大型圓筒混合機筒節現場組焊新方法

朱旭甫 李書磊 劉志廣

（洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽471039）

1 前言

目前，圓筒混合機應用于冶金行業燒結廠配料后的混料和制粒，屬于一種專用設備。隨著燒結廠規模的升級改造，要求產能越來越高，市場對大型圓筒混合機的需求越來越強烈。圓筒混合機的大型化保證了燒結廠達標生產，但給圓筒混合機筒體的生產、制造及運輸帶來了嚴峻挑戰。從大型圓筒混合機筒體尺寸及重量考慮，一般制造廠無法實現筒體整體加工方案；從運輸角度出發，大型圓筒混合機筒體整體運輸也是一個難題。所以，大型圓筒混合機筒體采用分段加工、運輸，現場組焊成為唯一解決問題的方案。以往現場僅采用筒體專用的工裝托輥帶動分段筒體實施連續埋弧自動焊接，很難保證筒體最終的同軸度和總長度要求，所以現場需要采用一種方便、快捷的組焊方法，為筒體分段制造、運輸、現場焊接質量提供保障［1］。

2 筒體分段結構

以公司生產的Φ4200mm×20000mm圓筒混合機為例，筒體總重約130t，內部布置有若干個支撐架防止筒體變形，筒體分三段運輸到現場，如圖1所示。其中中間筒體（序號2）已在我廠完成兩滾圈的所有加工尺寸，有效保證了現場安裝筒體后兩滾圈的中心距和同軸度。為保證筒節之間環形焊縫的強度，采用X型坡口熔透性焊縫。

圖1 筒體分段方案示意圖

3 現場焊接新方法

筒節現場組焊后必須保證筒體軸向和徑向尺寸在允許偏差范圍內，同時盡量減小焊后變形。基于以上要求，大型圓筒混合機現場組焊筒節采用以下新組焊方法，該方法由軸向調整工具、錯邊量調整工具及定位鋼板組成，可以有效保證焊后筒體的同軸度和長度尺寸要求。

3.1 軸向調整工具

圖2所示為筒節之間的軸向調整工具。現場筒節預裝配完成后，三段筒節之間的環形坡口處均布置有N組該調整工具，每組工具分別由螺栓架（序號1）、拉緊螺栓（序號2）及螺母（序號3）構成。所有軸向調整工具焊接裝配完成后，焊接筒體環形焊縫過程中根據實際需要，通過擰動正反絲扣螺母（序號3），可以微調節相鄰兩筒節之間的軸向間距。［2］

圖2 軸向調整工具

3.2 錯邊量調整工具

圖3所示為徑向錯邊量調整工具。現場筒節預裝配完成后，三段筒節之間的環形坡口處同樣也布置有N組錯邊量調整工具，每組錯邊量調整工具由螺釘（序號1）和調整塊（序號2）構成。焊接筒體環形焊縫過程中根據實際需要，通過擰動螺釘（序號1），可以微調兩相鄰筒節之間的徑向錯邊量。

圖3 徑向錯邊量調整工具

3.3 定位鋼板

圖4為對接鋼板。當相鄰兩筒節之間的間隙調整到合適位置時，在環形焊縫兩側焊接N塊對接鋼板，可有效降低現場組焊時焊接應力產生的變形。

圖4 對接鋼板

3.4 調整工具布置方式

調整工具現場布置示意圖如下圖5，在筒體兩處環形焊縫均勻放置并焊牢對應的調整工具，具體數量也可以根據實際情況進行調整。

圖5 對接工具布置示意圖

3.5 現場組焊

為保證混合機筒體現場組焊后筒體的同軸度，現場安裝筒體時先將中間筒體吊裝到位，然后再將頭部筒體和尾部筒體放置于現場工裝托輥上，再焊接固定組焊工具，最后焊接頭部筒體與中間筒體、尾部筒體與中間筒體之間的環形焊縫。

現場采用激光跟蹤儀或拉鋼絲法測量相鄰筒節的同軸度，符合要求后再施焊［3］。以上組焊工具焊接定位后，先焊接筒體外部的環形焊縫，修磨焊縫表面，超聲波合格后，拆除筒體內部的組焊工具，再焊接筒體內部的環形焊縫，最后根據焊接工藝要求將殘留物打光磨平，并修磨焊縫表面，再次超聲波檢測合格后，焊縫采用紅外線退火，消除焊后殘余應力，盡量減小焊后變形，最后拆除筒體內部支撐架，并打磨平殘余焊縫。在整個拼焊過程中嚴密監視拼焊筒節間的同軸度，產生偏離即刻校正，以確保整體組焊后精度要求［2］。

4 結論

我國近些年一直倡導淘汰落后產能，燒結廠升級改造項目越來越多。同時，隨著冶金工業的發展，燒結項目的規模也越來越大。目前混合機的主流規格在Φ4000mm及以上，公司生產的最大規格已達到Φ5100mm，所以筒體分段運輸成為一種趨勢。一般筒體同軸度要求≤0.5‰D（D代表筒體外徑），長度極限偏差≤0.5‰L（L代表筒體總長），現場調整工具有限，僅靠工裝托輥難以保證同軸度和總長要求。本文提到的組焊方法有效解決了大型圓筒混合機筒體加工受限、運輸費用高等難題、同時也可以保證筒體最終同軸度和總長要求。該組焊方法已成功應用到公司Φ4200mm×20000mm和Φ4400mm×24500mm圓筒混合機項目中，該新方法的使用有效降低了加工及運輸成本，減輕了現場焊接勞動強度，縮短了現場組焊的時間，有效保證了筒體焊后的同軸度要求，為用戶正常投產提供了保障。