淺談300T托圈對接坡口加工方案

摘 要：本文主要講述300噸托圈的四大件對接坡口的加工方法，通過數據采樣，確定相關部件的坡口加工尺寸，來保證四大件的裝配尺寸要求，為后期的現場焊接、質量保證創造有利條件。

關鍵詞：300噸托圈；對接坡口；數據采樣

1.概述

四鋼軋300噸轉爐托圈是煉鋼設備的核心承載部件，由出鋼側扇形體、加料側扇形體、驅動端耳軸塊（含長耳軸）、游動端耳軸塊（含短耳軸）四大件構成，扇形體為全焊接結構，耳軸塊為鍛焊結構，除耳軸為25CrNiMoV鍛件外，其余均由δ80厚鋼板（材質16MnR，）及δ130特厚板（材質為16MnR和 Z向板）焊接而成，外徑Φ10900mm，高度2700mm，軸端最大長度16118mm，重量約265噸。

2.制造難度分析

2.1.300噸托圈屬特大型結構件，如果在焊接后完全按照設計尺寸進行對接坡口加工，則將無法滿足下述的設計尺寸要求，造成焊接坡口的錯位較大，影響焊接質量，同時也不能保證托圈的整體質量要求，帶來重大的質量隱患。

300噸托圈的四大件裝配后的設計尺寸要求：

2.1.1.同軸度 耳軸同軸度為≤1mm。

2.1.2.軸承中心距尺寸 12600±1.5mm。

2.1.3.托圈內圓尺寸偏差

對組裝后弧型段內側及兩耳軸塊內側16處半徑（8處直徑）進行檢查，公差范圍+15mm～-8mm。

2.1.4.四大件對接鋼板錯邊量 錯邊量≤4mm。

2.1.5.垂直度與高度偏差

高度公差±3mm、垂直度≤4mm。

在托圈的四大件分別焊接后，采用配加工方法，利用相關件的預留加工余量，來彌補焊接變形的造成的部件尺寸偏差，保證裝配后的相關尺寸要求。

3.坡口加工方案

為了保證設計尺寸要求，我們對四大件采用部件數據采樣、數據比對、確定相應部件加工尺寸的方法，其制造方案工藝流程如下：

焊工藝塊（扇形體）→數據采樣（四大件實際尺寸、扇形體工藝基準面加工）→對接坡口尺寸位置（電腦繪圖、模擬、確定最佳尺寸）→數控加工（坡口、耳軸塊高度）→ 預組裝（裝配平臺）→耳軸塊組裝（同軸度、軸承中心距）→扇形體組裝→終檢。

對于扇形體與耳軸塊的高度方向尺寸，利用耳軸塊蓋板的預留加工量來彌補扇形體的實際高度，保證扇形體與耳軸塊蓋板的高度尺寸和坡口的一致性。

對于扇形體與耳軸塊的內徑方向尺寸，利用扇形體的圍板的工藝加長部分和耳軸塊圍板的減薄部分來彌補圍板的尺寸偏差，保證扇形體與耳軸塊圍板的內徑尺寸和坡口的一致性。

3.1.焊工藝塊

在扇形體（出鋼側扇形體、加料側扇形體）上蓋板上焊接（間斷焊）輔助工藝塊（3件、規格400x400x30、材料：Q235-A），目的：為裝配提供精基準。

3.2.數據采樣

3.2.1.扇形體（出鋼側扇形體、加料側扇形體）

3.2.1.1.將下蓋板（此面包含Z向板）向下，置于數控龍門銑工作臺上；

3.2.1.2.校正和坐標系

3.2.1.2.1.校正蓋板平面度、蓋板與圍板的垂直度

優先保證下蓋板的平面度（下蓋板與托圈的連接裝置焊接，將爐殼與托圈連在一起）。垂直度測量，沿高度方向，測量點間隔約450mm左右。

3.2.1.2.2.根據內圓R4550尺寸（半徑偏差-4～7.5mm）（R1～R9檢測點）和扇形體高度，確定扇形體的坐標系（Z向坐標原點在扇形體高度一半上，坐標原點為托圈（扇形體）圓心）；

3.3.工藝基準面加工

3.3.1.根據坐標系位置，加工上蓋板上的工藝塊平面，要求平面度≤0.2mm、同時記錄尺寸L1值（要求2件扇形體L1值差小于0.1mm）；

3.3.2.在上蓋板的工藝加長部分加工L2、L3工藝基準尺寸面并記錄尺寸值，以便于后期加工所需的校正。

3.4.數據采樣

3.4.1.利用機床，在上、下蓋板上劃1420尺寸位置線，在內、外側鋼板上劃1700尺寸位置線；

3.4.2.測量扇形體上1420、1700尺寸位置的坐標值（包括上下蓋板內側面的坐標值），要求蓋板和圍板測量點之間間距不大于300mm，并做好相應標識；

3.4.3.將1420、1700尺寸位置線分別前后移動30mm（考慮到鋼板較厚，故此60mm范圍內的鋼板表面坐標變化，可以簡略為線性變化。），再分別測量并記錄對應的坐標值。

3.4.4.測量并記錄R1～R9點的半徑實際尺寸最大值和最小值，并且做好相應標識；

3.4.5.測量上下蓋板面的Z坐標實際值和280mm長的切線段的坐標值。

3.5.坡口尺寸位置坐標

確定對接坡口位置坐標的原則：

3.5.1.保證托圈四大件裝配后設計尺寸；

3.5.2.利用耳軸塊的上下蓋板的預留加工余量，彌補扇形體的蓋板之間高度尺寸誤差；

3.5.3.利用耳軸塊的內外圍板的坡口減薄部分余量，彌補扇形體的內外圍板的內徑尺寸誤差；

3.5.4.對接位置尺寸1420、1700可以在一定范圍內作相應修改。

根據所測量的四大件的采樣數據，利用電腦繪制實際輪廓線、模擬、確定扇形體和耳軸塊的對接坡口界面的最佳位置坐標、坡口鈍邊的坐標、耳軸塊的實際加工高度尺寸等。

3.6.數控加工

3.6.1.扇形體

3.6.1.1.扇形體下蓋板向下置于龍門銑工作臺上，校正工藝基準面，恢復數據采樣時的扇形體坐標原點位置，并復測相關尺寸；

3.6.1.2.根據電腦模擬的坡口尺寸位置，先加工四大件對接的坡口位置界面，然后再加工所對應的坡口（注意對接坡口根部位置重合度、坡口形狀）。

3.6.1.3.根據托圈坐標原點，在扇形體上劃“十”字線（Y軸坐標方向），并在外圍板上劃腰線（Z軸坐標值為“0”）。

4.實際效果

通過數據采樣加工，300噸托圈的四大件組裝后，相關尺寸符合設計要求，為托圈現場拼焊創造條件，保證了產品質量。

參考文獻：

[1]王先逵 主編 《機械加工工藝手冊》-------機械工業出版社 2008年1月

[2]汪海濤 主編 《冶金機械設計手冊》-------中國科技文化出版社 2006年11月

作者簡介：

邢學強 （1979.8-），男， 職稱：工程師。