三明60T鋼包回轉臂制作

摘要：三明60T鋼包回轉臺主要由回轉臂和底臺組成，其中回轉臂由于外形尺寸較大，自重較重，板材較厚，焊接變形后較難矯正，通過合理的工藝過程，焊接變形的控制，吊裝時工件變形的控制，使產品達到圖紙設計要求，為制作大型結構件積累一定的經驗。

關鍵詞：鋼包回轉臂;焊接變形;矯正變形;拼裝

前言

在市場經濟條件下，企業間業務協助日趨緊密，如在設計、工藝技術、生產設備能力等方面互相取長不短，共同完成從圖紙到實體的過程。鋼包回轉臺是鋼廠主要部件之一，它負責將裝有高溫金屬液體的鋼包從爐口運送到特定位置的澆注口。使用環境溫度較高，受力情況復雜，因而要求結構具有較高的安全性、結構強度及安裝精度。對回轉臂的制作必須嚴格控制各項關鍵尺寸精度。而三明60T鋼包回轉臺，其回轉臂結構尺寸大、噸位大，無論是前期小部件的拼裝、后期的整體拼裝還是焊接和矯正，其工作量都比以前項目大幅增加。

1.回轉臂的結構特點

回轉臂外形尺寸12600×4980×2230，如圖，主要由上下蓋板、內筒體、外筒體、內腹板、中腹板、外腹板、法蘭圈組成，主要零件鋼板厚度為30mm，底部法蘭圈毛坯板厚度為100mm，材料均為16Mn，材料本身焊接性能良好，兩側四個橫梁均是封閉式箱型梁。考慮到整體拼裝后，整體結構比較復雜，內部空間小且形成封閉的腔體，不能開工藝孔，很多焊縫無法焊接，故不能采用一次拼裝整體焊接的方法，只能拆分成若干個小部件，并且將小部件都全部焊接，變形矯正達要求后再進行整體拼焊。此時結構處于開放狀態，剛性不足，焊接時會產生較大的變形，同時，由于工件不能翻身，焊縫處于全位置焊狀態，給焊接造成一定困難。吊裝也存在一定的難度，特別是工件翻身時，容易發生安全事故。質量要求符合JB/ZQ4000.3-86《焊接件通用技術要求》的規定，尺寸或角度精度為C級，焊縫質量級別：角焊縫BK級，對接焊縫BS級，重要焊縫需探傷檢查，符合GB3323-82《鋼焊縫射線照相及紙片分類法》的二級規定。回轉臂全部焊接完畢后整體進行去應力處理。

2.?回轉臂拼裝制作過程

由于回轉臂體積大，零件品種多且重，在制作過程中需注意零件的變形、尺寸精度的控制，需要合理安排拼裝順序，并嚴格控制焊接參數，保證焊后去應力后有足夠的加工余量。

2.1準備

根據回轉臂的結構尺寸，須在平臺上進行拼裝，高質量的平臺是制作高質量的構件的必要條件。由于零部件長12.6米，寬度約5米，故用6塊2m×4m的標準平臺拼成一個大平臺，并合理布置以備在拼裝翻身后能將回轉臂放平。6塊平臺先要進行找平，并準備厚度1m、2mm、3mm、5mm，尺寸80×80墊板若干，待各平臺基本在同一個水平面后，用水平儀在每個平臺四角測量，根據測出的各自標高，計算出高度差，并確定一個最佳的數值作為參考，用千斤頂和墊板來調整其余各點，然后再用水平儀測量，直至把高度誤差控制在±1mm內，將各平臺四角墊實，使其在構件翻轉和反復沖擊下，不產生錯位。

2.2 零件準備及校正

將各零件歸類并匯齊，檢查各自尺寸，坡口須打磨，不平或下料后變形的零件，用火焰或油壓機進行校正。底部法蘭為￠3880/￠3480，毛坯厚度100mm，為了節約材料，同時受鋼板規格的限制，采用六等分扇形板拼接，拼接處開雙面30°、鈍邊2mm的坡口，焊3～4層后反面用碳弧氣刨清根、打磨后焊接。焊后超聲波探傷，達到GB3323-82二級焊縫。焊后校正，平面度控制在±1mm以內。上下蓋板拼接，拼接焊縫位置與十字中心線錯開200，并且上下蓋板焊縫也要錯開，有利于減小應力集中。下蓋板需要折邊，放大樣和制作大樣板使角度和尺寸準確無誤，減少后續拼焊工作量。內筒體在下料時開好坡口，校正直后，用卷板機卷圓。外筒體卷成圓后再分割成12件（須與筋板塞焊），內、外、中腹板均放大樣和測量坐標尺寸來保證折邊尺寸。

2.3 拼裝

因為上蓋板平面較大，底部法蘭平面小，故以上蓋板為基準，倒放在工作平臺上，劃出十字中心線，并作標記，以十字中心線為基準在上蓋板上劃各零件的拼裝位置線，先拼裝內筒體并加撐桿固定，并裝上內、外筋板及內外法蘭和底法蘭，由4名焊工對稱施焊。完畢后裝上外筒體、中腹板及其兩側豎筋板、透氣管，仍采用對稱施焊，并用跳焊，交叉進行，使工件受熱不要過于集中。然后拼裝內腹板，最后裝上外腹板，并使其腰形塞焊孔對準筋板，出入之處作適當修割，點固并焊接。內部全部焊完后檢查焊縫質量合格，再裝上下蓋板，端板及封板。

2.4.吊裝

由于工件近60T，起吊時行車須平穩操作，速度不宜快，鋼絲繩在轉角處用1/4圓管護墊保護鋼絲繩不受折彎，待工件平穩離開平臺后，平緩移至地面，再重新調整鋼絲繩位置，將工件翻轉90°，放在地面，再將工件平穩吊放到平臺上。為保證安全，鋼絲繩和行車不離開，工件外腹板與上下蓋板連接的焊縫處于平焊位置，此時工件已形成箱形結構，焊接變形相對較小，將此時處于上部的外腹板與上下蓋板的焊縫，與筋板的塞焊縫全部焊完。用同樣方法翻轉90°，使底法蘭朝下，上蓋板朝上，劃線裝上加工板并施焊，再翻身90°，焊接另一面外腹板的其余焊縫。所有焊接均用CO₂氣體保護焊，焊絲為￠1.2 H08Mn₂SiA。

3.變形矯正

焊接變形矯正工作始終貫穿整個制作過程。小部件拼焊完成后，須檢驗各關鍵尺寸，若變形超差，必須進行矯正。矯正方法根據零件的結構特點來選擇，如火焰矯正，油壓機矯正等。由于整個拼裝過程、焊接工藝控制得比較好，工件整體焊接后，變形在技術要求范圍內。

4.消除應力

由于結構復雜，焊縫較多，焊接時產生的內應力較大，會直接影響機加工的精度，及安裝精度，須進行焊后消除應力處理，但回轉臂結構尺寸較大，無法回爐，采用振動時效處理。

5.結論

通過60T回轉臂的制作，對大型結構件的試拼、試吊，對不同的構件變形選用合適的矯正方法，以及控制拼裝順序，焊接順序，最終制作完成的回轉臂達到設計要求，積累了大型結構件的制作經驗。

參考文獻

[1]曾樂，現代焊接技術手冊.上海科學技術出版社，1993.

[2]田錫唐，焊接結構[M]. 北京：機械工業出版社，1989

[3]技工學校機械類通用教材編審委員會編《冷作工藝學》 機械工業出版社1982

作者簡介：張馳勱（ZHANG ChiMai “勱”讀音同“麥”），男，1980年生，工程師，從事焊接自動化工藝分析，工藝、工裝夾具設計等工作。

（作者單位：杭州新松機器人自動化有限公司）