专利名称：一种新型结构的冶金渣罐及其制造方法
技术领域：
本发明涉及冶金领域，具体地，本发明涉及一种用于冶金铸造的新型结构的冶金 渣罐及其制造方法。
背景技术：
渣罐为用于钢铁冶炼时所用的盛钢(铁)渣的容器。迄今为止，现有渣罐基本上 为采用传统铸造工艺，用钢水铸造而成的盛钢(铁)渣的容器。由于现有技术是采用传统的铸造工艺制造，其存在问题如下一、污染环境。众所周知，铸造是机械加工领域中“最脏”的行业之一。同时，由于 渣罐的使用量很大，由渣罐的铸造带来的环境污染问题也很大。例如，钢铁冶炼所使用的渣 罐其体积大致为5. 3立方至33立方等。二、如上所述，由于铸造渣罐晶粒较一般轧制钢材粗大(因未经过热压力加工，晶 粒仍为原始状态)。铸造渣罐晶粒粗细不均勻(因冷却条件不同所致)，使得大型冶金设 备铸造不可避免地存在如缩孔、缩松、气孔、偏析、裂纹、非金属夹杂、热裂、冷裂等的各种缺 陷，严重影响其使用性能。由此也导致其使用寿命短，可焊性差，修理难度大，修理量大，维 修成本剧增。三、由于存在上述问题，再加上原材料涨价，导致目前的铸造渣罐的使用成本极 大，不利于降本增效。例如，上述各类渣罐成本已分别上升至数十万元乃至上百万元一个。四、使用过程中存在安全隐患问题。生产现场经常出现渣罐开裂，而给生产及操作 人员造成安全威胁及安全隐患。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的首先在于，提供一种新型结构的冶金渣罐。根据本发明，所述新型结构的冶金渣罐采用无卷压钢板焊接的“一步成型”工艺， 用焊接方法制造渣罐代替传统的铸造方法制造渣罐。藉此，可同时解决环保问题，提高使用 寿命，大大降低成本，较好地消除使用过程中的安全隐患。为达到上述目的，本发明的新型结构的冶金渣罐的技术方案如下一种新型结构的冶金渣罐，为一焊接而成的罐口口径大于罐底直径的用于盛放熔 融态钢渣或铁渣的罐形容器，其特征在于，所述冶金渣罐系用非卷压的宽厚板合金钢或碳 素钢作为渣罐罐壁及渣罐罐底直接焊接而成。所述非卷压包括非卷制、卷压、旋压、冲压等。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐用合 金钢板或碳素钢板的厚度在40mm至120mm的范围。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐外周 围焊接有加强筋(板)。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，在所述新型结构的冶金渣罐口 外周处焊接形成有“加强法兰圈”。所述“加强法兰圈”即为焊接、形成于罐口外周的加强筋(板)。罐体外壁增加适度交叉筋板或封闭筋板，提高高温抗变形能力。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型焊接结构冶金渣罐罐 壁倾斜角(坡度)在75度至55度的范围。渣罐的罐壁倾斜角(坡度)，即，渣罐罐壁与平行于罐底平面的夹角(α)。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐系采 用非卷压的热轧合金钢板或热轧碳素钢板作为罐壁及罐底直接焊接而成。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐倾翻 受力部采用“十字架”加强筋(板)结构。所谓“十字架”加强筋(板)结构，即罐体两耳轴 侧面各焊接一块纵向长加强筋板与一块横向加强筋板，形成状如“十字架”的加强筋(板) 结构。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐耳轴 受力区采用“三纵二横”加“盖板”加强筋(板)结构。所谓“三纵二横”加“盖板”加强筋(板)结构，即，在渣罐的耳轴受力区，焊接三 块长短不一的纵向加强筋板和二块横向加强筋板之后，再在其上外侧以盖合状，焊接一块 加强筋板。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐罐底 采用“Τ型底座”加强筋板结构。所谓“Τ型底座”结构，即，罐底采用平板状合金钢板或碳 素钢板作为所述渣罐的罐底与罐壁焊接，平板状罐底下部焊接有加强筋板，平板状罐底与 罐壁截面形状如“Τ”字形结构。根据本发明的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐耳轴 采用锻造成型。本发明的目的又在于，提供一种新型结构的冶金渣罐的制造方法。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，所述方法包括下述 步骤钢板切割_坡口加工_装配-罐体焊接_热处理-耳轴部加工及安装_成品，取合金钢或碳素钢钢板3-14块，将所述钢板焊接成罐口口径大于罐底直径、用于 盛放、倾倒熔融态钢渣或铁水渣的罐形容器。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述坡口加工阶 段，在罐壁对接、加强法兰圈、倾翻受力部、耳轴受力区纵向主筋板等的焊接采用“X”型 坡口，罐体底座底板的焊接采用“K”型坡口，其它焊接处采用单边“V”型坡口，坡口角度 35° 55°，火焰加机械方法切割。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，所述新型结构的冶 金渣罐罐壁倾斜角在75度至55度的范围，所述罐壁倾斜角为渣罐罐壁与平行于罐底平面 的夹角(α )。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊接阶 段，所述新型结构的冶金渣罐口耳轴侧倾翻受力部采用“十字架”加强筋板结构，即，在罐体 两耳轴侧各焊接一块纵向长筋板与一块横向筋板，形成状如“十字”形结构。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，所述加强筋板也可使用本发明所述切割的钢板。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊接阶 段，所述新型结构的冶金渣罐口耳轴受力区采用“三纵二横”加“盖板”的加强筋板结构，即 在耳轴受力区焊接三块长短不一的纵向筋板和二块横向筋极，再在所述纵向筋板和横向筋 板上以盖合状焊接一块加强筋板。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊接阶 段，所述新型结构的冶金渣罐罐底底座采用“T”字形结构。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊接阶 段，所述新型结构的冶金渣罐口处焊接有由加强筋板形成的“加强法兰圈”。罐体外壁增加 适度交叉筋板或封闭筋板，提高高温抗变形能力。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，作为渣罐的罐底及 罐壁的合金钢或碳素钢钢板系热轧钢板，且厚度为40mm至120mm的范围。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊接阶 段，所述渣罐罐体的焊接采用埋弧焊、手工电弧焊、气保焊或电渣焊；焊丝选用H08Mn、H08MnA、H10Mn2 或 H08Mn2Si 之一种等；或采用手工CO2气保焊打底，焊丝选用H08Mn2Si，然后进行埋弧焊或电渣焊，所述手 工电弧焊焊条选用E4303、E4315、E5015、E5015-G或J507RH之一种等。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，在所述罐体焊接阶段，焊接进行 焊前预热及层温(层间温度)控制，所述焊前预热及层温控制采用电脑温度控制仪器，以自 控电加热方法加热焊接坡口及坡口两侧150mm范围内至100°C 180°C，层间温度不低于预 热温度。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述热处理阶段， 热处理工艺曲线如下加热温度620士20°C，升温速度彡1500C /h，保温时间220-240min，降温速度 彡100 1500C /h，400°C以下空冷。根据本发明的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，所述新型结构的冶 金渣罐耳轴采用锻造成型。根据本发明的新型焊接结构冶金渣罐，取消钢板的卷压加工过程，采用新型焊接 工艺，将非卷压的热轧宽厚板焊接成罐。由此，大幅减少环境污染，由于宽厚板的晶粒粗细 均勻，几乎不存在缩孔、缩松、气孔、偏析、裂纹、非金属夹杂、热裂、冷裂等缺陷，且由于渣罐 晶粒与一般轧制钢材均勻，渣罐的可焊性和可修复性好，大大延长渣罐使用寿命。极大消除 生产现场中经常出现的铸造渣罐开裂等安全隐患，大幅降低成本。附图的简单说明
图1为本发明的新型焊接结构冶金渣罐一例外观立体图；图2为本发明的新型焊接结构冶金渣罐的罐口加强圈示意图；图3为本发明的新型焊接结构冶金渣罐的结构示意图；图4为本发明的新型结构的冶金渣罐的制造工艺流程图；图5为本发明的新型焊接结构冶金渣罐的热处理工艺曲线图；图6为本发明的新型焊接结构冶金渣罐耳轴锻件的热处理曲线。
图中，1，3_渣罐本体，由非卷压板按“一步成形法”制成、2-罐口加强圈、4-耳轴支 承座、5- “倾翻装置”或“十字架”结构、6-渣罐底座，“T型”结构取代卷压“二步成形”法 所制成的“圆弧形”结构底座、7-耳轴、8-加强小筋板、9-拼接焊缝、10-罐体纵向加强大筋 板。
具体实施例方式以下，参照附图，以具体实施例详细说明本发明的新型焊接结构的冶金渣罐及其 制造方法。实施例1(1)选材或材料选型选用碳钢或低合金钢如20g、25#、Q235、Q345(16Mn)、SM490、 SM400、SS400等3 14块。所述钢板厚度范围为40mm至120mm。(2)下料及坡口加工罐体厚板对接、包口加强法兰、倾翻受力部主板、耳轴受力 区纵向主筋板等的焊接都采用“X”型坡口，罐体底座底板坡口采用“K”型，其它采用单边 “V”坡口。坡口角度35° 55°。用火焰加机械方法(自动)切割。(3)罐体预组装。罐体采用3 14块非卷压的热轧板拼接而成。罐体耳轴下纵向 主筋板(“独板”)结构尽量避开焊缝。罐底也采用无卷压热轧板焊接而成。(4)罐体(筒体)焊接采用自动埋弧焊。焊丝用H08Mn、H08MnA、H10Mn2或 H08Mn2Si等。也可采用手工电弧焊、CO2气保焊打底，焊丝选用H08Mn2Si，然后用埋弧焊等 方法。手工电弧焊采用E4303、E4315、E5015或E5015-G或J507RH。(5)耳轴座采用“纵横交错加独板支架结构”设计。安装及焊接时应掌握“先纵后 横”，“先里后外”的原则。(6)无损检测选用JB/T4730-2005和GB/T2970-91《中厚钢板超声波检验方法》或 GB/T 6402-91。如图所示，1、3为渣罐本体，选用宽厚板合金钢或厚板碳素钢作为原材料，所述宽 厚板合金钢或厚板碳素钢3-14块。所述钢板厚度范围为40mm至120mm，用焊接方法制造而 成。2为罐口加强圈，也即罐口法兰。所述“加强法兰圈”即以加强筋(板)形式在渣 罐口外周缘处形成纵横向一体连接的加强筋条或加强筋片，以解决包口强度及变形问题， 即解决罐口高温强度，防止罐口变形。罐体外壁增加适度交叉筋板或封闭筋板，提高高温抗 变形能力。4为耳轴支承座，为受力区。采用“纵横交错加独板支架结构”设计。5为倾翻受力部。采用“十字架”加强筋(板)结构。为适用于各种工况条件下 (如倾翻车、行车等)的倾翻设备。所述“十字架”结构即为“十字”形加强筋(板)结构。6为渣罐底座。罐底(或底座)采用“T型”筋板结构。7为耳轴。渣罐耳轴与罐体采用高强螺栓连接，螺栓采用高强度内六角圆柱头螺栓 (GB/T70. 1-2000)，规格 M30 X 70，性能等级 8. 8，材料 35CrMo。8为加强筋板。加强筋包括罐口加强筋(板)、罐体倾翻加强筋(板)、耳轴受力区 加强筋(板)及底座加强筋(板)等。目的是为了增加渣罐强度与刚度、减轻重量、节省材 料、均布应力、优化受力等。
在本实施例中，材料复验及检验标准如下。 本实施例的新型焊接结构冶金渣罐制造工艺流程如图4所示。焊前预热及层温控制采用电脑温度控制仪器自控电加热方法加热焊接坡口及坡 口两侧150mm范围内到100°C 150°C，层间温度不低于预热温度。罐体主体焊缝采用埋弧 自动焊接方法或者电渣焊接方法进行焊接时，焊丝采用H10Mn2，焊剂采用SJ101。焊接要求采用手工电焊条焊接时，用直流电源，采用E5015-G(J507RH) Φ4πιπι焊 条，多层多道焊，道道清渣，焊完一道用振动枪对其进行消应力处理，并用钢丝刷刷干净防 止出现新缺陷。采用二氧化碳手工半自动方法进行角焊缝焊接时，用直流电源反极性焊接； 焊丝使用采取即开即用原则，当天开包当天用完；焊丝的验收按相关标准。热处理工艺曲线如图5所示加热温度620士20°C ；升温速度彡150°C /h ；保温 时间:220-240min ；降温速度:100_150°C /h，400°C 以下空冷。其中渣罐耳轴选用35#钢锻件，满足GB/T 699-1988《优质碳素钢技术条件》。(毛 坯、半成品)采用UT探伤，耳轴探伤符合标准GB/T6402-91要求，II级(含II级)以上合 格。锻造按JB/T5000. 8-1998《锻件通用技术条件》V组标准验收。锻件需要经过正火+回 火的方法热处理，最终达到硬度HB = 131 187。热处理曲线如图6所示。由此，分别制得本发明的其体积为5. 3立方、15立方、18立方至33立方等渣罐。根据本发明的新型焊接结构冶金渣罐，采用新型焊接工艺，将轧制的成品热轧宽 厚板焊接成罐。由此，大幅减少环境污染，由于宽厚板的晶粒粗细均勻，几乎不存在缩孔、 缩松、气孔、偏析、裂纹、非金属夹杂、热裂、冷裂等缺陷，且由于渣罐晶粒与一般轧制钢材均 勻，渣罐的可焊性和可修复性好，大大延长渣罐使用寿命。极大程度上消除生产现场中经常 出现的渣罐开裂等安全隐患，大幅降低成本。
权利要求
一种新型结构的冶金渣罐，为一焊接而成的罐口口径大于罐底直径的用于盛放熔融态钢渣或铁渣的罐形容器，其特征在于，所述冶金渣罐系用非卷压的宽厚板合金钢或碳素钢作为渣罐罐壁及渣罐罐底焊接而成。
2.如权利要求1所述的新型焊接结构冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣 罐外周面使用加强筋板。
3.如权利要求2所述的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐 口外周缘处使用加强筋板，形成“加强法兰圈”。
4.如权利要求1所述的新型结构的冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣罐 罐壁倾斜角在75度至55度的范围，所述罐壁倾斜角为渣罐罐壁与平行于罐底平面的夹角。
5.如权利要求2所述的新型焊接结构冶金渣罐，其特征在于，在罐体两耳轴侧倾翻受 力部采用“十字架”形加强筋板结构，即，罐体两耳轴侧各使用一块纵向长筋板与一块横向 筋板焊接而成，形状如“十字”形的结构。
6.如权利要求2所述的新型焊接结构冶金渣罐，其特征在于，在所述新型结构的冶金 渣罐耳轴受力区采用“三纵二横”加“盖板”的加强筋结构，即耳轴受力区由三块长短不一 的纵向筋板和二块横向筋板再加上外表面一块盖板构成组合结构。
7.如权利要求1所述的新型焊接结构冶金渣罐，其特征在于，所述新型结构的冶金渣 罐罐底采用“T型”结构。
8.一种新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤钢板切割_坡口加工_装配-罐体焊接_热处理_耳轴部加工及安装_成品，切割合金钢或碳素钢钢板3-14块，将所述钢板焊接成罐口 口径大于罐底直径、用于盛 放、倾倒熔融态钢渣或铁水渣的罐形容器。
9.如权利要求8所述的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述坡口加工阶段，在罐 壁对接、加强法兰圈、倾翻受力部、耳轴受力区纵向主筋板等的焊接采用“X”型坡口，罐体底 座底板的焊接采用“K”型坡口，其它焊接处采用单边“V”型坡口，坡口角度35° 55°。
10.如权利要求9所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，所述新型结构 的冶金渣罐罐壁倾斜角在75度至55度的范围，所述罐壁倾斜角为渣罐罐壁与平行于罐底 平面的夹角。
11.如权利要求8所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊 接阶段，所述新型结构的冶金渣罐口耳轴侧倾翻受力部采用“十字架”加强筋板结构，即，在 罐体两耳轴侧各焊接一块纵向长筋板与一块横向筋板，形成状如“十字”形结构。
12.如权利要求8所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊 接阶段，所述新型结构的冶金渣罐口耳轴受力区采用“三纵二横”加“盖板”的加强筋板结 构，即在耳轴受力区焊接三块长短不一的纵向筋板和二块横向筋板，再在所述纵向筋板和 横向筋板上以盖合状焊接一块加强筋板。
13.如权利要求8所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊 接阶段，所述新型结构的冶金渣罐罐底底座采用“T”字形结构。
14.如权利要求8所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊 接阶段，所述新型结构的冶金渣罐口处焊接有由加强筋板形成的“加强法兰圈”。
15.如权利要求8所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，作为渣罐的罐 底及罐壁的合金钢或碳素钢钢板系热轧钢板，厚度为40mm至120mm的范围。
16.如权利要求8所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述罐体焊 接阶段，所述渣罐罐体的焊接采用埋弧焊、手工电弧焊、气保焊或电渣焊等；焊丝选用 H08Mn、H08MnA、H10Mn2 或 H08Mn2Si 之一种等；或采用手工CO2气保焊打底，焊丝选用H08Mn2Si，然后进行埋弧焊或电渣焊，所述手工电 弧焊焊条选用 E4303、E4315、E5015、E5015-G 或 J507RH 之一种等。
17.如权利要求8所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，在所述罐体焊接阶段，焊接 进行焊前预热及层温控制，所述焊前预热及层温控制采用电脑温度控制仪器自控电加热方 法加热焊接坡口及坡口两侧150mm范围内到100°C 180°C，层间温度不低于预热温度。
18.如权利要求8所述的新型结构的冶金渣罐的制造方法，其特征在于，在所述热处理 阶段，所述热处理工艺曲线如下加热温度620士20°C，升温速度彡150°C /h，保温时间220-240min，降温速度 彡100 150°C /h，400°C以下空冷。
19.如权利要求8所述的新型焊接结构冶金渣罐的制造方法，其特征在于，所述新型结 构的冶金渣罐口耳轴采用锻造成型。
全文摘要
一种新型结构的冶金渣罐，为一罐口口径大于罐底直径的用于盛放熔融态钢(铁)渣的罐形容器，其特征在于，所述冶金渣罐系用非卷压的热轧宽厚板焊接而成。根据本发明的新型焊接结构冶金渣罐，采用焊接工艺将轧制的成品热轧宽厚板焊接成罐。由此，大幅减少环境污染。由于宽厚板的晶粒粗细均匀，几乎不存在缩孔、缩松、气孔、偏析、裂纹、非金属夹杂、热裂、冷裂等缺陷。另外，由于渣罐晶粒如同一般轧制钢材的均匀，因此，渣罐的可焊性和可修复性好，大大延长渣罐使用寿命。极大消除生产现场中经常出现的渣罐开裂等安全隐患，大幅降低成本。
文档编号C21B3/10GK101928794SQ20091005353
公开日2010年12月29日 申请日期2009年6月22日 优先权日2009年6月22日
发明者姚建青, 廖礼宝, 彭程 申请人:宝山钢铁股份有限公司