真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制備工藝及焊接輔具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及真空自耗爐【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制備工藝及焊接輔具，解決現(xiàn)有筒體采用旋壓或鍛壓成型的工藝復(fù)雜、制作成本高、價(jià)格昂貴的問題。本發(fā)明中結(jié)晶器筒體在焊接輔具的輔助下采用焊接成型，克服了現(xiàn)有技術(shù)中筒體僅能采用旋壓或鍛壓成型的技術(shù)偏見，采用該方法制備的筒體各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到真空自耗爐冶煉過程要求，在保證了結(jié)晶器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及精度的基礎(chǔ)上有效地減輕了制作難度，降低了結(jié)晶器的生產(chǎn)成本，提高了設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【專利說明】真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制備工藝及焊接輔具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及真空自耗爐【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制備工藝及焊接輔具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，真空自耗爐(VAR)主要用于鈦和鈦合金的生產(chǎn)，由真空系統(tǒng)、電極驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)、結(jié)晶器(銅坩堝)及冷卻循環(huán)系統(tǒng)、直流電源、自動(dòng)和手動(dòng)控制系統(tǒng)、穩(wěn)弧攪拌系統(tǒng)、檢測(cè)和自動(dòng)記錄系統(tǒng)等部分組成。
[0003]該爐設(shè)有一個(gè)結(jié)晶器(銅坩堝)，結(jié)晶器裝入水冷外套里，并與熔煉電源的正極相接。電源的負(fù)極與活塞即“拉桿”(假電極)連接，該拉桿通過滑動(dòng)的真空密封進(jìn)入爐內(nèi)。待熔煉的鋼材(自耗電極)夾緊在控制活塞的機(jī)座上，并且在爐膛抽真空以后，下降自耗電極與在結(jié)晶器底部的渣料觸發(fā)電弧。當(dāng)電極由于輸入功率而熔化時(shí)，就可通過液壓控制系統(tǒng)下降活塞，以便保持電極同由此而形成的熔池之間的距離不變。當(dāng)熔煉持續(xù)進(jìn)行時(shí)，在結(jié)晶器里就逐漸地形成了 一支新的錠料。
[0004]真空自耗爐結(jié)晶器中采用T2紫銅筒體，現(xiàn)有技術(shù)中該筒體采用旋壓或鍛壓成型，然后再與法蘭焊接成型，整體性能好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，但是其工藝較為復(fù)雜，制作成本高，價(jià)格昂貴。真空自耗爐結(jié)晶器由于其使用上的特殊要求，結(jié)構(gòu)較其他類型的結(jié)晶器復(fù)雜，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、可靠的技術(shù)精度及互換性，因此一種更加合理的制備工藝是維持其長(zhǎng)久使用壽命的關(guān)鍵，同時(shí)降低結(jié)晶器制造成本、提高爐齡、降低運(yùn)行成本也是滿足現(xiàn)代特鋼冶煉的重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制備工藝及焊接輔具，結(jié)晶器筒體采用焊接成型，在保證結(jié)晶器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及精度的基礎(chǔ)上有效地減輕制作難度，降低結(jié)晶器的生產(chǎn)成本。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝，包括: 模擬制作與筒體焊接條件狀態(tài)相同的焊接試板，該試板在二級(jí)焊縫條件下做拉伸試
驗(yàn)，然后根據(jù)焊縫強(qiáng)度降低狀況確定筒體所需板材厚度；
對(duì)所選用的板材一次進(jìn)行下料、刨邊和卷制工序；
使經(jīng)過卷制的板材縱向焊縫基本合口，加溫到600-700°C并維持恒溫狀態(tài)下，用S201紫銅氬弧焊絲氬氣保護(hù)及振動(dòng)狀態(tài)下半自動(dòng)焊接成筒體；
對(duì)經(jīng)過焊接后的筒體進(jìn)行修磨、整圓以及焊縫射線檢測(cè)工序；
對(duì)筒體整體進(jìn)行退火處理，加溫到300°C，保溫2小時(shí)，緩冷至室溫。
[0007]作為優(yōu)選一種方式，所述的板材為T2或TP2紫銅板，可滿足冶煉需求。
[0008]作為優(yōu)選一種方式，焊接時(shí)焊縫底部?jī)?nèi)表面預(yù)貼有T2紫銅條板，紫銅條板下部設(shè)有碳棒以預(yù)防金屬的粘連。[0009]—種真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝焊接輔具，包括主體支架，待焊接的筒體焊縫向上置于主體支架內(nèi)，主體支架分為底座、垂直段和傾斜段，均對(duì)稱設(shè)置，傾斜段的端部?jī)?nèi)側(cè)安裝有可調(diào)壓板，可調(diào)壓板抵接在筒體外側(cè)以使縱向焊縫合口 ；筒體外側(cè)依次布置有電阻加熱毯和保溫棉，在焊縫處留有開口 ；主體支架一側(cè)還設(shè)有固定架，固定架頂部設(shè)有運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，自動(dòng)擺動(dòng)焊接車在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上勻速直線運(yùn)動(dòng)完成對(duì)筒體氬氣保護(hù)下的焊接；主體支架垂直段內(nèi)側(cè)設(shè)有振動(dòng)架，振動(dòng)架上設(shè)有振動(dòng)器，振動(dòng)架底部安裝有減震彈簧。
[0010]作為一種優(yōu)選方式，還包括調(diào)整器，上下抵接于所述筒體內(nèi)，其頂部設(shè)有碳棒。
[0011 ] 作為一種優(yōu)選方式，所述的保溫棉為硅酸鋁纖維保溫棉。
[0012]本發(fā)明中結(jié)晶器筒體在焊接輔具的輔助下采用焊接成型，克服了現(xiàn)有技術(shù)中筒體僅能采用旋壓或鍛壓成型的技術(shù)偏見，采用該方法制備的筒體各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到真空自耗爐冶煉過程要求，在保證了結(jié)晶器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及精度的基礎(chǔ)上有效地減輕了制作難度，降低了結(jié)晶器的生產(chǎn)成本，提高了設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明中焊接輔具的主視圖；
圖2為圖1的側(cè)視圖；
圖3為圖1的俯視圖。
[0014]圖中:1、振動(dòng)架，2、可調(diào)壓板，3、電阻加熱毯，4、保溫棉，5、紫銅條板，6、碳棒，7、調(diào)整器，8、振動(dòng)器，9、減震彈簧，10、固定架，11、焊接車，12、螺栓，13、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，14、筒體，15、主體支架底座，16、主體支架垂直段，17、主體支架傾斜段。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明不僅局限于此。
[0016]本發(fā)明提供一種真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝，主要步驟如下:
模擬制作與筒體焊接條件狀態(tài)相同的焊接試板，主要考慮的條件狀態(tài)有材料、施焊溫度、熱處理、保溫條件等，該試板在二級(jí)焊縫條件下做拉伸試驗(yàn)，然后根據(jù)焊縫強(qiáng)度降低狀況確定筒體所需板材厚度；板材優(yōu)選T2或TP2紫銅板，可滿足真空自耗爐特鋼冶煉的特定需求；
對(duì)所選用的板材一次進(jìn)行下料，對(duì)下料后的筒體板材進(jìn)行刨邊工序，即進(jìn)行刨銑焊接坡口，最后進(jìn)行卷制工序，筒體初具圓形；
使經(jīng)過卷制的板材縱向焊縫基本合口，加溫到600-700°C并維持恒溫狀態(tài)下，用S201紫銅氬弧焊絲氬氣保護(hù)及振動(dòng)狀態(tài)下半自動(dòng)焊接成筒體，選用的S201紫銅氬弧焊絲機(jī)械性能好、抗裂性好，可保證焊縫的持久強(qiáng)度，振動(dòng)狀態(tài)下焊接可有效保證焊縫質(zhì)量；焊接時(shí)焊縫底部?jī)?nèi)表面預(yù)貼有T2紫銅條板，紫銅條板下部設(shè)有碳棒以預(yù)防金屬的粘連；
對(duì)經(jīng)過焊接后的筒體進(jìn)行修磨，修磨多余的焊肉，使焊縫與母材厚度達(dá)到一致，機(jī)械加工去除焊縫內(nèi)表面預(yù)貼的T2紫銅條板；對(duì)筒體進(jìn)行整圓，使筒體圓度符合圖紙要求；最后用射線檢測(cè)筒體焊縫，焊縫必須全部達(dá)到二級(jí)以上技術(shù)要求；
對(duì)筒體整體進(jìn)行退火處理，加溫到300°C，保溫2小時(shí)，緩冷至室溫，筒體焊接制作完畢。[0017]圖1、圖2以及圖3分別為本發(fā)明提供的真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝焊接輔具的主視圖、側(cè)視圖和俯視圖，該焊接輔具包括主體支架，待焊接的筒體焊縫向上置于主體支架內(nèi)，主體支架分為底座、垂直段和傾斜段，均對(duì)稱設(shè)置，傾斜段的端部?jī)?nèi)側(cè)安裝有可調(diào)壓板，可調(diào)壓板抵接在筒體外側(cè)以使縱向焊縫合口 ；筒體外側(cè)依次布置有電阻加熱毯和硅酸鋁纖維保溫棉，在焊縫處留有開口 ；主體支架一側(cè)還設(shè)有固定架，固定架頂部設(shè)有運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，自動(dòng)擺動(dòng)焊接車在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上勻速直線運(yùn)動(dòng)完成對(duì)筒體氬氣保護(hù)下的焊接；主體支架垂直段內(nèi)側(cè)設(shè)有振動(dòng)架，振動(dòng)架上設(shè)有振動(dòng)器，振動(dòng)架底部安裝有減震彈簧。焊接輔具還包括調(diào)整器，上下抵接于所述筒體內(nèi)，其頂部設(shè)有碳棒。
[0018]待焊接的筒體底部置于主支架的底座上，上部被可調(diào)壓板壓緊，可調(diào)壓板通過螺栓連接在主支架的傾斜段端部，可通過調(diào)節(jié)螺栓的松緊度來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)筒體的合口、緊固程度。設(shè)置在筒體外側(cè)的電阻加熱毯可使筒體獲得600°C-700°C的預(yù)熱溫度，硅酸鋁纖維保溫棉使筒體獲得較均衡的溫度。振動(dòng)架上對(duì)稱安裝有振動(dòng)器，振動(dòng)架底部設(shè)計(jì)有減震彈簧，可使振動(dòng)架及筒體的焊接熔池產(chǎn)生振動(dòng)及時(shí)排出熔池內(nèi)的雜質(zhì)和氣泡,有效提高焊縫熔合質(zhì)量以及減少熔合截面雜質(zhì)。此外，為保證焊縫的熔合質(zhì)量，在焊縫底部?jī)?nèi)表面預(yù)貼有T2紫銅條板，調(diào)整器頂部設(shè)置的碳棒與T2紫銅條板下部抵接，可預(yù)防金屬的粘連。自動(dòng)擺動(dòng)焊接車在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上勻速直線運(yùn)動(dòng)完成對(duì)筒體氬氣保護(hù)及振動(dòng)狀態(tài)下的焊接，選用S201紫銅氬弧焊絲。
[0019]上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的說明，不是對(duì)本發(fā)明的限定，任何對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)單變換均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝，其特征在于包括如下步驟: 模擬制作與筒體焊接條件狀態(tài)相同的焊接試板，該試板在二級(jí)焊縫條件下做拉伸試驗(yàn)，然后根據(jù)焊縫強(qiáng)度降低狀況確定筒體所需板材厚度； 對(duì)所選用的板材一次進(jìn)行下料、刨邊和卷制工序； 使經(jīng)過卷制的板材縱向焊縫基本合口，加溫到600-700°C并維持恒溫狀態(tài)下，用S201紫銅氬弧焊絲氬氣保護(hù)及振動(dòng)狀態(tài)下半自動(dòng)焊接成筒體； 對(duì)經(jīng)過焊接后的筒體進(jìn)行修磨、整圓以及焊縫射線檢測(cè)工序； 對(duì)筒體整體進(jìn)行退火處理，加溫到300°C，保溫2小時(shí)，緩冷至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝，其特征在于:所述的板材為T2或TP2紫銅板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝，其特征在于:焊接時(shí)焊縫底部?jī)?nèi)表面預(yù)貼有T2紫銅條板，紫銅條板下部設(shè)有碳棒以預(yù)防金屬的粘連。
4.一種真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝焊接輔具，其特征在于:包括主體支架，待焊接的筒體焊縫向上置于主體支架內(nèi)，主體支架分為底座、垂直段和傾斜段，均對(duì)稱設(shè)置，傾斜段的端部?jī)?nèi)側(cè)安裝有可調(diào)壓板，可調(diào)壓板抵接在筒體外側(cè)以使縱向焊縫合口 ；筒體外側(cè)依次布置有電阻加熱毯和保溫棉，在焊縫處留有開口 ；主體支架一側(cè)還設(shè)有固定架，固定架頂部設(shè)有運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，自動(dòng)擺動(dòng)焊接車在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上勻速直線運(yùn)動(dòng)完成對(duì)筒體氬氣保護(hù)下的焊接；主體支架垂直段內(nèi)側(cè)設(shè)有振動(dòng)架，振動(dòng)架上設(shè)有振動(dòng)器，振動(dòng)架底部安裝有減震彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝焊接輔具，其特征在于:還包括調(diào)整器，上下抵接于所述筒體內(nèi)，其頂部設(shè)有碳棒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空自耗爐結(jié)晶器焊接式筒體制作工藝焊接輔具，其特征在于:所述的保溫棉為硅酸鋁纖維保溫棉。
【文檔編號(hào)】B23K9/32GK103817530SQ201310673101
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】張弘, 李文忠 申請(qǐng)人:太原市冶金機(jī)械廠