(guó)內(nèi)外鋼鐵企業(yè)在役混鐵車(chē)的爐殼變形后的矯形復(fù)新工作有著巨大的成本經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種爐殼變形的矯正方法，其包含下列步驟A.先對(duì)變形量超標(biāo)的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)和測(cè)量，B.對(duì)殼體進(jìn)行材質(zhì)分析，檢查材質(zhì)是否劣化，如材質(zhì)劣化，則需對(duì)劣化部位在矯形過(guò)程中進(jìn)行局部更換，然后，C.爐殼變形矯形，步驟C中包括下列步驟C1.拆除爐口板；C2.確定開(kāi)口部位針對(duì)爐體的嚴(yán)重變形部位，根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果確定開(kāi)口部位及開(kāi)口長(zhǎng)度；C3.進(jìn)行開(kāi)口以“應(yīng)力三角開(kāi)口法”，自爐口至變形終點(diǎn)處進(jìn)行開(kāi)口，并將開(kāi)口長(zhǎng)度自變形終點(diǎn)向外延伸；其后，以“非字型開(kāi)口法”，在上述“應(yīng)力三角開(kāi)口法”的開(kāi)口處上開(kāi)若干小口，以對(duì)大面積變形區(qū)域分成若干小區(qū)域，進(jìn)行分片頂升；C4.液壓頂升即在上述若干小區(qū)域分別布置千斤頂進(jìn)行頂升；C5.焊接對(duì)頂升后的裂縫處進(jìn)行焊接。
2.如權(quán)利要求1所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，步驟A中，包含將爐殼的測(cè)量面分為若干面，并在每個(gè)面上取若干點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，爐殼的直筒部分為9個(gè)面，每個(gè)面距離600mm，每個(gè)面上取12個(gè)點(diǎn)；爐殼錐體部6個(gè)面，每個(gè)面距離1249.7mm，每個(gè)面8個(gè)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，步驟C3中，所說(shuō)的以“應(yīng)力三角開(kāi)口法”進(jìn)行開(kāi)口步驟中，向外延伸的長(zhǎng)度為50mm～100mm；所說(shuō)的以“非字型開(kāi)口法”開(kāi)若干小口，進(jìn)行分片“頂升”，是指相對(duì)于爐口對(duì)稱(chēng)，在爐口兩側(cè)，各分成6片進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求4所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，步驟C4中，布置于各小區(qū)域的千斤頂同步液壓頂升，進(jìn)行頂升的位移處于“過(guò)頂狀態(tài)”。
6.如權(quán)利要求5所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，步驟C5中，還包含一復(fù)矯的步驟，即焊口以坡口的形式，利用爐殼外側(cè)收縮量比內(nèi)側(cè)收縮量大來(lái)克服步驟C4中液壓頂升的“過(guò)頂”。
7.如權(quán)利要求6所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，焊接采用“分段跳焊”的方式進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，步驟B后，還包含一熱應(yīng)力分析的步驟，即在熱交變應(yīng)力影響下，爐口處拘束應(yīng)力小，而錐體部位應(yīng)力大，在熱交變應(yīng)力及動(dòng)荷載的作用下，產(chǎn)生與步驟A結(jié)果相一致的變形。
9.如權(quán)利要求1所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，步驟C3后，C4前，還包含“增塑加熱”的步驟，即對(duì)爐殼采用電加熱至其高溫蠕變溫度400℃～450℃并保溫，使之塑性增加。
10.如權(quán)利要求1所述的爐殼變形的矯正方法，其特征在于，步驟C5后，還包含焊后熱處理步驟，以消除焊接殘余應(yīng)力，釋放焊縫區(qū)有害氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種爐殼變形的矯正方法，其包含下列步驟對(duì)變形量超標(biāo)的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)和測(cè)量；殼體材料的材質(zhì)分析及實(shí)驗(yàn)；及爐殼變形矯形；爐殼變形矯形包括拆除爐口板；確定開(kāi)口部位；進(jìn)行開(kāi)口以“應(yīng)力三角開(kāi)口法”，自爐口至變形終點(diǎn)處進(jìn)行開(kāi)口，并將開(kāi)口長(zhǎng)度自變形終向外延伸；其后，以“非字型開(kāi)口法”，在上述“應(yīng)力三角開(kāi)口法”的開(kāi)口處上開(kāi)若干小口，以對(duì)大面積變形區(qū)域分成若干小區(qū)域，進(jìn)行分片頂升；液壓頂升即在上述若干小區(qū)域分別布置千斤頂進(jìn)行頂升；焊接對(duì)頂升后的裂縫處進(jìn)行焊接。其能直接對(duì)爐殼進(jìn)行變形矯正，從而達(dá)到延長(zhǎng)殼體的使用壽命、延緩殼體的報(bào)廢、降低檢修成本、保證混鐵車(chē)安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)F27D1/00GK1502964SQ02150738
公開(kāi)日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者宋飛, 鮑戟, 姜華, 盧靜, 王智明, 徐漢良, 沈偉國(guó), 魏正黑, 張耀庭, 勵(lì)軍, 宋 飛 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司, 上海寶冶工程技術(shù)公司