一种转炉托圈耳轴块焊接工艺的制作方法

本发明涉及一种转炉托圈耳轴块的焊接工艺，属于转炉托圈制作方法技术领域。

背景技术：

转炉托圈是转炉的重要部件，托圈由两件扇形段和两件耳轴块组成，扇形段为焊接结构，耳轴块为锻焊结构，扇形段和耳轴块通过四个接口阻焊成托圈，托圈由上下盖板和内外板焊接组成。托圈制作的难点是保证两个耳轴的同轴度，这需要通过焊接工艺来实现。

在焊接过程中，首先要防止焊接变形。由于托圈形状及尺寸限制，无法采用整体加工来保证两耳轴的同轴度，只能在两耳轴块精加工后，通过控制扇形段和耳轴块对接的多条焊缝的焊接变形来保证托圈焊接后两耳轴块的同轴度小于或等于1mm。其次要考虑焊接应力。托圈结构复杂，上下盖板和腹板的厚度大，对接缝的填充量大，焊接变形规律难以确定，而且托圈焊接后也无法进行整体消除应力处理。因此，托圈和耳轴块焊接时，通过制定合理的焊接工艺，有效地降低焊接应力，控制焊接变形是制造托圈的关键。

目前，托圈中耳轴块的结构为箱型机构，耳轴块的生产需要将耳轴与内外侧板以及上下盖板以及箱体内的加强筋板进行整体焊接。传统制作工艺方法为耳轴粗加工后，将耳轴与内外侧板、上下盖板以及腔体内的拉筋整体装配后进行整体焊接。由于此结构为箱型结构，焊接过程中注意热输入后，基本上不会发生太大的变形，较为容易生产。焊接结束后进行整体退火，退火结束后按照服图中耳轴上的加工精度要求进行加工，达到图纸要求。传统工艺的目的主要是通过加工保证最终工件的尺寸公差，符合图纸要求，降低了焊接过程的难度，但是生产周期较长。首先耳轴由锻造车间转入加工车间进行粗加工，后转入焊接车间，焊接车间工作完成后转入热处理车间，热处理工作结束后在转回加工车间，加工车间结束后还需要转回焊接车间进行托圈整体试装配，流程非常长，转运次数非常多，浪费非常多的时间和成本。随着生产的发展，目前的这种生产方案远远不能满足市场的需求，十分有必要改变目前的传统制作工艺，采取新的工艺和方法制作托圈。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉托圈耳轴块焊接工艺，这种焊接工艺可以有效地控制焊接应力和焊接变形，保证耳轴块的质量，使最终焊后耳轴块的尺寸和耳轴表面的公差达到图纸上的相关要求，解决目前采用传统工艺造成的转炉托圈生产周期长、制造成本高的问题，满足市场的需要，提高企业的产品竞争力。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种转炉托圈耳轴块焊接工艺，工艺路线是耳轴锻造→精加工→焊接，耳轴在锻造车间结束后，由锻造车间转入加工车间进行最终加工，直接达到耳轴块图纸上的公差要求，做好防护后，转入焊接车间，焊接车间先将耳轴与内外侧板进行装配、焊接--再将盖板和箱体内筋板进行装配、焊接--最后进行退火--最终进行整体试装，经过两次转运即可完成；

在焊接和退火过程中的相关步骤为：

a.耳轴块的内侧板、外侧板取型时要注意尺寸公差及平面度，不能出现扭曲；

b.耳轴块的内侧板、外侧板与耳轴焊接前预热温度必须严格控制在150-200℃范围内，焊接过程全程监控工件温度，防止产生冷裂纹；

c.耳轴块的内侧板、外侧板与耳轴焊接时要严格按照工艺要求执行，必须进行多次翻转，控制焊接变形；

d.焊后采用履带加热器进行退火，采取加热工装并做好保温措施；

e.整个生产过程保温措施为必须要严格把控；

f.退火结束后，按照图纸要求进行探伤检查。

上述转炉托圈耳轴块焊接工艺，所述步骤c中焊接翻转方法如下：

第一步，先焊接内侧板的上焊缝，两名焊工同时采用对称焊接的方式，焊接坡口深度的一半，约20mm，之后翻转180°；

第二步，焊接外侧板的下焊缝，也是两名焊工同时对称焊接，将外侧板的下焊缝焊满，再次翻转180°，焊接时，用加热管对内侧板的下焊缝进行持续加热；

第三步，焊接内侧板的上焊缝，两名焊工同时对称焊接、焊满，再将外侧板的上焊缝气刨清根，焊接时，用加热管对外侧板的上焊缝进行持续加热；

第四步，气刨清根后，两名焊工同时对称焊接外侧板的上焊缝，焊满，再次翻转180°，焊接时，用加热管对内侧板的上焊缝进行持续加热；

第五步，翻转后，先对内侧板的下焊缝进行气刨清根，然后两名焊工同时对称焊接外侧板的上焊缝，焊满，焊接时，用加热管对外侧板的上焊缝进行持续加热；

在上述焊接过程中，铆工需用红外线设备对耳轴垂直度进行监控，发现垂直度变形超过2mm时，告之焊工调整焊接位置，将垂直度调整回来。

本发明的有益效果是：

本发明在耳轴块制作时改变了先焊接-退火-精加工的工艺，改为精加工-焊接-退火的工艺，焊接时采用多次翻转和交替焊接方法，退火采用履带加热器和加热管，按此工艺制作，可以节约35天制作周期，同时能够节约加工成本将近8万元。

本发明是转炉托圈耳轴块制作工艺的首创，突破了传统的工艺流程，并采取了独特的焊接方法，有效地降低焊接应力和控制焊接变形，保证两个耳轴块的焊接质量，同时不用进入退火炉即可完成焊接后的退火。本发明的焊接工艺可以解决目前采用传统工艺造成的转炉托圈生产周期长、制造成本高的问题，满足了市场的需要，提高了企业的产品竞争力。

附图说明

图1是本发明耳轴焊接内侧板和外侧板的示意图。

图中标记如下：内侧板的上焊缝1、外侧板的下焊缝2、外侧板的上焊缝3、内侧板的下焊缝4、耳轴5、内侧板6、外侧板7。

具体实施方式

本发明的焊接工艺的主要作用是将耳轴块的最终精度保证由焊后加工改变为由焊接过程进行控制，通过在焊接过程中采取调整焊接位置、焊接先后顺序等等措施，达到保证产品质量的目的。比较传统工艺耳轴锻造→粗加工→焊接→退火→精加工→焊接试装的工艺路线，减少了三次转运，从而大大降低了生产周期和制作成本。

本发明的耳轴块由耳轴5和内侧板6、外侧板7通过焊接组成，焊接前对耳轴5与内侧板6、外侧板7的连接处打坡口，在耳轴5与内侧板6、外侧板7的板面连接处的两侧分别有v型坡口。

本发明的耳轴5在焊接内侧板6、外侧板7前进行精加工，焊接前注意以下事项：

第一，耳轴5精加工结束后表面要用钙塑板进行防护，防止表面划伤、磕伤。

第二，耳轴5加工时要注意坡口尺寸满足图纸公差，以免无法进行装配。

本发明在耳轴5与内侧板6、外侧板7焊接和退火过程中的相关步骤为：

a.内侧板6、外侧板7曲型时要注意尺寸公差及平面度，不能出现扭曲。

b.内侧板6、外侧板7与耳轴5焊接前预热温度必须严格控制在150-200℃范围内，焊接过程全程监控工件温度，防止产生冷裂纹。

c.耳轴块的内侧板（6）、外侧板（7）与耳轴（5）焊接时要严格按照下方焊接翻转过程的工艺步骤严格要求执行，必须进行3-5次翻转，控制焊接变形；

d.焊后采用履带加热器进行退火，采取加热工装并做好保温措施。

e.整个生产过程保温措施为必须要严格把控。

f.退火结束后，按照图纸要求进行探伤检查。

在上述步骤c中焊接翻转方法如下：

第一步，先焊接内侧板的上焊缝1，两名焊工同时采用对称焊接的方式，焊接坡口深度的一半，约20mm，之后翻转180°；

第二步，焊接外侧板的下焊缝2，也是两名焊工同时对称焊接，将外侧板的下焊缝2焊满，再次翻转180°，焊接时，用加热管对内侧板的下焊缝4进行持续加热；

第三步，焊接内侧板的上焊缝1，两名焊工同时对称焊接、焊满，再将外侧板的上焊缝3气刨清根，焊接时，用加热管对外侧板的上焊缝3进行持续加热；

第四步，气刨清根后，两名焊工同时对称焊接外侧板的上焊缝3，焊满，再次翻转180°，焊接时，用加热管对内侧板的上焊缝1进行持续加热；

第五步，翻转后，先对内侧板的下焊缝4进行气刨清根，然后两名焊工同时对称焊接外侧板的上焊缝3，焊满，焊接时，用加热管对外侧板的上焊缝3进行持续加热；

在上述焊接过程中，铆工需用红外线设备对耳轴5的垂直度进行监控，发现垂直度变形超过2mm时，告之焊工调整焊接位置，将垂直度调整回来。

本发明在焊接是的图纸及技术协议要求：

第一，坡口加工完成后，周围40mm区域内进行mt探伤，检查执行标准jb4730.4-2005，等级ⅰ级合格。

第二，焊前预热150-200℃。

第三，焊接结束后焊缝及两侧40mm区域做mt探伤，检查执行标准jb4730.4-2005,等级i级合格。

第四，焊后100%ut探伤，执行jb/t4730.3-2005标准，检验等级b级，焊缝质量评定等级不低于i级。

本工艺的发明，解决了托圈加工的工期长，成本高的问题。新工艺路线为:耳轴锻造→加工（调质）→焊接（退火），退火采用履带加热器和加热管。新的技术方案完全是改变了传统工艺的工艺方法，托圈的耳轴直接进行精加工，依据耳轴块详解结构的特点，通过焊接顺序、焊接过程的控制，使工件最终符合图纸要求，满足客户需求。同时按此工艺制作，可以节约25-45天制作周期（与产品大小有关），同时能够节约加工成本将近5-10万元（与产品大小有关），大大提升了企业的转炉市场竞争力。