CN102632370B - 全氢罩式炉内罩制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全氢罩式炉内罩制作工艺，包含材料准备、下料、零件加工、装配、焊接步骤，所有材料为正品，所有零件均用数控等现代化机床下料加工，达到设计精度要求，借助环形工装、锥形工装、内焊接工装、外焊接工装按程序进行装配，并按程序进行环缝、直缝和其它部份的焊接，所有接头处都开有合适的坡口，针对不同的部位采用不同的焊接方法和材料，先点焊固定，再分等份对称焊接，先焊接筒体内部，外部清根着色检验，然后焊接筒体外部。本发明的有益效果是：与其他的制作方法进行比较，方法步骤得当，焊接变形量小，焊缝质量高，且利于制作效率高；通过本工艺制造，实际检测各尺寸满足精度要求，焊缝拍片检验合格。

Description

全氢罩式炉内罩制作工艺

技术领域

本发明涉及一种全氢罩式炉内罩，具体与其制作工艺有关。

背景技术

罩式炉是一种炉座固定，加热罩可移动或加热罩固定，炉座可升降的间歇式炉，在罩式炉内进行热处理是冷轧带钢生产过程中的一种必不可少的工艺，冷轧带钢在罩式炉内经过加热、保温、冷却等工艺过程，改变钢的组织结构，改善机械性能，因此罩式炉广泛地应用于带钢卷保护气体退火处理。罩式炉工作时，带钢卷装在内罩，在内罩与外罩之间以燃气加热，内罩内部为高纯度的氢气，外部通常有6至12个烧嘴进行连续或循环加热处理，温度可达到800至1000℃，因此内罩对气密性、耐热性及强度要求非常严格，普通的制作方法无法达到设计要求。为此，保证内罩的使用性能，提高内罩的成型、装配以及焊缝质量，成为内罩制作的重点。

内罩主要由4部分组成，分别为提升装置、导向臂(开口)、导向臂(闭口)、内罩筒体。提升装置下依次装有封头和内罩筒体以及底部法兰，两导向臂对称装在底部法兰之上，内罩筒体可以由多段组成，如图1、图2所示。内罩筒体的制作难度大主要体现在如下方面：1、内罩筒体由T＝6mm不锈钢板压波组成；2：焊缝较多，要求焊接变形量较小，且气密焊，拍片等级为GB3323Ⅱ级；3：精度要求高，筒体对接要求错边量≤0.5mm，底部法兰平面度≤0.5mm。

现有内罩主要采用滚轮架水平方向进行制作，焊接工艺基本为筒体环缝整体焊接，制作效率较低，焊接变形不易控制，错边量无法保证，底部法兰平面度需在整体装配焊接后采用大型镗铣床进行加工，制作成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供内罩的制造工艺，该工艺利于制作效率高、制作精度及密封性能达到内罩设计要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：全氢罩式炉内罩制作工艺，其特征在于它包含如下步骤：

1)材料准备要求：底部法兰1钢板厚度必须比设计要求+8～10mm，底部筒体钢板9、筒体2钢板采用齐边板，长度≥筒体周长50mm，其余材料均按设计要求，板材采用正品钢板；

2)下料：底部法兰1、支腿8、支腿定位板10、导向臂安装板7均采用数控火焰下料；下料要求：底部法兰分1/4圆弧下料，内圆比设计半径小7～10mm，外圆比设计半径大7～10mm，厚度比设计要求多8～10mm，减少因热切及焊接带来的变形而导致法兰无加工余量，支腿定位板10、导向臂安装板7下料比设计多0～+1mm，支腿定位板10、导向臂安装板7直线度及串脚≤1mm，支腿8按照设计要求；

底部筒体钢板9、冷却环板5采用数控等离子下料；下料要求：底部筒体钢板9钢板宽度+5mm，直线度≤3mm；冷却环板5分1/6下料，内圆+2mm，外圆-2mm；

下筒体21、上筒体22、冷却环6、进出口上板12、进出口板11采用剪床剪板；下料要求：下筒体21下料比设计尺寸多0～+1mm，直线度及串脚≤1mm；上筒体22宽度根据内罩波纹数量x0.6mm+设计尺寸，直线度及串脚≤1mm；冷却环6、进出口板11、进出口上板12均按设计要求下料；

封头4按照封头尺寸展开后进行下料，采用剪床剪板后拼接，拼缝位置要求参照GB150钢制压力容器；下料要求：下料比设计尺寸多0～+1mm；

3)零件加工：以安装面为基准，将导向臂安装板7与底部法兰1接触的一面采用铣床铣面，以加工面为基准钻孔；加工要求：加工面粗糙度12.5μm、平面度0.5mm、垂直度0.2mm，安装孔与导向臂进行预装后以加工面为基准钻孔；

底部筒体钢板9采用铣边机进行铣边并加工出焊接坡口，加工要求：角度比设计大0～+5°，长度比设计尺寸多0～+1mm，宽度比设计尺寸多+2～+3mm，直线度及串脚≤1mm，坡口表面粗糙度12.5μm；

封头4钢板拼接前采用铣边机加工出焊接坡口，焊接完成后切割成圆形，在采用旋压设备加工成封头，然后加工成封头4与上筒体22的对接坡口；加工要求：直线度≤1mm、坡口表面粗糙度12.5μm；

下筒体21、上筒体22采用铣边机进行铣边并加工出焊接坡口，加工要求：角度比实际大0～+5°，长度比设计尺寸多0～+1mm，宽度比设计尺寸多+2～+3mm直线度及串脚≤1mm，坡口表面粗糙度12.5μm；

下筒体21、上筒体22采用波纹成型机安装压制波纹，波纹公差为+1～-3mm，压波成型后测量筒体0°、90°、180°、270°位置高度，高度差±1mm；

底部法兰1分两次加工；(1).拼装后加工：将法兰块拼接成圆形，焊接后校正至平面度2mm，退火处理，然后采用数控立式车床进行加工；加工要求：法兰底部厚度比设计要求多5mm，平面度0.5mm，粗糙度12.5μm，内罩压紧环不加工；(2).与底部筒体钢板9、冷却环6、冷却环板5、支腿定位板10焊接后加工：将底部筒体钢板9、冷却环6、冷却环板5、支腿定位板10按照设计要求与1次加工后的底部法兰1进行焊接，焊接后振动时效处理，然后采用数控立式车床进行加工；加工要求：加工按照设计尺寸加工，平面度0.5mm，粗糙度6.3μm，内罩压紧环尺寸±0.3mm；

4)装配、焊接：

⑴将封头4放置在工装平台上，平台平面度0.5mm，将提升装置与封头4以平台为基准进行组装固定，然后将封头4与提升装置焊缝位置采用对称焊接，减少焊接变形；

⑵将上筒体22放置在工装平台上，将环形工装14安装至上筒体22上部接口向下50mm处，采用螺栓将环形工装14锁紧，将封头安装至上部接口，采用锥形工装15调整封头与上筒体22之间错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置；

⑶按照步骤⑵依次将下筒体21与上筒体22之间进行装配点焊，形成封头4+上筒体22+下筒体21+下筒体21的部件，然后在滚轮架上进行焊缝H1、焊缝H2、焊缝H3的焊接，焊缝分为8等份对称焊接。

⑷将底部法兰1与底部筒体钢板9在平台上进行装配，以底部法兰1上表面为基准，底部筒体钢板9装配后高度公差为1mm；分8等份对称焊接底部法兰1与底部筒体钢板9，然后安装冷却环6，分12等份对称焊接，然后安装冷却环板5，分12等份对称焊接，减少因焊缝多带来的底部法兰变形；以法兰为基准，将支腿定位板10与冷却环6进行装配焊接；焊接完成后振动时效处理，再在数控立式车床进行加工法兰底部及内罩压紧环；

⑸将导向臂安装板7装配至二次加工后底部法兰上，然后焊接；

⑹将装配完成后的底部法兰放置在工装平台上，将下筒体21采用环形工装14与之进行装配，采用锥形工装15调整错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置；

⑺将内罩装配成整体，焊缝H4对接位置采用环形工装14与之进行装配，采用锥形工装15调整错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置，在滚轮架上进行焊接，先焊接焊缝H5，然后焊接焊缝H4，焊缝分8等份对称焊接；

焊接要求：底部法兰位置的底部法兰1与底部筒体钢板9之间采用φ4mm焊条进行焊接；底部法兰其余位置焊缝采用气体保护焊焊接；下筒体21、上筒体22滚圆拼接焊接在焊接内部是必须采用外焊接工装，外部焊接时采用内焊接工装。封头4、下筒体21、上筒体22拼接焊缝及对接焊缝采用φ1.2mm实心焊丝脉冲MAG方式焊接，焊接先焊接筒体内部，外部清根着色检验，然后焊接筒体外部。

本发明的有益效果是：与其他的制作方法进行比较，方法步骤得当，焊接变形量小，焊缝质量高，且利于制作效率高；通过本工艺制造，实际检测各尺寸满足精度要求，焊缝拍片检验合格。

附图说明

图1本发明结构主视示意图。

图2本发明结构俯视示意图。

图3底部筒体钢板上下焊接坡口示意图。

图4底部筒体钢板滚圆对接坡口示意图。

图5封头钢板拼接坡口示意图。

图6封头与筒体对接坡口示意图。

图7筒体钢板对接示意图。

图8筒体钢板拼接示意图。

图9底部法兰圆弧拼接坡口示意图。

图10环形工装图。

图11锥形工装图。

图12筒体内焊接工装图。

图13筒体外焊接工装图。

图中：1—底部法兰、2—内罩筒体、21—下筒体22—上筒体、211—筒体内面、212—筒体外面、3—提升装置、4—封头、5—冷却环板、6—冷却环、7—导向臂安装板、71—导向臂开口、72—导向臂闭口、8—支腿、9—底部筒体钢板、10—支腿定位板、11—进出口板、12—进出口上板、13—螺栓锁紧位置、14—环形工装、15—锥形工装、16—内焊接工装、17—外焊接工装、18—内罩压紧环、H1～5为焊缝位置、a1～9表示角度、L1～14表示宽度。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例对本发明进一步说明。

如图1至图13所示，本发明公开了一种全氢罩式炉内罩制作工艺，其步骤如下：

1)材料准备要求：底部法兰1采购钢板厚度必须比为设计要求+8～10mm(原因为保证法兰平面度，两次焊接完成后法兰的平面度)，底部筒体钢板9、筒体2钢板采用齐边板，长度≥筒体周长50mm(防止材料出现平形四边型，导致筒体无法滚圆)，其余材料均按设计要求，板材采购正品钢板；

2)下料：底部法兰1、支腿8、支腿定位板10、导向臂安装板7均采用数控火焰下料；下料要求：底部法兰分1/4圆弧下料，内圆比设计半径小7～10mm，外圆比设计半径大7～10mm(防止在数控下料过程中因设备等原因导致法兰无加工量)，厚度比设计要求多8～10mm，减少因热切及焊接带来的变形而导致法兰无加工余量。支腿定位板10、导向臂安装板7下料比设计多0～+1mm，支腿定位板10、导向臂安装板7直线度及串脚≤1mm；支腿8按照设计要求；

底部筒体钢板9、冷却环板5采用数控等离子下料；下料要求：底部筒体钢板9钢板宽度+5mm，直线度≤3mm；冷却环板5分1/6下料，内圆+2mm，外圆-2mm(便于冷却环板的安装及焊接)；

下筒体21、上筒体22、冷却环6、进出口上板12、进出口板11采用剪床剪板；下料要求：下筒体21下料比设计尺寸多0～+1mm，直线度及串脚≤1mm；上筒体22宽度根据内罩波纹数量x0.6mm+设计尺寸，直线度及串脚≤1mm；冷却环6、进出口板11、进出口上板12均按设计要求下料；

封头4按照封头尺寸展开后进行下料，采用剪床剪板后拼接，拼缝位置要求参照GB150钢制压力容器；下料要求：下料比设计尺寸多0～+1mm；

3)零件加工：以安装面为基准，将导向臂安装板7与底部法兰1接触的一面采用铣床铣面，以加工面为基准钻孔；加工要求：加工面粗糙度12.5μm、平面度0.5mm、垂直度0.2mm，安装孔与导向臂进行预装后以加工面为基准钻孔；

底部筒体钢板9采用铣边机进行铣边并加工出焊接坡口，与下筒体21对接的坡口a255°，顶端L10.5mm，与底法兰1对接的坡口角度为a160°，形式见图3；滚圆对接的坡口角度a360°、L20.5～1mm、L31mm，见图4；加工要求：角度应比设计大0～+5°，长度比设计尺寸多0～+1mm，宽度比设计尺寸多+2～+3mm(焊接过程中上端面变形，可在底部法兰二次加工以法兰地面为基准，将上端面加工并保证设计尺寸)是直线度及串脚≤1mm，坡口表面粗糙度12.5μm；

封头4钢板拼接前采用铣边机加工出焊接坡口，见图5，a460°±0.5、L40.5～1mm、L51mm，坡口面焊接完成后，反面清根后必须着色检验，焊接完成后切割成圆形(焊接完成后必须100％拍片处理，合格后切圆)，在采用旋压设备加工成封头(焊缝两端200mm部位需打磨平整)，然后加工成封头4与下筒体22的对接，下筒体坡口见图6，a530°±0.5、L61mm，加工要求：直线度≤1mm、坡口表面粗糙度12.5μm；

下筒体21、上筒体22采用铣边机进行铣边并加工出焊接坡口，见图7、a660°±0.5、L70.5～1mm、L81mm；加工要求：角度应比实际大0～+5°，长度比设计尺寸多0～+1mm，宽度比设计尺寸多+2～+3mm直线度及串脚≤1mm，坡口表面粗糙度12.5μm；下筒体21、上筒体22之间焊接坡口见图8，a760°±0.5、L90.5～1mm、L101mm；

下筒体21、上筒体22采用波纹成型机安装图纸设计压制波纹，波纹公差为+1～-3mm，压波成型后测量筒体0°、90°、180°、270°位置高度，高度差±1mm；

底部法兰1分为两次加工；1.拼装后加工：将法兰圆弧拼接成圆形，法兰圆弧对接形式见图9，a8和a9为35°、L1160mm、L1235mm、L1322mm、L143mm；(法兰焊接需多出翻面焊接以减少焊接变形量)焊接后校正至平面度2mm，退后处理，然后采用数控立式车床进行加工；加工要求：法兰底部厚度比设计要求多5mm，平面度0.5mm，粗糙度12.5μm，内罩压紧环不加工。2.与底部筒体钢板9、冷却环6、冷却环板5、支腿定位板10焊接后加工：将底部筒体钢板9、冷却环6、冷却环板5、支腿定位板10按照设计要求与1次加工后的底部法兰1进行焊接，焊接后振动时效处理，然后采用数控立式车床进行加工；加工要求：加工按照设计尺寸加工，平面度0.5mm，粗糙度6.3μm，内罩压紧环尺寸±0.3mm；

4)装配、焊接：

⑴将封头4放置在工装平台上，平台平面度0.5mm，将提升装置与封头4以平台为基准进行组装固定，然后将封头4与提升装置焊缝位置采用对称焊接，减少焊接变形；

⑵将上筒体22放置在工装平台上，将环形工装14安装至上筒体22上部接口向下50mm处，采用螺栓将环形工装14锁紧，将封头安装至上部接口，采用锥形工装15调整封头与上筒体22之间错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置；

⑶按照步骤⑵依次将下筒体21与上筒体22之间进行装配点焊，形成封头4+上筒体22+下筒体21+下筒体21的部件，然后在滚轮架上进行焊缝H1、焊缝H2、焊缝H3的焊接，焊缝分为8等份对称焊接(筒体对接前必须测量周长，并进行配对)；

⑷将底部法兰1与底部筒体钢板9在平台上进行装配，以底部法兰1上表面为基准，底部筒体钢板9装配后高度公差为1mm；分8等份对称焊接底部法兰1与底部筒体钢板9，然后安装冷却环6，分12等份对称焊接，然后安装冷却环板5，分12等份对称焊接，减少因焊缝多带来的底部法兰变形；以法兰为基准，将支腿定位板10与冷却环6进行装配焊接；焊接完成后振动时效处理，再在数控立式车床进行加工法兰底部及内罩压紧环18；

⑸将导向臂安装板7装配至二次加工后底部法兰上，然后焊接；

⑹将装配完成后的底部法兰放置在工装平台上，将下筒体21采用环形工装14与之进行装配，采用锥形工装15调整错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置；

⑺将内罩装配成整体，焊缝H4对接位置采用环形工装14与之进行装配，采用锥形工装15调整错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置，在滚轮架上进行焊接，先焊接焊缝H5，然后焊接焊缝H4，焊缝分8等份对称焊接；

焊接要求，底部法兰位置的底部法兰1与底部筒体钢板9之间采用φ4mm焊条进行焊接；底部法兰其余位置焊缝采用气体保护焊焊接；下筒体21、上筒体22滚圆拼接焊接在焊接内部是必须采用外焊接工装，外部焊接时采用内焊接工装，见图12、13，焊接采用半自动实心焊丝脉冲MAG方式焊接，防止筒体焊接过程中出现焊缝桃型。封头4、下筒体21、上筒体22拼接焊缝及对接焊缝采用φ1.2mm实心焊丝脉冲MAG方式焊接，焊接坡口见图，焊接先焊接筒体内部，外部清根着色检验，然后焊接筒体外部；

将焊接完成后的内罩筒体防止在工装平台上，经过尺寸检测：底部法兰1的平面度≤0.5mm，内罩压紧环±0.3mm，筒体圆度+2～-0mm，提升装置至平台高度差≤3mm。外观检测：焊缝质量及成型良好。拍片检查：焊缝拍片Ⅱ级均合格。

Claims (1)

1.全氢罩式炉内罩制作工艺，其特征在于它包含如下步骤： 

1）材料准备要求：底部法兰钢板厚度必须比设计要求增加8~10mm，底部筒体钢板、筒体钢板采用齐边板，长度大于或等于筒体周长加上50mm，其余材料均按设计要求准备，板材采用正品钢板；

 2）下料：底部法兰、支腿、支腿定位板、导向臂安装板均采用数控火焰下料；下料要求：底部法兰分1/4圆弧下料，底部法兰内圆比设计半径小7~10mm，底部法兰外圆比设计半径大7~10mm，厚度比设计要求多8~10mm，支腿定位板、导向臂安装板下料比设计要求增加0~1mm，支腿定位板、导向臂安装板直线度及串脚小于或等于1mm，支腿按照设计要求下料；

底部筒体钢板、冷却环板采用数控等离子下料；下料要求：底部筒体钢板宽度加5mm，底部筒体钢板直线度小于或等于3mm；冷却环板分1/6下料，冷却环板内圆加2mm，冷却环板外圆减2mm；

下筒体、上筒体、冷却环、进出口上板、进出口板采用剪床剪板；下料要求：下筒体下料比设计尺寸增加0~1mm，下筒体直线度及串脚小于或等于1mm；上筒体宽度根据内罩波纹数量乘以0.6mm加设计尺寸，上筒体直线度及串脚小于或等于1mm；冷却环、进出口板、进出口上板均按设计要求下料；

封头按照封头尺寸展开后进行下料，采用剪床剪板后拼接，拼缝位置要求参照GB150钢制压力容器；下料要求：下料比设计尺寸增加0~1mm；

3）零件加工：以安装面为基准，将导向臂安装板与底部法兰接触的一面采用铣床铣面，以加工面为基准钻孔；加工要求：加工面粗糙度为12.5μm、平面度为0.5mm、垂直度为0.2mm，安装孔与导向臂进行预装后以加工面为基准钻孔；

底部筒体钢板采用铣边机进行铣边并加工出焊接坡口，加工要求：角度比设计尺寸增加0~5°，长度比设计尺寸增加0~1mm，宽度比设计尺寸增加2~3mm，底部筒体钢板直线度及串脚小于或等于1mm，坡口表面粗糙度为12.5μm；

封头钢板拼接前采用铣边机加工出焊接坡口，焊接完成后切割成圆形，再采用旋压设备加工成封头，然后加工成封头与上筒体的对接坡口；加工要求：封头钢板直线度小于或等于1mm、坡口表面粗糙度为12.5μm；

下筒体、上筒体采用铣边机进行铣边并加工出焊接坡口，加工要求：长度比设计尺寸增加0~1mm，宽度比设计尺寸增加2~3mm，下筒体、上筒体直线度及串脚小于或等于1mm，坡口表面粗糙度为12.5μm；

下筒体、上筒体采用波纹成型机安装压制波纹，波纹公差为+1mm~-3mm，压波成型后测量筒体0°、90°、180°、270°位置高度，高度差为+1mm~-1mm”；

底部法兰分两次加工；（1）.拼装后加工：将法兰块拼接成圆形，焊接后校正至平面度2mm，退火处理，然后采用数控立式车床进行加工;加工要求：法兰底部厚度比设计要求增加5mm，平面度为0.5mm，粗糙度为12.5μm，内罩压紧环不加工；（2）.与底部筒体钢板、冷却环、冷却环板、支腿定位板焊接后加工：将底部筒体钢板、冷却环、冷却环板、支腿定位板按照设计要求与1次加工后的底部法兰进行焊接，焊接后振动时效处理，然后采用数控立式车床进行加工；加工要求：加工按照设计尺寸加工，平面度为0.5mm，粗糙度为6.3μm，内罩压紧环尺寸为±0.3mm；

4）装配、焊接：

⑴将封头放置在工装平台上，平台平面度为0.5mm，将提升装置与封头以平台为基准进行组装固定，然后将封头与提升装置焊缝位置采用对称焊接，减少焊接变形；

⑵将上筒体放置在工装平台上，将环形工装安装至上筒体上部接口向下50mm处，采用螺栓将环形工装锁紧，将封头安装至上部接口，采用锥形工装调整封头与上筒体之间错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置；

⑶按照步骤⑵依次将下筒体与上筒体之间进行装配点焊，形成封头+上筒体+下筒体的部件，然后在滚轮架上进行焊缝H1、焊缝H2、焊缝H3的焊接，焊缝分为8等份对称焊接；

⑷将底部法兰与底部筒体钢板在平台上进行装配，以底部法兰上表面为基准，底部筒体钢板装配后高度公差为1mm；分8等份对称焊接底部法兰与底部筒体钢板，然后安装冷却环，分12等份对称焊接，然后安装冷却环板，分12等份对称焊接，减少因焊缝多带来的底部法兰变形；以法兰为基准，将支腿定位板与冷却环进行装配焊接；焊接完成后振动时效处理，再在数控立式车床进行加工法兰底部及内罩压紧环；

⑸将导向臂安装板装配至二次加工后底部法兰上，然后焊接；

⑹将装配完成后的底部法兰放置在工装平台上，将下筒体采用环形工装与之进行装配，采用锥形工装调整错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置；

⑺将内罩装配成整体，焊缝H4对接位置采用环形工装与之进行装配，采用锥形工装调整错边，调整合格后分别在接口位置0°、90°、180°、270°进行点焊固定，然后对称点焊焊缝位置，在滚轮架上进行焊接，先焊接焊缝H5，然后焊接焊缝H4，焊缝分8等份对称焊接；

焊接要求：底部法兰位置的底部法兰与底部筒体钢板之间采用φ4mm焊条进行焊接；底部法兰其余位置焊缝采用气体保护焊焊接；下筒体、上筒体滚圆拼接焊接在焊接内部时必须采用外焊接工装，外部焊接时采用内焊接工装，封头、下筒体、上筒体拼接焊缝及对接焊缝采用φ1.2mm实心焊丝脉冲MAG方式焊接，焊接先焊接筒体内部，外部清根着色检验，然后焊接筒体外部。