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大型圆筒混合机简体制造工艺设计分析与论证
发布时间：2013-03-30 08:43 来源：未知
1．前言
圆筒混合机，是现代烧结厂占统治地位的大型混合设备，它通过混匀、润湿、制粒为烧结系统提供成分均匀、水份适宜、透气性良好的混合料，其运行工况极大程度上决定着烧结矿的产量和质量。作为该设备的主体一混合机筒体，承受着运行过程中混合料抛落、滚落连续冲击负荷，其制造质量不仅直接关系整台设备的工作质量和使用寿命，且为确保烧结系统顺利运行起着重要作用。因此，对于大型简体的制造必须结合生产实际，从设计工艺方案、制定可靠技术措施，直到实施严格的技术施工和质量监控各个环节，构建起全面制造质量保证体系。
2．结构特征和技术关键
简体是整台混合机中最重要、最关键的部件。这种单重以百吨计、最大简体内径组达5.lm、最大筒体长度达30m要求具有足够刚性的庞大筒体，是由等内径不同壁厚的多段筒节粗焊一体的结构。诸筒节的园度、同轴度精度是关系运转负加载荷和运行平稳性的最基本技术条件。安装大齿圈筒节的齿圈架法兰定位基面的径向圆跳动和端面全跳动保证着传动齿轮副有较高的啮合精度。特别是承托简体、大齿圈、筒体内衬板附件等整套装置重量以及混合料动态冲击负荷滚圈的圆度、同轴度精度更是确�；旌匣轿仍诵械幕�。这些为追求设备运行平稳性设计的技术条件，构成了制造过程中确保产品质量的工艺技术关键。而为确保简体强度和使用寿命，避免简体焊缝的内部缺陷和完全充分消除焊接应力，同样是制造过程中应予特别关注的工艺技术环节。
3．分段组合工艺
简体是由壁厚280mm．320mm两段锻造滚圈和55mm．65mm、40mm．45mm、30mm。36mm、22mm一24mm厚不等的多段等内径筒节拼焊构成的组合体结构。正是基于这种组合结构的特征，决定了它的分段制造、焊接组合、最终精整加工的总体工艺方案（图1）。
(1)筒节焊接工艺措施
筒节拼焊施工质量对于筒体强度、使用寿命和总体精度具有直接相关的重要性，因此采取如下严格的焊接工艺措施。
①在尽量减少焊接应力变形和确保焊接质量的前提下，综合考虑省工，省料的原则，针对筒节不同厚度和对接结构采取相应的焊缝型式（图1）。
②根据施工的具体条件实施焊前预热处理（表1），预热方法：采用远红外线加热器或履带式加热器。
③板厚a> 30mm的筒节实施消除应力回火处理。
④焊缝超声波探伤检查，符合GB11345 - 89BⅡ级。
焊前预热处理条件 （表1）
钢板厚度a(mm) 施工环境温度(℃) 预热温度(℃)
8<24<-5
25<8≤40 <100~150
8> 40任何温度下
(2)滚圈筒节制造工艺
滚圈筒节是滚圈段和两侧滚圈延伸段的焊接结构（图1）中的A、B段。由于滚圈是简体中受力最大的部位，又是整体稳定运转的依托基准，所以滚圈筒节的制造精度应备加关注，其制造工艺要点如下：
①滚圈段制造采用正火处理HB：143·190锻压成形坯料，在立式车床上进行加工。除距滚圈两端各30mm中间部位的外缘表面予留精加工余量外全部精加工到位。
②滚圈延伸段制造16Mn厚钢板在80～120℃预热条件下卷压成形，焊纵焊缝成形。修平焊缝不高于1.0mm，超声波探伤检验合格后，借助模具校形控制圆度在2.0mm以内。按（图2）位置点焊中心保持架，上立车加工两端面和焊缝坡口。
③滚圈筒节拼接以滚圈段两端30mm已加工好的延长段为基准对中两滚圈延伸段，沿焊口圆周8等分点焊定位块，先焊好两端的一侧焊缝。拆除定位块并修磨焊缝，探伤检验合格后焊接另一侧。再作焊缝修磨、探伤，进行消除应力回火处理。
④滚圈筒节精加工拼焊完成的筒节在立车上通过调整千斤顶、垫片和卡盘卡爪装卡定位，控制滚圈径向和轴向定位偏差在O.lmm以内，精加工滚圈部位及筒节一侧端面焊缝坡口，并同时加工好激光孔板安装定位孔q)250h6 Ra3.2，划平∮300定位基面。用同样方法调个加工另一端的各个部位。
(3)筒节制造工艺
简体的中部筒身和两端进、排矿筒节都是板材拼焊结构。各筒节段原则上应整体组焊后进行加工，这样既利于简体的同轴度精度又利于减轻焊接施工难度。但是，超长的中部筒身远远超过现时大型机床的加工范围，实际上整体制造是不可能的，故支解成三大段分别加工再拼焊组合。各筒节施工遵行以下要点：
①卷压拼焊成形板材机械切割下料，控制展开全长直线性偏差≤2,mm。卷压成形（当环境温度<10℃时采取预热措施）焊纵缝成圆筒体，修平焊缝高度小于l.Omm，超声波探伤检查合格后进行消除应力处理。上滚床找圆，用样板检查圆筒曲率，找圆直径差≤2mm，点焊中心保持架。
②端面坡口和定位孔加工在立车上加工时，先用千分表找正筒节的装卡定位：筒节径向偏差≤0.5mm，简体母线垂直偏差≤0,2mm，以保证激光孔法兰的对中和筒节端面对于筒节轴线的垂直度。车削端面坡口，中心保持架西250n6 Ra3.2定位孔，划平∮300的定位端面。调个用同样方法找正，加工另一端各部位。
(4)简体整合制造工艺
简体由五大段筒节，在专用托辊工装上拼焊组合，靠驱动装置带动的主动托辊的摩擦力旋转实施连续埋弧自动焊接。（图2）
①托辊工装精度调整
托辊工装作为简体组合的工作母机是简体对接的基础，各工作托辊的位置精度对简体的组合精度的影响至关重要，在施工前必须精心调校符合下列要求（表2）。
②简体整合拼接工艺
（图2）中部筒节组合体C与两头滚圈筒节A、B拼焊质量至关重要，因为它对于整个混合机设备的制造精度具有代表性的标志意义，又直接关系设备的使用寿命，所以拼焊过程应予特别关注，严把质量关。首先，把两滚圈筒节A、B分别吊至两组工装托辊上，应用激光检测仪检测使激光束完全通过两滚圈节各中心保持架上的激光孔，确保两滚圈筒节同轴度的精确定位。吊装中部筒节组合体C到可调托辊上，用油压千斤顶调整支撑筒节托辊支架对正两端焊缝坡口，用“工艺背板”固定并采用正反丝扣的办法进一步精心调整，应用激光检测仪检测三段筒节中心保持架激光孔的同轴度，合格后在筒体内点焊固定各段筒节。遵照拼焊工艺规范焊接外侧环缝，修平焊缝表面做超声波检查。检查合格后内表面用电弧气刨清根，焊接内表面环缝，再修磨焊缝表面，再做焊缝超声波检查，最后进行焊缝消除应力处理。按照同样的拼焊工序工艺规范要求焊接两端进、排矿筒节完成简体的整体拼接。在整个拼焊施工过程中应严密监视拼焊筒节间的同轴度，产生偏离即刻校正，以确保筒体拼接精度要求。
③齿圈架法兰精整加工
圆筒混合机的运行和动力，最后经由传动系统的主动齿轮和安装在简体上的大齿圈传递驱动简体旋转。齿轮圈的啮合精度关系齿轮副的使用寿命和混合机运行的平稳性。齿轮圈安装在筒体上的齿圈架法兰上，所以齿圈安装基准面精度成为加工的重点。齿圈架法兰在筒节加工时留有精整加工余量，精整加工是在筒体整体拼焊完成后在工装托辊上进行。法兰的旋转靠主动托辊与简体滚圈间摩擦力传动。采用“蚂蚁啃骨头”的办法，由积木式搭拼的切削机构最后完成大齿圈的安装定位基准表面的精整加工，这样的简易办法既解决了没有大型加工设备问题又保证了产品的制造精度。
(5)分段组合工艺实施效果
遵照上述工艺制造混合机简体整体制造精度完全符合设计技术要求。简体制造精度以∮5100×24500规格筒体为代表，表3示出了混合机产品筒体出厂时，经设计院、用户和我公司检查人员联合检测的最终数据结果。
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