朱旭甫 李書磊 劉志廣

（洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 河南洛陽471039）

1 前言

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(yùn)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(shí)現(xiàn)筒體整體加工方案；從運(yùn)輸角度出發(fā)，大型圓筒混合機(jī)筒體整體運(yùn)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(yùn)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(shí)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(yùn)輸、現(xiàn)場焊接質(zhì)量提供保障［1］。

2 筒體分段結(jié)構(gòu)

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(yùn)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

3 現(xiàn)場焊接新方法

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?，大型圓筒混合機(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。

3.1 軸向調(diào)整工具

圖2所示為筒節(jié)之間的軸向調(diào)整工具。現(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(shí)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

3.2 錯邊量調(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(shí)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

3.3 定位鋼板

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

3.4 調(diào)整工具布置方式

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(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

圖5 對接工具布置示意圖

3.5 現(xiàn)場組焊

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］。

4 結(jié)論

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(xiàng)目越來越多。同時，隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，燒結(jié)項(xiàng)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(yùn)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(yùn)輸費(fèi)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(xiàng)目中，該新方法的使用有效降低了加工及運(yùn)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。