转炉炉壳变弧段热压成型胎具及胎具制作方法

摘要

本发明涉及一种转炉炉壳变弧段热压成型胎具及胎具制作方法。该胎具由上胎板、下胎板、盖板、围板组成，所述的上胎板和下胎板根据所需要热压成型的转炉变弧段尺寸进行数控下料，并且按尺寸要求按次序组装焊接，各块上胎板和下胎板在变弧段外侧与盖板焊接，在变弧段内侧与围板焊接。所述的变弧段上下两端部用外围板封堵。此种胎具通过计算变弧段各位置精确尺寸，并考虑压型过程中的合理受力方向，采用热压成型，下料准确，成型精度高，且制作成本大大降低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种转炉炉壳变弧段热压成型胎具及胎具制作方法。

背景技术

炼钢转炉是炼制钢水的重要设备，工作温度1800℃，24小时连续工作，一旦因为成型质量发生事故，就会损失惨重甚至危及工作人员生命安全，因此对转炉制作质量有很严格的要求。对于整个转炉的制作，其变弧段成型精度是保证质量甚至整个转炉质量的关键。

以往转炉炉壳变弧段的制作都是采用铸造胎具挤压成型，此种胎具，其缺点是：成本高；重量大，笨重不易操作，压型效果不好，精度不够，严重影响焊缝质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉炉壳变弧段热压成型胎具及胎具制作方法，此种胎具通过计算变弧段各位置精确尺寸，并考虑压型过程中的合理受力方向，采用热压成型，下料准确，成型精度高，且制作成本大大降低。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种转炉炉壳变弧段热压成型胎具，该胎具由上胎板、下胎板、盖板、围板组成，所述的上胎板和下胎板根据所需要热压成型的转炉变弧段尺寸进行数控下料，并且按尺寸要求按次序组装焊接，各块上胎板和下胎板在变弧段外侧与盖板焊接，在变弧段内侧与围板焊接。

所述的变弧段上下两端部用外围板封堵。

所述的围板包括上端锥段、底端锥段和中间球面段，采用钢板滚曲成型焊接在各个上胎板和下胎板的上端和底端锥段部位，中间球面段采用数个圆钢紧贴胎板弧段曲面焊接成型。

所述的转炉炉壳变弧段热压成型胎具的制作方法包括如下步骤：

1)胎板尺寸计算；

每组胎板的计算由L1、L2、L3、L4四个数据确定，其中，Li(k)＝Li(1)/cos(k-1)*θ，

式中，L1、L2、L3、L4表示上下胎板外端部端点与转炉轴心的距离；

i＝1、2、3、4，Li分别表示L1、L2、L3、L4；

k＝1、2、3、……n，k＝1时，表示1^#胎板，取胎板正中间位置，1^#胎板两侧分别以1^#胎板为中心，两侧对称布置2^#胎板、3^#胎板、……n#胎板；

θ为各相邻胎板之间的等分夹角。

2)下料及样板制作；

各胎板按上述数据进行数控下料，另放实样制作变弧段弧线样板，使上下胎板在变弧段的曲线满足要求。

3)围板制作；

采用钢板滚曲成型焊接在各个上胎板和下胎板的上端和底端锥段，中间球面段采用数个圆钢紧贴胎板弧段曲面焊接成型，钢板制作的围板按所需的弧度尺寸采用数控下料，圆钢制作的围板在胎板弧面段焊接后将多余部分去掉。

4)胎具组对焊接；

先在盖板上找一基准板位置焊接第一块胎板，然后在基准板中心线两侧进行依次组对胎板并焊接；然后将围板焊接在胎板的变弧段侧。

与现有技术相比，本发明的优点是：

使用该种胎具，比铸造成型胎具节约了大量材料，并且通过严格控制胎具制作精度，很好地确保了变弧段的成型精度，100％一次压形合格，使其与之相邻的炉壳上、下段之间环缝及其自身瓣与瓣之间的纵缝组对错边量≤3mm，焊缝探伤一次合格率达98.5％，很好地确保了转炉炉壳外观及内在质量。

附图说明

图1是转炉炉壳变弧段热压成型胎具的上、下胎板的主视结构图；

图2是转炉炉壳变弧段热压成型胎具的俯视结构图；

图3是转炉炉壳变弧段热压成型胎具的主视结构图；

图4是转炉炉壳的结构图。

具体实施方式

见图1、图2、图3，一种转炉炉壳变弧段热压成型胎具，该胎具由上胎板2、下胎板1、盖板5、盖板6、圆钢3和锥段钢板4组成的围板、外围板7组成，上胎板2和下胎板1根据所需要热压成型的变弧段尺寸进行数控下料，并且按尺寸要求按次序焊接，各块上胎板2在变弧段外侧焊接有上部盖板5，各块下胎板1在变弧段外侧焊接有下部盖板6，各胎板在变弧段内侧焊接有圆钢3和锥段钢板4组成的围板，上下两端部用外围板7封堵。

围板的上端锥段和底端锥段采用钢板4滚曲成型焊接在各个上胎板和下胎板的上端和底端锥段，围板的中间球面段采用数个圆钢3紧贴胎板弧段曲面焊接成型。

下面以100t转炉炉壳为例，详细叙述转炉炉壳变弧段热压成型胎具的制作方法，该方法包括如下步骤：

1)胎板尺寸计算；

每组胎板的计算由L1、L2、L3、L4四个数据确定，其中，Li(k)＝Li(1)/cos(k-1)*θ，

式中，L1、L2、L3、L4表示上下胎板外端部端点与转炉轴心的距离；

i＝1、2、3、4，Li分别表示L1、L2、L3、L4；

k＝1、2、3、4、5、6、7，k＝1时，表示1^#胎板，取胎板正中间位置，1^#胎板两侧分别以1^#胎板为中心，两侧对称布置2^#胎板、3^#胎板、……7^#胎板；

θ为各相邻胎板之间的等分夹角，在该炉壳制作中，两外侧胎板之间夹角为48°，每相邻两块胎板之间的夹角为4°，即θ＝4°。

2)下料及样板制作；

各胎板均采用数控下料，以确保其尺寸精度。另放实样制作变弧段弧线样板及如图1所示上、下端R＝1959.62、R1＝2470.87、R2＝2368.64、R3＝1857.09、R4＝1737.01，如图3所示，使用加弧面围板后相应各位置48°范围的圆弧样板，随时检查胎具制作精度和压型精度。

3)围板制作；

上端锥段和底端锥段采用δ20钢板滚曲成型，焊接在各个上胎板和下胎板的上端和底端锥段；中间球面段围板采用数个Φ20圆钢紧贴胎板弧段曲面，手工盘曲焊接成型，钢板制作的围板按所需的弧度尺寸采用数控下料，圆钢制作的围板在胎板弧面段焊接后端部切割。

4)胎具组对焊接；

先在盖板上确定一基准位置线焊接第一块胎板，然后以基准线为中心线，两侧进行依次组对胎板并焊接；然后将围板焊接在胎板的变弧段侧；最后用外围板进行封堵，检验合格使用。

使用时，将转炉变弧段的原料在上下胎板之间的空间内，热压成型。