一种高炉风口内壁焊接装置的制作方法

本实用新型涉及冶金设备制造技术领域，尤其涉及一种高炉风口内壁焊接装置。

背景技术：

高炉风口是冶炼生铁生产中一个关键备件,高炉风口处在2000℃以上的高温炉缸内承受高温区的辐射和对流热冲击、高炉风口前端还受到1500℃左右的液态渣铁和高速循环运动的炽热物料的冲刷,高炉风口内通过900℃～1300℃的热风,同时在燃烧循环区又受到强烈的氧化作用和微量元素对风口的浸润,此外在喷吹煤粉条件下还受到煤粉的高速磨损,这些不利因素都加剧了高炉风口的破损失效。而高炉风口的破损失效导致冶炼成本增加、质量降低，甚至需要停机更换风口导致高炉生产效率下降。

目前，国内外主要采用等离子热喷涂的方法，将粉或丝状的强化材料在高温高速的射流中融化，喷涂到风口炉膛侧的内外壁上形成强化涂层。但其与基体一般只能形成机械结合，冷却过程中，因涂层与基体的热膨胀系数不同而会在两者的结合面上产生使两者分离的应力，而且随涂层厚度的增加，此应力将累积增加，最终会导致涂层与风口本体结合破坏而使两者分离，因此难以获得厚涂层。而若喷涂较薄涂层，因涂层较薄且孔隙难以避免，导致强度不足，难以承受高热煤粉的热冲刷而易损坏。高炉风口的使用寿命较短。

故针对高炉风口在生产中的实际使用情况和主要失效形式提出了在高炉风口内壁采用电弧熔覆高温耐磨合金材料的工艺方法。提出了“过渡层+表层耐磨合金”的材料结构，沿熔积方向对强化试样进行等距显微硬度测试，结果表明试样显微硬度沿熔积方向硬度呈梯度递增；磨损试验表明，在常温下表层材料结构的耐磨性远远高于紫铜；抗热震性能实验结果显示，试样的抗热震性能亦远优于等离子喷涂工艺，可见采用电弧熔覆高温耐磨合金材料的工艺方法能够有效延长高炉风口的使用寿命，但是现有电弧熔覆高温耐磨合金材料工艺应用于高炉风口内壁时安全性较差。

技术实现要素：

本实用新型实施例通过提供一种高炉风口内壁焊接装置，应用于对高炉风口内壁进行强化堆焊高温耐磨合金材料，有效解决了现有电弧熔覆高温耐磨合金材料工艺应用于高炉风口内壁时安全性较差的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种高炉风口内壁焊接装置，包括：第一固定基座，支撑套环，感应加热器，感应线圈，焊接机构；

所述焊接机构设置在待焊接高炉风口的前方，所述第一固定基座设置在所述待焊接高炉风口的下方，所述支撑套环固定在所述第一固定基座上，所述支撑套环上固定有绝缘隔热条，在所述绝缘隔热条上沿着长度方向间隔固定有多个绝缘隔热片，所述感应线圈套设在所述绝缘隔热条上，相邻所述绝缘隔热片之间为所述感应线圈的一匝，所述感应加热器与所述感应线圈连接。

优选的，所述绝缘隔热条的长度方向平行于所述支撑套环的轴线。

优选的，所述高炉风口内壁焊接装置还包括风口固定机构，所述待焊接高炉风口固定在所述风口固定机构上。

优选的，所述风口固定机构包括：转台基座，转动平台，紧固基板和风口压环；所述转动平台固定在所述转台基座的转动部，所述紧固基板固定在所述转动平台的台面上，所述风口压环套设在所述待焊接高炉风口上，所述风口压环通过固定件固定在所述紧固基板上，其中，所述转动平台的中心与所述紧固基板的中心重合。

优选的，所述转动平台的台面上设置有固定压板，所述紧固基板上开有压板卡槽，所述固定压板卡入所述压板卡槽中以固定所述紧固基板在所述转动平台的台面上。

优选的，所述风口压环套的内径小于所述待焊接高炉风口的大端的外径。

优选的，所述焊接机构包括：第二固定基座，升降驱动机构，进退驱动机构，立柱连接杆，立柱套板，立柱和焊枪夹持件；所述立柱固定在所述第二固定基座上，所述立柱连接杆滑动连接在所述立柱上，所述升降驱动机构固定在所述立柱连接杆上，所述进退驱动机构固定在所述立柱套板上，所述立柱套板连接在所述立柱连接杆上，所述焊枪夹持件固定在所述进退驱动机构上。

优选的，所述升降驱动机构包括：第一电机总成，第一联轴器，螺杆，上螺杆导套，下螺杆导套；所述上螺杆导套固定在所述立柱上，所述下螺杆导套固定在所述立柱连接杆上，所述螺杆设置在所述上螺杆导套和所述下螺杆导套内，所述第一电机总成通过所述第一联轴器连接在所述螺杆的下端。

优选的，所述进退驱动机构包括：齿条，第二联轴器，第二电机总成，齿轮；所述第二电机总成固定在所述立柱套板上，所述齿轮通过所述第二联轴器与所述第二电机总成连接，所述齿轮与所述齿条咬合，所述焊枪夹持件固定在所述齿条的一端端部。

优选的，所述焊接机构还包括：红外热像仪，红外热像仪连杆和红外热像仪基座；所述红外热像仪基座固定在所述立柱上，所述红外热像仪连杆的一端固定在所述红外热像仪基座上，所述红外热像仪连杆的另一端固定所述红外热像仪。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例提供的高炉风口内壁焊接装置：支撑套环固定在第一固定基座上，支撑套环上固定有绝缘隔热条，在绝缘隔热条上沿着长度方向间隔固定有多个绝缘隔热片，感应线圈套设在绝缘隔热条上，相邻绝缘隔热片之间为感应线圈的一匝，感应加热器与感应线圈连接。从而能够通过绝缘隔热条防止感感应线圈与待焊接高炉风口的外壁接触，能够通过绝缘隔热片确保了感应线圈的相邻线圈不相互接触，从而感应加热器加热待焊接高炉风口时能够避免引起短路事故，保证了安全对待焊接高炉风口进行加热。加热后再通过焊接机构对高炉风口的内壁强化堆焊，以有效解决了现有电弧熔覆高温耐磨合金材料工艺应用于对高炉风口时加热时安全性较差的技术问题，进而高效安全的电弧熔覆高温耐磨合金材料到高炉风口内壁，确保高炉风口的内壁良好结合了耐磨层，进而有利于提高高炉风口的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中高炉风口内壁焊接装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中感应线圈的装配图；

图3为本实用新型实施例中风口固定机构的结构示意图；

图4、图5为本实用新型实施例中焊接机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种高炉风口内壁焊接装置，应用于高炉风口内壁电弧熔覆高温耐磨合金材料等强化材料的应用场景。

参考图1和图2所示，本实用新型实施例提供的高炉风口内壁焊接装置包括第一固定基座1、支撑套环2、感应加热器3、感应线圈4和焊接机构5。

焊接机构5设置在待焊接高炉风口6的前方，第一固定基座1设置在待焊接高炉风口6的下方，支撑套环2固定在第一固定基座1上，支撑套环2上固定有绝缘隔热条7，在绝缘隔热条7上沿着长度方向间隔固定有多个绝缘隔热片8，感应线圈4套设在绝缘隔热条7外，相邻绝缘隔热片8之间为感应线圈4的一匝，感应加热器3与感应线圈4连接。

通过绝缘隔热条7能够防止感感应线圈4与待焊接高炉风口6的外壁接触，通过绝缘隔热片8确保了感应线圈4的相邻线圈不相互接触，从而通过感应加热器3加热待焊接高炉风口6时能够避免引起短路事故而引起短路事故。

在第一固定基座1上固定有一个或多个支撑套环2。在第一固定基座1上固定有一个支撑套环2的实施方式下，绝缘隔热条7的中部固定在支撑套环2上；在第一固定基座1上固定有两个支撑套环2的实施方式下分别为：前支撑套环和后支撑套环，绝缘隔热条7的一端端部固定在前支撑套环上，绝缘隔热条7的另一端端部固定在前支撑套环上。在第一固定底座1上固定有三个支撑套环2的实施方式下分别为：前支撑套环、中支撑套环、后支撑套环。绝缘隔热条7的一端端部固定在前支撑套环上，绝缘隔热条7的另一端端部固定在后支撑套环上，绝缘隔热条7的中部固定在中支撑套环上。

支撑套环2的形状为圆环形或正多边形，比如可以为正三角形、正方形、正五边形，绝缘隔热条7的长度方向平行于支撑套环2的轴线。

支撑套环2上开有隔热条安装孔，绝缘隔热条7安装在支撑套环2上所开隔热条安装孔内，绝缘隔热条7沿着长度方向间隔开有多个矩形插槽，绝缘隔热片8插入到矩形插槽内，从而绝缘隔热片8固定到绝缘隔热条7上。当然在具体实施过程中，绝缘隔热条7还可以通过固定件固定在支撑套环2，绝缘隔热片8还可以通过固定件固定在绝缘隔热条7上。

绝缘隔热条7和绝缘隔热片8为绝缘电木片、陶瓷纤维等耐高温绝缘隔热材料。感应加热器3为高频感应加热器。

进一步的，参考图1所示，本实用新型实施例提供的高炉风口内壁焊接装置还包括风口固定机构。风口固定机构设置待焊接高炉风口6的后方，待焊接高炉风口6固定在风口固定机构上。

结合参考图3所示，风口固定机构包括转台基座9、转动平台10、紧固基板11和风口压环12。其中，转动基座9包括基座本体9-1和设置基座本体9-1上的转动部9-2，转动部9-2为竖直转动方向。转动平台10固定在转动部9-2上，紧固基板11固定在转动平台10的台面上。

风口压环12的内径小于待焊接高炉风口6的大端的外径，风口压环12套设在待焊接高炉风口6上，待焊接高炉风口6的大端对着紧固基板11，风口压环12通过固定件固定在紧固基板11上，从而能够将待焊接高炉风口6压在紧固基板11上。转动平台10的中心与紧固基板11的中心重合，从而能将待焊接高炉风6拉紧固定在转动平台10的中心，只会随转动平台10的转动而不会改变位置。

具体的，转动平台10的台面上设置有固定压板13，固定压板13卡入紧固基板11上所开的压板卡槽中，从而固定紧固基板11在转动平台10的台面上。紧固基板11上开有内孔，待焊接高炉风口6的大端设置于紧固基板11上所开内孔中。比如，转动平台10为圆盘形平台，则圆盘形平台的圆心位置固定在转动部9-2上，紧固基板11为与圆盘形平台同圆心设置的圆环基板。在圆盘形平台的圆周方向均匀布置有多个固定压板13。在圆环基板上沿着圆周方向对应的开有多个压板卡槽，转动平台10的中心与紧固基板11的中心重合放置并将固定压板13卡入对应压板卡槽内，从而固定紧固基板11在转动平台10的台面上。具体的，圆环基板的内孔与待焊接高炉风口6的大端间歇配合或过渡配合，从而待焊接高炉风口6定位在圆环基板的内孔内。

具体的，固定件为紧固螺栓，在紧固基板11上沿圆周方向均匀开有多个螺纹孔，在风口压环12对应开有多个通孔，在紧固基板11上所开螺纹孔上分别旋紧一个紧固螺栓，待焊接高炉风口6的大端设置于紧固基板11的内孔后，风口压环12沿着待焊接高炉风口6的外壁套设在待焊接高炉风口6上，同时在风口压环12上所开的通孔对应套在紧固螺栓上，在紧固螺栓上旋紧螺母固定。

参考图4和图5所示，焊接机构5包括：升降驱动机构、进退驱动机构、第二固定基座14、立柱连接杆15、立柱套板16、立柱17和焊枪夹持件18。其中，立柱17竖直固定在第二固定基座14上，立柱连接杆15滑动连接在立柱17上，升降驱动机构固定在立柱连接杆15上，进退驱动机构固定在立柱套板16上，立柱套板16连接在立柱连接杆15上。焊枪夹持件18固定在进退驱动机构17上。从而通过上述焊接机构5的升降驱动机构能够驱动立柱连接杆15沿着立柱升降运动；通过上述焊接机构5的进退驱动机构能够驱动焊枪夹持件18水平进退运动，因此焊枪夹持件18上的夹持焊枪32可完成升降运动和进退运动，满足焊接待焊接高炉风口6内壁的运动需求。

具体的，升降驱动机构，包括：第一电机总成19，第一联轴器20，螺杆21，上螺杆导套22和下螺杆导套23。上螺杆导套22固定在立柱17上，下螺杆导套23固定在立柱连接杆15上，螺杆21设置在上螺杆导套22和下螺杆导套23内，第一电机总成19通过第一联轴器20连接在螺杆21的下端。从而通过螺杆21的导向作用下，通过第一电机总成19驱动立柱连接杆15上固定的立柱套板16及立柱套板16上固定的进退驱动机构和焊枪夹持件18沿立柱17升降。

具体的，进退驱动机构包括：齿条24，第二联轴器25，第二电机总成26和齿轮27。第二电机总成26固定在立柱套板16上，齿轮27通过第二联轴器25与第二电机总成26连接，齿轮27与齿条24咬合，焊枪夹持件18连接在齿条24的一端端部。通过第二电机总成26驱动齿轮27与齿条24结构的运动、焊枪夹持件18上夹持的焊枪32可随齿条24一起进退运动。

在立柱套板16上还固定有齿条运动轨道28，齿条24沿着齿条运动轨道28进行运动。

第二电机总成26为伺服电机与减速箱的集成，或为变频电机与变频器的集成；同样的，第一电机总成19为伺服电机与减速箱的集成，或为变频电机与变频器的集成。

进一步的，焊接机构5还包括：红外热像仪29，红外热像仪连杆30和红外热像仪基座31。红外热像仪基座31固定在立柱17上，红外热像仪连杆30的一端固定在红外热像仪基座31上，红外热像仪连杆30的另一端固定红外热像仪29。

具体的，红外热像仪连杆30包括多根连接杆依次连接并锁紧，首端的连接杆固定在红外热像仪基座31上，红外热像仪29固定在末端的连接杆上，从而能够可通过转动各连接杆实现调整红外热像仪29的姿态，保证红外热像仪29能清晰地拍摄到待焊接高炉风口6的整体温度情况。

下面，对本实用新型实施例提供的高炉风口内壁焊接装置的装配步骤及应用过程进行举例说明：

装配步骤包括：

步骤一、调整转台基座9使得转动平台10的台面处于水平面，并将紧固基板11放置在转动平台10的台面上，使紧固基板11的中心与转动平台10的中心重合。

步骤二、通过固定压板13将紧固基板11固定在转台平台3上。

步骤三、将待焊接高炉风口5的大端朝下，竖直放置在紧固基板11的内孔内，同时将紧固螺栓旋紧在紧固基板11的沿圆周方向均匀分布的螺纹孔中。

步骤四、将风口压环12沿着待焊接高炉风口6的侧壁套入到紧固螺栓上后用螺母紧固，从而将风口压环12与紧固基板11牢牢锁紧的同时也将待焊接高炉风口6固定在转台平台10上，调整转台基座9的转动部9-2以调整转动平台10的台面处于竖直面。

步骤四、启动感应加热装置3对待焊接高炉风口6进行加热操作到600℃。

应用过程包括如下步骤：通过PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制焊接机构5运动，使得焊枪32的头部位于待焊接高炉风口6的内壁前段往里200mm处的焊接起始位置；接着按从里到外的焊接方向进行待焊接高炉风口6内壁的强化堆焊过程，其中：每焊完一道，转动平台10沿顺时针方向转动一个固定角度，继续进行下一道焊接，直到完成对待焊接高炉风口6内壁的堆焊强化过程。

通过上述本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例提供的高炉风口内壁焊接装置：支撑套环固定在第一固定基座上，支撑套环上固定有绝缘隔热条，在绝缘隔热条上沿着长度方向间隔固定有多个绝缘隔热片，感应线圈套设在绝缘隔热条上，相邻绝缘隔热片之间为感应线圈的一匝，感应加热器与感应线圈连接。从而能够通过绝缘隔热条防止感感应线圈与待焊接高炉风口的外壁接触，能够通过绝缘隔热片确保了感应线圈的相邻线圈不相互接触，从而感应加热器加热待焊接高炉风口时能够避免引起短路事故，保证了安全对待焊接高炉风口进行加热。加热后再通过焊接机构对高炉风口的内壁强化堆焊，以有效解决了现有电弧熔覆高温耐磨合金材料工艺应用于对高炉风口时加热时安全性较差的技术问题，进而高效安全的电弧熔覆高温耐磨合金材料到高炉风口内壁，确保高炉风口的内壁良好结合了耐磨层，进而有利于提高高炉风口的使用寿命。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。