三明60T钢包回转臂制作

摘要：三明60T钢包回转台主要由回转臂和底台组成，其中回转臂由于外形尺寸较大，自重较重，板材较厚，焊接变形后较难矫正，通过合理的工艺过程，焊接变形的控制，吊装时工件变形的控制，使产品达到图纸设计要求，为制作大型结构件积累一定的经验。

关键词：钢包回转臂;焊接变形;矫正变形;拼装

前言

在市场经济条件下，企业间业务协助日趋紧密，如在设计、工艺技术、生产设备能力等方面互相取长不短，共同完成从图纸到实体的过程。钢包回转台是钢厂主要部件之一，它负责将装有高温金属液体的钢包从炉口运送到特定位置的浇注口。使用环境温度较高，受力情况复杂，因而要求结构具有较高的安全性、结构强度及安装精度。对回转臂的制作必须严格控制各项关键尺寸精度。而三明60T钢包回转台，其回转臂结构尺寸大、吨位大，无论是前期小部件的拼装、后期的整体拼装还是焊接和矫正，其工作量都比以前项目大幅增加。

1.回转臂的结构特点

回转臂外形尺寸12600×4980×2230，如图，主要由上下盖板、内筒体、外筒体、内腹板、中腹板、外腹板、法兰圈组成，主要零件钢板厚度为30mm，底部法兰圈毛坯板厚度为100mm，材料均为16Mn，材料本身焊接性能良好，两侧四个横梁均是封闭式箱型梁。考虑到整体拼装后，整体结构比较复杂，内部空间小且形成封闭的腔体，不能开工艺孔，很多焊缝无法焊接，故不能采用一次拼装整体焊接的方法，只能拆分成若干个小部件，并且将小部件都全部焊接，变形矫正达要求后再进行整体拼焊。此时结构处于开放状态，刚性不足，焊接时会产生较大的变形，同时，由于工件不能翻身，焊缝处于全位置焊状态，给焊接造成一定困难。吊装也存在一定的难度，特别是工件翻身时，容易发生安全事故。质量要求符合JB/ZQ4000.3-86《焊接件通用技术要求》的规定，尺寸或角度精度为C级，焊缝质量级别：角焊缝BK级，对接焊缝BS级，重要焊缝需探伤检查，符合GB3323-82《钢焊缝射线照相及纸片分类法》的二级规定。回转臂全部焊接完毕后整体进行去应力处理。

2. 回转臂拼装制作过程

由于回转臂体积大，零件品种多且重，在制作过程中需注意零件的变形、尺寸精度的控制，需要合理安排拼装顺序，并严格控制焊接参数，保证焊后去应力后有足够的加工余量。

2.1准备

根据回转臂的结构尺寸，须在平台上进行拼装，高质量的平台是制作高质量的构件的必要条件。由于零部件长12.6米，宽度约5米，故用6块2m×4m的标准平台拼成一个大平台，并合理布置以备在拼装翻身后能将回转臂放平。6块平台先要进行找平，并准备厚度1m、2mm、3mm、5mm，尺寸80×80垫板若干，待各平台基本在同一个水平面后，用水平仪在每个平台四角测量，根据测出的各自标高，计算出高度差，并确定一个最佳的数值作为参考，用千斤顶和垫板来调整其余各点，然后再用水平仪测量，直至把高度误差控制在±1mm内，将各平台四角垫实，使其在构件翻转和反复冲击下，不产生错位。

2.2 零件准备及校正

将各零件归类并汇齐，检查各自尺寸，坡口须打磨，不平或下料后变形的零件，用火焰或油压机进行校正。底部法兰为￠3880/￠3480，毛坯厚度100mm，为了节约材料，同时受钢板规格的限制，采用六等分扇形板拼接，拼接处开双面30°、钝边2mm的坡口，焊3～4层后反面用碳弧气刨清根、打磨后焊接。焊后超声波探伤，达到GB3323-82二级焊缝。焊后校正，平面度控制在±1mm以内。上下盖板拼接，拼接焊缝位置与十字中心线错开200，并且上下盖板焊缝也要错开，有利于减小应力集中。下盖板需要折边，放大样和制作大样板使角度和尺寸准确无误，减少后续拼焊工作量。内筒体在下料时开好坡口，校正直后，用卷板机卷圆。外筒体卷成圆后再分割成12件（须与筋板塞焊），内、外、中腹板均放大样和测量坐标尺寸来保证折边尺寸。

2.3 拼装

因为上盖板平面较大，底部法兰平面小，故以上盖板为基准，倒放在工作平台上，划出十字中心线，并作标记，以十字中心线为基准在上盖板上划各零件的拼装位置线，先拼裝内筒体并加撑杆固定，并装上内、外筋板及内外法兰和底法兰，由4名焊工对称施焊。完毕后装上外筒体、中腹板及其两侧竖筋板、透气管，仍采用对称施焊，并用跳焊，交叉进行，使工件受热不要过于集中。然后拼装内腹板，最后装上外腹板，并使其腰形塞焊孔对准筋板，出入之处作适当修割，点固并焊接。内部全部焊完后检查焊缝质量合格，再装上下盖板，端板及封板。

2.4.吊装

由于工件近60T，起吊时行车须平稳操作，速度不宜快，钢丝绳在转角处用1/4圆管护垫保护钢丝绳不受折弯，待工件平稳离开平台后，平缓移至地面，再重新调整钢丝绳位置，将工件翻转90°，放在地面，再将工件平稳吊放到平台上。为保证安全，钢丝绳和行车不离开，工件外腹板与上下盖板连接的焊缝处于平焊位置，此时工件已形成箱形结构，焊接变形相对较小，将此时处于上部的外腹板与上下盖板的焊缝，与筋板的塞焊缝全部焊完。用同样方法翻转90°，使底法兰朝下，上盖板朝上，划线装上加工板并施焊，再翻身90°，焊接另一面外腹板的其余焊缝。所有焊接均用CO₂气体保护焊，焊丝为￠1.2 H08Mn₂SiA。

3.变形矫正

焊接变形矫正工作始终贯穿整个制作过程。小部件拼焊完成后，须检验各关键尺寸，若变形超差，必须进行矫正。矫正方法根据零件的结构特点来选择，如火焰矫正，油压机矫正等。由于整个拼装过程、焊接工艺控制得比较好，工件整体焊接后，变形在技术要求范围内。

4.消除应力

由于结构复杂，焊缝较多，焊接时产生的内应力较大，会直接影响机加工的精度，及安装精度，须进行焊后消除应力处理，但回转臂结构尺寸较大，无法回炉，采用振动时效处理。

5.结论

通过60T回转臂的制作，对大型结构件的试拼、试吊，对不同的构件变形选用合适的矫正方法，以及控制拼装顺序，焊接顺序，最终制作完成的回转臂达到设计要求，积累了大型结构件的制作经验。

参考文献

[1]曾乐，现代焊接技术手册.上海科学技术出版社，1993.

[2]田锡唐，焊接结构[M]. 北京：机械工业出版社，1989

[3]技工学校机械类通用教材编审委员会编《冷作工艺学》 机械工业出版社1982

作者简介：张驰劢（ZHANG ChiMai “劢”读音同“麦”），男，1980年生，工程师，从事焊接自动化工艺分析，工艺、工装夹具设计等工作。

（作者单位：杭州新松机器人自动化有限公司）