控制双竖井电炉摇架组对焊接偏差的方法与流程

本发明涉及冶金设备领域，尤其是一种控制双竖井电炉摇架组对焊接偏差的方法。

背景技术：

德国西马克双竖井电炉为国际先进、国内领先技术，也是国内最先进的电炉设备。电炉摇架分为上摇架和下摇架两部分，其中，下摇架为u型框架形式，外形尺寸9000*9590mm，重量53.1t，上摇架为四框形式，外形尺寸9455*9000mm，重量50.6t。由于双竖井电炉摇架的外形尺寸大，运输相对困难，上、下摇架均分段到场，现场进行组对焊接，但是摇架的相对尺寸精度要求高，组装式摇架的尺寸偏差不容易控制，而且常规的焊接也不能满足焊接的偏差控制，影响摇架的安装精度。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出一种精度高，成本低的控制双竖井电炉摇架组对焊接偏差的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种控制双竖井电炉摇架组对焊接偏差的方法，按照如下步骤进行：

a、搭建组对焊接工艺平台：地面进行平整、硬化处理，避免平台承载重量后下沉；（在平台上铺设h型钢，在h型钢上铺设25mm的厚钢板）

b、平台放样：利用钢化针在平台上划出摇架组对的定位线；

c、根据摇架外形，制作工艺支撑，工艺支撑搭设在摇架的重心位置；

d、将摇架的分段梁根据放样尺寸依次吊装摆放至工艺支撑上进行初步组对；

e、初步组对完成后，在摇架的每个组对处分别放置一个追踪器，然后在摇架中部架设激光跟踪仪进行精调；

f、精调完成后，将摇架的各分段梁焊接固定，并检查各部分尺寸，如果尺寸有变化，利用激光跟踪仪调整偏差；

g、焊接完毕，记录各部分尺寸偏差数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明现场组对焊接，解决了超大构件运输困难的问题；提高了焊接精度，降低了超大件的运输成本及超大件整体加工成本。

进一步，本发明采用如下优选方案：

平台尺寸为10m*10m。

步骤b中的定位线为摇架每段分段梁的中心线。

附图说明

图1为下摇架组对焊接的结构示意图；

图2为图1的a向视图；

图3为图1的b向视图；

图4为上摇架组对焊接的结构示意图；

图5为图4的c向视图；

图6为图4的d向视图；

图7为焊接工艺平台的结构示意图；

图8为平台放样示意图；

图9为焊接顺序示意图；

图中：工艺支撑1；下摇架2；左侧梁3；右侧梁4；端头梁5；轴孔6；激光跟踪仪7；焊口8；上摇架9；前端头梁10；后端头梁11；型钢12；厚钢板13；下摇架中心线14；左侧梁中心线15；右侧梁中心线16；端头梁中心线17；铰支座轴孔中心线18。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

上摇架9与下摇架2控制组对焊接偏差的方法步骤相同，上摇架9和下摇架2组对焊接过程中区别在于：下摇架2为左侧梁3、右侧梁4和端头梁5三段分段梁，有两个焊口8；上摇架9分为左侧梁3、右侧梁4、前端头梁10和后端头梁11四段分段梁，四个焊口8；下摇架2在焊接过程中，下摇架2左、右侧梁下方与铰支座连接的轴孔6有同轴度要求，而上摇架9没有同轴度的要求。

以下摇架2组对焊接为例，u形结构的下摇架2分成左侧梁3、右侧梁4以及端头梁5，每个分段梁的截面都为箱型，三段分段梁组对焊接需要焊接两个焊口8，箱型结构采用全熔透焊缝，ut100%。按照如下步骤进行：

a、搭建下摇架2组对焊接工艺的平台，平台进行平整、硬化处理，避免平台承载重量后下沉，在平台上铺设hw250h型钢13，型钢13成1m*1m的网格形式在平台上布置，在型钢13上铺设25mm的厚钢板14。

b、平台放样：利用钢化针在平台上划出下摇架中心线14，左侧梁中心线15，右侧梁中心线16，端头梁中心线17，铰支座轴孔中心线18等定位线。

c、根据下摇架2外形，制作工艺支撑1，工艺支撑1搭设在下摇架2的重心位置，工艺支撑1采用hw200ah型钢。

d、工艺支撑1搭设完成后，将下摇架2的三段分段梁按顺序吊放在工艺支撑1上，将下摇架2的左侧梁3的中心与平台上左侧梁中心线15对齐，右侧梁4的中心与平台上右侧梁中心线16对齐，端头梁5的中心与平台上端头梁中心线17对齐，然后通过工艺支撑1顶部的垫片、激光跟踪仪7、中心线配合使用进行初步调整下摇架2上表面平面度、铰支座轴孔6同轴度及外形尺寸，完成初步组对。

e、初步组对完成后，在下摇架2的每个组对处分别放置一个追踪器，然后在下摇架中部架设激光跟踪仪7，激光跟踪仪7的跟踪头发出的激光射到反射器上，再返回到跟踪头，当目标移动时，跟踪头调整光束方向来对准目标，同时返回光束为检测系统所吸收，用来测算下摇架2组对的空间位置，通过多次采样，由测量系统通过计算得出结果的平均值，实现被侧目标点的测量，通过测量数据现场实时调整下摇架2的垂直度、角度偏差以及平行度以及下摇架2左右测梁上与铰支座轴连接的轴孔6的同轴度，实现精调。

f、精调完成后，将下摇架2的三个分段梁焊接固定，焊接过程中实时监测焊接变形及各部分尺寸偏差的变化，实时调整影响焊接变形的焊接措施，保证焊接设备精度。

g、焊接完毕，记录各部分尺寸偏差数据。

在平台放样主要是为组对时确定工艺支撑2的安装位置，以及确定架设激光跟踪仪7的位置。

组对完毕进行焊接时，焊接采用co2气体保护焊，箱形截面的四道焊缝，采用多道焊、对称焊、分中退焊相结合的焊接措施，以减小焊接变形，保证焊后尺寸偏差。具体焊接步骤如下：

1）每条焊缝分别分三次焊接，采用多道焊。

2）由两名焊工以相同的焊接工艺参数，同时、同速焊接对称的左右两道腹板焊缝，并采用分段退焊方法。

3）有两名焊工以分中退焊的方法同时焊接箱型上下两道焊缝。

4）每层先焊接左右两侧的焊缝，然后再焊上下两侧的焊缝，直到三层焊缝全部焊接完毕为止。

如图9所示，按如下步骤焊接：

第一步：a1、b1—a2、b2—a3、b3；

第二步：c1、c2—d1、d2；

第三步：a4、b4—a5、b5—a6、b6；

第四步：c3、c4—d3、d4；

第五步：a7、b7—a8、b8—a9、b9；

第六步：c5、c6—d5、d6。

本发明在焊接过程中利用激光跟踪仪7实施监测各部分尺寸是否偏移，引导并控制焊枪定位，实时调整焊接变形的焊接措施，避免因构件位置偏差，热变形等造成的焊接缺陷，提高摇架焊接质量，使摇架达到使用要求以保证焊后设备的各部分尺寸精度。

本方法不仅适用于摇架焊接，同样适用于各种大型构件、超大型构件组对焊接时对焊接偏移的监测。本发明采用激光跟踪仪7进行监测现场组对焊接，采用数字量传递节省很多标工（样板、样件等），激光跟踪仪7轻巧、移动方便，能进行大尺寸、复杂结构摇架的焊接及安装测量，解决了超大构件运输困难、安装难度大的问题，解决了整体构件同轴度加工难度，省去了许多中间环节，减少了累计误差，提高了摇架的焊接精度。同时也降低了超大件运输成本及大件整体加工成本。

以上仅为本发明的具体实施方式，但对本发明的保护并不局限于此。所有设计本技术领域技术人员所能想到的对本技术方案技术特征提出的等效变化或替换，都包含在本发明的保护范围之内。