一种大型钢包修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金机械领域，特别是，本发明涉及一种大型冶金钢包修复方法，所述大型冶金钢包为300吨或以上、用于盛装钢水、铁水或钢渣、铁渣等大型圆形或筒状(桶状)冶金容器。
【背景技术】
[0002]在冶金机械领域，冶金钢包为应用于盛装钢水、铁水或钢渣、铁渣等大型圆形或筒状(桶状)冶金容器。由于钢包属“三高”(高温、高空、高危)特殊设备，即:盛装高温液态钢水，高空运行，高风险设备，其安全性特别重要。
[0003]现行钢铁生产工艺中所使用的钢水包(简称钢包)、铁水包(简称铁包)等冶金设备不断向着大型化方向发展，不但设备尺寸和吨位大(300吨或300吨以上)，而且结构复杂性增大，修理难度和风险也很大。
[0004]目前存在的问题是:对于报废/失效的钢包、或濒临报废的300吨或300吨以上的大型钢包，目前还不能修复回收，或没有修复回收再使用的可靠技术，一旦钢包出现超标缺陷或无法修复时，通常是将整个钢包直接报废处理。
[0005]另外，由于钢包属“二闻”(闻温、闻空、闻危)特殊设备，即:盛装闻温液态钢水，闻空运行，高风险设备，其安全性特别重要。迄今为止，除局部修理外，国内、外业内对这类大型设备不敢修理，特别是，对于含有超标缺陷、濒临报废的钢包，通常做法是直接将整个钢包进行报废处理。从而导致成本攀高，效率下降。
【发明内容】
[0006]为克服所述问题，本发明的目的在于:提供一种大型冶金钢包修复方法，根据本发明的大型冶金钢包修复方法，可使濒临报废钢包起死回生，解决降本增效延寿使用问题，同时，本发明还有利于设备周转，稳产顺行。
[0007]本发明技术方案如下:
[0008]一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤:
[0009](I)钢包筛选，
[0010](2)以待修钢包为中心搭设施工架；
[0011](3)诊断并标记钢包耳轴线两侧包壳受损或材料失效区域的界面；
[0012](4)沿钢包两耳轴轴线方向铺设刚性定位用拘束构件，将包口、耳轴及耳轴座受力区实施刚性拘束和定位；
[0013](5)以钢包耳轴线为中心线，挖除钢包两侧包壳受损区域或材料失效区域的钢板，保留耳轴、耳轴座包口法兰及其下法兰、加强筋结构和包底；
[0014](6)根据挖除的钢包两侧包壳受损区域或材料失效区域的钢板形状和尺寸，制作新钢板，取代挖除的旧钢板，将新钢板镶嵌补入，进行组装和焊接；
[0015](7)焊接完毕后，去掉所述刚性定位拘束构件，消除焊接残余应力。
[0016]根据本发明，针对已经报废的钢包，从中筛选具有修复潜力和修复价值的钢包，具体地，选出耳轴和耳轴座及包底三大部分未老化失效的钢包。此时，需分析钢包设备档案履历，依据使用情况、变形记录、开裂记录、修理(次数、大小)记录、运行状态、服役炉龄、无损检测记录等10大指标，筛选具有修复价值的濒临报废的钢包。保留耳轴、耳轴座包口法兰及其下法兰、加强筋结构和包底等未受损失效部分。
[0017]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，
[0018]在步骤(3)，包壳受损或材料失效区域为各位于钢包耳轴一侧的一块，即共两块。
[0019]根据本发明，在步骤(3)，诊断并标记钢包受损或失效二片区域界面时，采用无损检测、复膜金相、表面硬度、表面光谱方法之一确定受损或失效二片区域面积的大小。
[0020]根据本发明，在步骤(3)，采用“无损检测+复膜金相+表面硬度”三合一快速检测方法，确定材料受损或失效二片区域面积的形状和大小，依此划定修理界面。
[0021]根据本发明，所述包壳受损或材料失效区域范围:左右两边不超过耳轴座，下边不超过包底与筒体拼接环焊缝。
[0022]根据本发明，采用无损检测、复膜金相、表面硬度、表面光谱方法之一确定受损或失效二片区域面积的大小。
[0023]两端耳轴轴线设定位拘束杆。由两个耳轴构成一条中心线，围绕该中心线增设专用拘束杆，将耳轴及耳轴座受力区结构实施刚性拘束定位，防止上述方法实施过程中，包口、法兰和耳轴座受力结构区域出现变形、扭曲、跑偏等现象。耳轴结构见图2-4，8。
[0024]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，在步骤(6)，对所述新钢板进行卷制压形及坡口加工，且使所述新钢板纵向受力方向和原轧制方向一致。
[0025]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，在步骤(4)，所述拘束构件为拘束杆或拘束板，拘束构件长度>包口直径，宽度>耳轴直径，厚度(高度)>包口法兰厚度。
[0026]根据本发明，在步骤(5)，挖除受损或失效二片区域钢板采用氧-乙炔气割或等离子弧切割或机械切割方法。
[0027]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，焊条在焊前作350°C保温Ih烘干处理。
[0028]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，将新钢板组装到位后，辅设电加热板进行焊前预热。焊接材料选择相应的焊条(E5015，或E5015-G)。
[0029]根据本发明，焊条在焊前作350°C保温Ih烘干处理，并置于焊条筒，现场随取随用。以减少并分散焊接应力。
[0030]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，
[0031]在步骤(5)、(6)，切割挖除旧钢板和卷制新钢板时，四角圆弧R彡100，且采用分段、分层、多道的适度线能量焊接。
[0032]所述分段、分层、多道是指具体的焊接工艺规范，详见图9，利于降低焊接应力和确保焊接质量。
[0033]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，在步骤(6)，筋板及上下法兰(加强圈)等辅助结构采用单边V型波口焊接，所述V型夹角(a )60-70°，所述波口间距(b) 0-3mm,所述V型角顶距钢板底边距离(p) l_3mm。
[0034]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，新钢板卷制压形及坡口加工。
[0035]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，新钢板采用双边V型波口焊接，所述双边V型波口夹角(a )40-60°，所述波口间距(b)0-3mm，所述二 V型角顶间距(P)为0-3mm，所述钢板一侧的一个V型角顶距离钢板该侧距离(H)为1/3钢板厚度⑷。
[0036]根据本发明，挖除旧的失效的二片钢板后，原则上应选取与筒体同材质、同厚度的新钢板，包括钢包上下法兰(加强圈)。依据挖除的二片钢板的尺寸，制作二片同材料的新钢板，安装前，需将新钢板切割、压形、开坡口等加工处理。
[0037]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，其特征在于，在步骤(7)，热处理消除焊接残余应力时，热处理工艺如下:
[0038]加热温度:600±20°C;
[0039]升温速度:<150°C/h ;
[0040]保温时间:180min;
[0041]降温速度:< 100?150°C /h，400°C以下空冷。
[0042]根据本发明所述一种大型冶金钢包修复方法，在步骤(7)之后，进行钢包口内侧几何尺寸检测，见图4b，如:Ah和A"标准值应为4536mm±5 -,A2^1和A2_2标准值应为4608mm±5 等等。
[0043]根据本发明，在步骤(5)，挖除受损或失效二片区域钢板采用氧-乙炔气割或等离子弧切割或机械切割方法。
[0044]根据本发明，本在步骤(6)，新钢板卷制压形及坡口加工时，挖除旧的失效的二片钢板后，选取与筒体同材质、同厚度的新钢板取代挖除钢板，且使所述新钢板纵向受力方向和原轧制方向一致。
[0045]根据本发明，其特征在于，所述刚性定位用拘束构件二端分别是对称的三点受力，受力点在耳轴上方的包口法兰边，中间设计丝杆结构，以调节所述刚性定位用拘束构件长度。
[0046]所述拘束构件为拘束杆或拘束板，所述拘束构件长短由中部丝杆调节，将包口、耳轴及耳轴座受力区实施刚性拘束和整体定位，防止修理过程中产生变形和扭曲。
[0047]根据本发明的一种大型冶金钢包修复方法，控制新钢板镶嵌补入时的错边量在O?4mm，控制焊接线能量在15?40KJ/CM。
[0048]根据本发明的一种大型冶金钢包修复方法，为一种快速修复方法(又称二片一线”快速修复方法)，其技术要点可概括为:“二片挖补法”和“一线定位法”。其解释如下:
[0049]二片挖补法。经过多年的研究，发明人发现300吨钢包失效、报废中的一个规律现象是:由于炼钢生产中钢包的工况特点，绝大多数濒临报废的钢包是以两个耳轴轴线为中心线，包口两边一定区域的钢板出现变形、鼓包、开裂及材料失效，并非整个钢包均失效。因此，只要设法将钢包两边失效区域的材料挖除，然后，焊补新的钢板，就可使整个300吨钢包起死回生。
[0050]一线定位法。由两个耳轴构成一条中心线，围绕该中心线增设专用拘束杆，将耳轴及耳轴座受力区结构实施刚性拘束定位，防止上述“二片挖补法”实施过程中，包口、法兰和耳轴座受力结构区域出现变形、扭曲、跑偏等现象。
【附图说明】
[0051]图1