本发明属于冶金机械设备修复、再制造等技术领域，具体而言，本发明涉及一种包罐耳轴的在线修复装置及在线修复方法。
背景技术：
在现代冶金领域，生产过程中储运钢水及铁水应用最广泛的是钢水包和铁水罐。在钢水包和铁水罐这类钢结构容器设计和制作过程中，耳轴结构是应用最为普遍的。
作为钢结构容器吊运工具的重要组成部分，耳轴对于保证生产安全有着十分重要的意义，但是在吊运过程中，耳轴长期受到剪切载荷和温度场应力变化的作用，以及受到液态熔渣侵蚀的机率较高，使得耳轴不但是整个钢结构容器最为重要，而且是最易损坏的部分。
由于耳轴的安全地位及其材质的特殊性，发生损坏的耳轴是不允许采取其他手段进行修复的，如若进行修复，容易从修复部位产生裂纹倾向，造成耳轴断裂，带来更大的安全隐患，对发生破损的耳轴，只能报废，或者换掉。为此，生产中经常遇到钢水包、铁水罐更换耳轴的操作，由于耳轴更换过程包括去除旧耳轴、镗床加工耳轴孔保证同轴等工序，以及新耳轴制作过程需经过锻压、机加工、调质、探伤等多个工序，加工成本高、生产周期长、造成在线服役包罐的数量增加，备件资金占用成本增高。
现在市场上修复包罐耳轴的方式有很多种，如申请日为2012年7月12日、申请号为201210241614.x、名称为“一种用于转炉耳轴的修复方法”的专利文件，该修复方法包括：1)拆下上轴承座，将转炉顶起，并拆卸已损坏的部分轴承及其两侧的球垫；2)装配内圈和带有注料孔的球垫；3)沿耳轴的径向调整内圈，以确保内圈定位在与耳轴同轴的位置，然后使内圈固定；4)在球垫与耳轴之间和球垫与内圈之间设置粘接剂，以封堵球垫与耳轴之间和 球垫与内圈之间的缝隙；5)通过上述注料孔向耳轴、内圈和球垫围城的空间内泵入金属修补剂，并使上述空间内填满金属修补剂；6)对上述空间内的金属修补剂进行保温，以使其固化。该专利文件提供的修复方法能够降低耳轴的修复成本。该专利文件是通过更换的方式进行修复的，而该专利文件的修复方式需要多个工序，直接导致加工成本高、生产周期长、造成在线服役包罐的数量增加，备件资金占用成本增高，也就是说，该专利文件并不能实质节约成本。
由上分析，可知现有技术的耳轴修复方式存在以下特点和缺陷：
1、更换耳轴周期长。现有技术的耳轴修复方式需要多道工序，直接增加了更换耳轴的时间。
2、整体成本高。现有技术的耳轴修复方式虽然说以节约成本为其目的，但是由于需要在线服役包罐的数量增加，所以无法达到实质节约成本的作用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种包罐耳轴的在线修复装置及在线修复方法，以解决包罐更换耳轴周期长、整体成本高等问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种包罐耳轴的在线修复装置，包括焊接装置，用于对破损的所述耳轴进行焊补填充；和超声冲击装置，用于对破损的所述耳轴的焊接填充处进行超声波处理。
在上述的包罐耳轴的在线修复装置中，优选地，所述超声冲击装置包括：超声冲击枪，用于对破损的所述耳轴的焊接填充处进行超声波处理；和控制箱，与所述超声冲击枪通过线缆相连。
在上述的包罐耳轴的在线修复装置中，优选地，所述超声冲击装置的超声冲击处理的频率为每秒2万次以上。
同时，本发明还提供一种包罐耳轴的在线修复方法，其包括以下步骤：
步骤一、采用焊接的方法，对所述耳轴出现的烧损和微裂纹进行焊补填充；
步骤二、对所述焊补填充处进行超声冲击处理，消除所述耳轴内部存在 的焊接应力。
在上述包罐耳轴的在线修复方法中，优选地，所述超声冲击处理的频率为每秒2万次以上。
在上述包罐耳轴的在线修复方法中，优选地，进行所述超声冲击处理时，还包括对焊趾部位进行超声冲击处理。
分析可知，本发明采用焊接的方法，将耳轴出现的烧损和微裂纹进行焊补填充，然后用超声冲击对焊补处进行处理，从而消除耳轴内部存在的焊接应力，并产生一种只存在压应力的金属组织，规避从耳轴内部产生裂纹的可能性，可以解决现有技术存在的更换耳轴的种种弊端，而且大大降低生产成本。整体来说，本发明充分利用了焊接技术和超声冲击技术相结合的方式来对耳轴进行在线修复，综合了焊接技术和超声冲击技术各自的优点来实现对耳轴的修复，使得修复后的耳轴不会存在焊接应力的问题，获得强度更高的金属组织，延长耳轴服役寿命。
附图说明
图1为本发明优选实施例的包罐耳轴的在线修复装置的结构示意图。
图中，1-包罐；2-耳轴；3-焊接装置；4-超声冲击装置；41-超声冲击枪；42-控制箱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
针对钢水包、铁水罐等包罐1更换耳轴2周期长，制约生产的现状，本发明提供了一种包罐耳轴的在线修复装置，其主要包括焊接装置3，用于对破损的耳轴2进行焊补填充；和超声冲击装置4，用于对破损的耳轴2的焊接填充处进行超声波处理。
具体而言，本发明提供的包罐耳轴的在线修复装置，在发现耳轴需要修复时，通过焊接装置3先对耳轴2出现的烧损和微裂纹进行焊补填充；在焊补后，在耳轴2的内部会存在焊接应力，就会导致耳轴2的内部可能产生裂纹，再通过超声冲击装置4对耳轴2的焊接填充处进行超声波处理消除耳轴 2内部存在的焊接应力，产生一种只存在压应力的金属组织，规避了从耳轴2的内部产生裂纹的可能性，获得强度更高的金属组织；这样可以获得一种高强度、高压应力作用的焊接接头结构，使耳轴2经过修复后产生裂纹发生断裂的风险趋近于零，有效延长了包罐耳轴的服役寿命，大大降低了生产成本。
在本发明中，如图1所示，超声冲击装置4包括超声冲击枪41，用于对破损的耳轴2的焊接填充处进行超声波处理；和控制箱42，与超声冲击枪41通过线缆相连。
为了能够对耳轴2的焊接填充处进行有效的超声波处理，本发明的超声冲击装置4的超声冲击处理的频率至少为每秒2万次，也就是说超声冲击枪41的超声冲击处理的频率至少为每秒2万次。
同时，本发明还提供了一种包罐耳轴的修复方法，其采用焊接的方法，对耳轴出现的烧损和微裂纹进行焊补填充，然后用超声冲击装置4对焊补填补处进行处理，消除耳轴2的内部存在的焊接应力，产生一种只存在压应力的金属组织，避免耳轴2的内部产生裂纹的可能性，同时获得强度更高的金属组织。
具体而言，发现耳轴需要修复时，采用焊接的方法，对耳轴2出现的烧损和微裂纹进行焊补填充。
对焊补处进行超声冲击处理，优选地，超声冲击处理的频率至少为每秒2万次。超声冲击处理的部位不但对焊补填充部位进行超声处理，而且对焊趾部位也进行处理超声冲击处理。
研究表明，耳轴2的内部之所以出现裂纹，是因为耳轴2的内部存在很大的内应力，拉应力是内应力的一种表现形式，当内部的拉应力大于其材料的抗拉强度时，耳轴2就会发生断裂、产生裂纹。超声冲击处理可以使金属表层产生较大的压缩塑性变形。同时，超声冲击可以改变原有的应力场，产生有益的压应力，不但消除耳轴2内部的拉应力，而且还产生一种有利于耳轴组织的压应力，改善焊接接头及结构的疲劳性能，使耳轴2发生断裂的风险大大降低。
超声冲击设备种类较多，在本发明中，进行超声冲击处理的超声冲击装置4应包括超声冲击枪41、控制电源箱42。其利用大功率的能量推动超声冲 击枪41的冲击头以每秒2万次以上的频率冲击金属物体表面，高频、高效和聚焦的大能量使金属表层产生较大的压缩塑性变形。同时，超声冲击改变原有的应力场，产生有益的压应力。高能量冲击下金属表面温度极速升高又迅速冷却，使作用区表层金属组织发生变化，冲击部位得以强化。
另外，焊趾部位近表面处常存有熔渣等缺陷，易导致疲劳裂纹提前萌生。焊补后超声冲击处理焊趾部位，使之平滑过渡，从而降低余高造成的应力集中，消除焊趾表面的缺陷。同时，使焊趾处产生较大的压缩塑性变形，从而产生一定数值的残余压缩应力，调整焊接残余应力场。并使焊趾部位材料得以强化和硬化。
可见，本发明可以多方面改善焊接接头及结构的抗疲劳性能。
分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
一、本发明提供的包罐耳轴的在线修复装置和在线修复方法对焊补后的耳轴，利用超声冲击将焊接结构的拉应力转变为压应力，能有效控制耳轴修复后裂纹的产生，延长钢结构容器的服役寿命，降低成本，提高劳动效率，对修复再制造技术发展具有重要意义，可以广泛应用于冶金设备的修复中，实用价值高。
二、本发明超声冲击处理的频率设置，可以对耳轴2的焊接填充处进行有效的超声波处理，超声冲击改变原有的应力场，产生有益的压应力。高能量冲击下金属表面温度极速升高又迅速冷却，使作用区表层金属组织发生变化，冲击部位得以强化。
三、本发明还对焊趾部位进行超声冲击处理，进一步强化了包罐耳轴的应力。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。