电解槽摇篮架制作工艺及反变形控制精.docx
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电解槽摇篮架制作工艺及反变形控制精.docx
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电解槽摇篮架制作工艺及反变形控制精
电解槽摇篮架制作工艺及反变形控制
摘要:
以阿根廷ALUAR电解工程摇篮架制作为例,详细阐述电解槽摇篮架制作工艺,并针对制作过程中的各项技术难点和关键因素,提出一整套防止变形、控制尺寸的解决方案,最后形成了一套以欧洲标准制作验收的摇篮架施工方案。
关键词:
摇篮架翼板冷作工钢结构制作施工方案反变形
前言
摇篮槽壳是电解铝生产中的重要设备,而摇篮架则是摇篮槽壳的重要部件,在实际生产中,由于强电流和强磁场及高温的环境,摇篮架不但承受巨大的压力、而且还承受槽壳膨胀的撑力。
因此我们认为摇篮架不仅是承载结构,并且是一个非标焊接设备的重要部件。
以阿根廷ALUAR电解工程摇篮架制作为例,其在放样和号料多为不规则形状,焊缝多为连续焊缝,焊接热变形通过释放,焊后收缩及易超差,特别是上口尺寸难以得到保证,而摇篮架的上口尺寸精确度是确保整槽壳组装的关键因素,且阿根廷ALUAR电解工程摇篮架制作不允许火焰矫正(以欧标制作、验收),因此必须采用先进的制造方式和焊接工艺来控制好摇篮架上口尺寸,才能满足摇篮槽壳的组装。
针对以上特点,我们通过参阅有关资料结合自己多年的钢结构制作经验,提出一整套的解决方案,增加摇篮架上口宽度(增加到+4~+8),采用要求的电流、电压及速度进行焊接,焊接完毕后使其自然冷却,充分利用反变形的技术,不用任何外力而使摇篮架(允差0,+4)达到技术要求,保证了摇篮槽壳的装配质量。
最后形成了一套以欧洲标准制作验收的摇篮架施工方案。
一、摇篮架制作技术要求
摇篮架总宽4950mm(允差±5mm);摇篮架总高1890mm(允差±2mm);摇篮架外缘宽度(翼板宽度)220mm(允差±1.5mm);摇篮架下口尺寸4085mm(允差±2mm);摇篮架上口尺寸4085mm,(允差0~4mm);摇篮架内高1305mm(允差±2mm)。
要求先制作出两根两根摇篮架,待焊接完毕、检验合格后方可进行批量制作。
零件切割检查记录表、组装检查记录、施焊纪录、架装配清单及下料的排版图必须完整、属实,严格做好摇篮架及各零件的编号及打钢印工作,做到材料的可追溯性、保证交工资料完整性。
并随时接受业主的检查。
在生产制作过程中,严格遵守业主提供的规范和技术说明。
二、工艺流程
施工准备→材料入库验收→排版放样→下料切割→零件矫正→组对焊接→外观处理→交工验收
2.1施工准备
施工准备是整个工程的前期制作与后期安装的重要保障,准备充足与否关系到整个工程进度的顺利进行,一定要认识到其重要性。
准备好欧洲验收规范及有关质量控制文件,熟悉和审查图纸,将图纸中存在的问题和建议及时与外商沟通,并通过监理(英国摩迪公司)进行会审定论,向参加施工的全体人员进行技术交底,提高全员的安全质量意识。
2.2材料入库验收
摇篮架使用的钢板有:
10㎜、15㎜、30㎜三种规格,材质的欧洲标准为S235J0(对应中国钢材标准为Q235C)。
供货商把材料运到基地,经材料员验收长度、宽度、厚度、均达规范要求;材质、炉号、批号与材质证都一一对应,登记完毕后方可入库,并认真做好材料检验记录。
2.3排版放样
下料前先到仓库材料保管员处询问所需钢板的规格,根据材料的规格在A4纸上进行排版,经专职质检员或技术员签字批准后方可到仓库领料。
然后再进行实际放样,先测量总长及总宽,后分尺寸,不得分段丈量相加,避免偏差积累。
放样允许偏差宽度±0.5㎜、对角线±1㎜、孔距±0.5㎜。
2.4下料切割
翼板、底部腹板下料时要严格按照图纸尺寸进行下料,并加以复查。
划线时要有下料中心线、检查线和加工线,并打伤样冲,作出明显标记,然后用半自动进行切割;垂直腹板与角部腹板为不规则形状,且技术要求精度很高,必须由数控切割机切割;小筋板为了保证精确度,须加工样板,用仿型切割机切割。
各个零件切割前必须打上零件编号,从零件编号上就能查找出该零件材料的炉号、批号,做到材料的可追溯性。
下表中零件编号前三位×××代表炉号、批号的缩写。
零件清单(每台)
零件编号
零件名称
数量(块)
厚度(㎜)
材质
×××C20
翼板
13
15/30
Q235C
×××C21
垂直腹板
26
10
Q235C
×××C22
水平腹板
13
10/15
Q235C
×××C23
筋板1
52
15
Q235C
×××C24
筋板2
52
15
Q235C
2.5零件矫正
摇篮架在组装前各零件必须进行矫正,矫正时可以采取捶击方式矫正,也可以采用压力机矫正,但不能采用火焰矫正(欧洲标准:
不允许对构件做火焰矫正)。
矫正后的零件表面不能有明显的凹面损伤现象,表面划痕深度不大于0.5㎜。
矫正检验合格,修补气割缺陷、打磨飞楞、毛边,外观质量达到验收标准后方可组装。
2.6组装焊接
用①翼板折弯胎具,压制好摇篮架U型冀板;用②摇篮架腹板胎具拼接好摇篮架腹板;把加工好的腹板、翼板放置在③摇篮架组装胎具上,先预紧楔铁调整好腹板对应翼板的中心偏差,然后将楔铁卡具打紧,检查翼板是否贴紧腹板,腹板与翼板完全吻合后电焊点固,再按装配尺寸组装上两角部斜筋板、直筋板,松开楔铁卡具把摇篮架吊出胎具,翻转之另一面组装上两角部斜筋板、直筋板,打凿上摇篮架编号、统计完摇篮架装配清单、吊装到焊接区内方可焊接。
焊接要求必须用CO2气体保护焊、采用要求的电流、电压及速度进行焊接,焊接完毕后使其自然冷却。
2.7外观处理及交工验收
把焊接好的摇篮架吊装到外观处理区内,检查摇篮架焊缝的外观质量,对有缺陷的地方进行修补,用角向磨光机进行修磨、清除飞溅。
自检合格后吊装到待验区,并间隔600㎜摆放整齐,由质量工程师组织各施工队质检员进行初检,初检合格后邀请英国摩迪公司监理与甲方进行验收。
三、胎具的制作及反变形原理
摇篮架的胎具制作,其作用就是为了降低劳动强度,保证摇篮架的几何尺寸,使整个工程能顺利进行。
在胎具的制作中,我们依据理论知识并结合多年的工作经验,制作出三种胎具:
①翼板折弯胎具、②腹板拼接胎具、③摇篮架组装胎具。
3.1①翼板折弯胎具就是把它安装到压力机上压制摇篮架U型冀板(如下图),翼板角部圆弧R75mm成90度夹角,为了保证翼板压制成型后的角部圆弧及夹角精度,要求上胎圆钢直径在145~146mm之间,压制回弹后角部圆弧R正好达到75mm,大于这个数据则圆弧R增大,反之则小;调整压制时翼板下面与上胎上面之间的垫铁来控制90度夹角;内口尺寸则是按折弯线进行压制,实际压制成后内口尺寸偏大或偏小,以偏大或偏小的数据调整折弯线,就能保证压制出的U型冀板符合图纸要求。
3.2②摇篮架腹板胎具是一个简单的胎具,其制作方法是地板上放出摇篮架侧板的大样图,以中心线向两边均匀扩展,使上口尺寸固定到+8mm,然后在大样图周围分段点焊上30×30×20㎜的挡板即可(如下图)。
腹板胎具是把不同规格的底部腹板、角部腹板、垂直腹板拼接在一起,然后在上面完成焊接。
拼接时要求腹板V型破口(单面焊双面成型)、钝边1~2mm、间隙在1.5~2.5mm范围之内。
其作用第一是让拼接焊缝完全溶合,保证焊接质量;第二是让在胎具上焊接的每块腹板收缩量尽可能保持一致。
焊接时要求焊丝Φ1.2mm,第一遍焊接电流150~160A、电压21V,第二与第三遍焊接电流200~220A、电压23~24V,第四遍封面焊接电流170~180A、电压21~22V。
对焊接参数的要求主要是为了保证焊接质量,同时腹板在胎具上焊接时受到热变形的影响也基本保持一致,使自然冷却后的腹板上口尺寸控制在+4~+8mm范围之内。
3.3、③摇篮架组装胎具是一个立体胎具,它的制作同②胎具的大样,只是把腹板胎具抬高到冀板1/2-5高度,内围按一定的间距设立9块固定挡板,外围按一定的间距、离边线50mm的间隙设立11块楔铁挡板,准备好11块楔铁即可(如下图)。
它的作用第一是为了降低劳动强度,第二是为了保证组装好的摇篮架上口尺寸能控制在+4~+8mm范围之内。
只需要在上面组装,不需要在上面焊接,焊接时要求采用平角焊缝,焊丝Φ1.2mm,第一遍焊接电流120~140A、电压18~19V,第二遍焊接电流160~180A、电压20~21V,第三遍焊接电流160~180A、电压20~21V。
对焊接参数的要求主要还是为了保证焊接质量,因焊接时受到热变形的影响相同,冷却后收缩量也基本一致(经试验所得在4mm左右),所以,焊接后的摇篮架上口尺寸能控制在0~+3mm范围之内,满足整个摇篮槽壳的组装要求。
结论
本工程按照欧洲验收的规范及技术要求进行制作。
为保证摇篮架焊接后的几何尺寸,我们在制作过程中利用反变形的原理,对摇篮架上口尺寸进行了4~8㎜加大,用指定的电流、电压及速度进行焊接,合格率达到100﹪、优良率达到90﹪以上,顺利的通过了英国摩迪公司监理与甲方的验收。
我们通过试验得出了一套宝贵的反变形数据,这样精确的反变形数据,在国内同行业的有关资料上从无记载。
这一重大成果为今后的欧洲电解工程提供了良好的参考价值,为长铝建走向国际市场积累了宝贵的经验。
参考文献
1)ISO2768-mk一般公差(Generaltolerance)
2)DIN8570一般焊接公差(Generaltoleranceofweldingdesign)
3)DINENISO13920一般焊接公差
4)GB50026-93《工程测量规范》
5)GB50300-2001《建筑安装工程质量验收标准》
6)GB1804-88《公差与配合未注公差尺寸的极限偏差》
7)GB50231-98《机械设备安装工程施工及验收通用规范》
8)GB50235-97《工业金属管道施工及验收规范》
9)JBJ81-91《建筑钢结构焊接规程》
其他涉及到的有关国家或行业工程施工及验收规范
中国长城铝业公司
高级技师申报评审论文
电解槽摇篮架制作工艺及反变形控制
单位:
中国长城铝业公司建设公司
姓名:
王祥增
申报职业:
冷作工
申报等级:
高级技师
2010年7月18日
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- 关 键 词:
- 电解槽 篮架 制作 工艺 变形 控制