ZD5堆焊焊絲及簡(jiǎn)易動(dòng)平衡試驗(yàn)法在煤氣遮斷閥閥座、閥蓋制造上的應(yīng)用

郝娜

【摘 要】煤氣遮斷閥閥座、閥蓋制造有二大難點(diǎn)：1）閥座及閥蓋間接觸面要求堆焊耐磨硬層，硬度HRC≥48；2） 閥座及閥蓋裝配后做動(dòng)平衡試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)工藝分析，運(yùn)用ZD5堆焊焊絲堆焊及堆焊后加工控制，再用簡(jiǎn)易平衡試驗(yàn)方法解決制造難點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】煤氣遮斷閥；閥座；閥蓋；動(dòng)平衡；堆焊

【中圖分類(lèi)號(hào)】p755.1【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0261-03

1 概述

煤氣遮斷閥是高爐休風(fēng)操作的主要設(shè)備之一，是用于阻止煤氣貯氣罐氣源的裝置，高爐正常生產(chǎn)時(shí)呈常開(kāi)狀態(tài)，使煤氣通過(guò)并進(jìn)入煤氣凈化系統(tǒng)。而當(dāng)高爐休風(fēng)時(shí)呈關(guān)閉狀態(tài)，將煤氣系統(tǒng)與高爐隔開(kāi)，以便高爐或煤氣系統(tǒng)進(jìn)行安全檢修。其閥座、閥蓋是設(shè)備中的關(guān)鍵件，應(yīng)具有好的耐磨性及密封性、運(yùn)行平穩(wěn)可靠等特點(diǎn)。

2 煤氣遮斷閥座、閥蓋結(jié)構(gòu)形式

煤氣遮斷閥閥座、閥蓋位于底部外圓直徑為3996mm的托架之上，形狀為鐘狀，見(jiàn)（圖1）。閥座固定在托架上，閥座內(nèi)上下兩內(nèi)圓面分別與上下閥蓋接觸并密封，接觸面要求耐磨、密封。為開(kāi)、關(guān)煤氣氣源，閥蓋需升降7000mm，要求升降平穩(wěn)。

3 制造難點(diǎn)

閥座及上、下閥蓋均為鑄鋼件（ZG230-450）。閥座重3533Kg，下閥蓋重5570Kg，上閥蓋重6050Kg，各尺寸及形狀見(jiàn)圖2～4。

這些鑄件尺寸大、重量重，制造有難度。閥座與上下閥蓋間密封面要求硬度HRC≥48，堆焊實(shí)施有難度。堆焊的圓錐密封面要求表面粗糙度高達(dá)0.8 ，且密封錐面角度要準(zhǔn)確，因表面較硬，加工有困難。為保證閥蓋升降過(guò)程的平衡穩(wěn)定，設(shè)計(jì)要求上下閥蓋先單件后兩件合一進(jìn)行平衡檢測(cè)。

4 解決方案

4.1 鑄件要求

為保證堆焊密封層處毛坯均勻、圓錐面加工準(zhǔn)確及平衡試驗(yàn)時(shí)不平衡量小，對(duì)鑄件進(jìn)行明確要求，按JB/T5000.6-2007中CT13級(jí)制造及檢查，為保證鑄件質(zhì)量，對(duì)鑄件進(jìn)行探傷檢查。

4.2 堆焊的實(shí)施

為保證堆焊層硬度HRC≥48的要求，選用專(zhuān)業(yè)廠專(zhuān)門(mén)研制的用于高爐料鐘密封面耐磨堆焊專(zhuān)用焊絲ZD5。該焊絲屬多合金元素強(qiáng)化型高硬度、高韌性耐磨堆焊焊絲。其抗裂性能優(yōu)良，耐高溫達(dá)500℃。

4.2.1 堆焊前準(zhǔn)備

（1） 錐體待堆焊表面進(jìn)行除油、除銹處理，露出金屬光澤后進(jìn)行100%磁粉探傷檢測(cè)。

（2） 因?yàn)楹附舆^(guò)程易產(chǎn)生裂紋，采取相應(yīng)措施，如控制層間溫度，連續(xù)焊接，一次性完成，即在一圈之內(nèi)不要間斷，未施焊的部位用保溫棉包好，以保證層間溫度。如因意外，中途停焊用保溫棉將施焊部位包好，再次施焊時(shí)應(yīng)將工件待焊部位加熱到合適溫度再堆焊。焊后用保溫棉包好緩慢冷卻。

（3） 因上述要求，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式采用變位器進(jìn)行閥座及上下閥蓋的堆焊。設(shè)計(jì)工裝，見(jiàn)圖5、圖6。將閥座或閥蓋把合在變位器上。見(jiàn)圖7。

將閥座用工裝鋼板及螺栓把緊于變位器上。便于焊前預(yù)熱、連續(xù)施焊及焊后保溫。粗加工閥蓋時(shí)，將所需把合孔加工出以便把合。

將閥蓋用支撐件及吊環(huán)螺釘把緊于變位器上。焊前預(yù)熱、施焊、焊后保溫簡(jiǎn)單方便。粗加工閥蓋時(shí)，須加工出中間把合孔以便把合（圖7）。

4.2.2 堆焊

堆焊的關(guān)鍵是預(yù)熱、控制層間溫度、焊工技能好。根據(jù)ZD5焊絲的技術(shù)要求進(jìn)行堆焊前預(yù)熱，為控制好預(yù)熱溫度，采用履帶板加熱，同時(shí)在變位器上平面靠近閥座、閥蓋圓面處放置三處加熱源（火焰加熱），保證堆焊工件整體加熱均勻，溫度控制在所要求的范圍內(nèi)。焊接方法為CO2氣體保護(hù)焊，焊接參數(shù)按堆焊工藝要求。堆焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。堆焊后見(jiàn)（圖8）。

4.3 主要加工工藝方法

（1）劃線(xiàn)。必須先劃線(xiàn)檢查閥座、閥蓋，控制好毛坯質(zhì)量，不合格須修復(fù)。

（2）立車(chē)粗加工。按線(xiàn)找正加工上、下端面，各面留量4～5mm；加工各內(nèi)外圓面，包括斜圓面，各圓面直徑留量8～10mm，達(dá)6.3。

（3）超聲波探傷。按JB/T 5000.14-2007標(biāo)準(zhǔn)之3級(jí)驗(yàn)收并出具報(bào)告，合格后進(jìn)行下道工序。

（4）立車(chē)半粗加工及堆焊層槽加工成品。按已加工面找正，車(chē)削上、下端面，各面留量3mm，車(chē)削堆焊層兩側(cè)內(nèi)圓端面單邊留量4mm，堆焊層槽成品，其端面達(dá)6.3。堆焊層形式見(jiàn)圖9，堆焊工藝要求兩邊倒30°，車(chē)削工藝見(jiàn)圖10。堆焊時(shí)需使用的把合孔加工成品。

（5）磁粉探傷。堆焊層面探傷檢查。執(zhí)行JB/T500 0.14-2007標(biāo)準(zhǔn)，表面無(wú)裂紋。合格后進(jìn)行下道工序。

（6）堆焊。之后再進(jìn)行劃線(xiàn)檢查。

（7）數(shù)控立車(chē)半精加工。按線(xiàn)找正，加工上、下端面，各面留量1mm，加工各內(nèi)圓面，包括斜圓面和直圓面，各圓面單面留量2mm。斜圓面粗糙度達(dá)3.2。加工堆焊層，因其硬度為HRC48～52，需準(zhǔn)備特殊刀具。加工后用表檢查斜圓面的斜向圓跳動(dòng)公差，其值要小于0.05mm。若差值超過(guò)0. 05mm，則需檢查影響差值的各因素，如與初始狀態(tài)有關(guān)的機(jī)床、夾具、刀具及裝夾等；加工過(guò)程中刀具磨損及加工后內(nèi)應(yīng)力等。根據(jù)檢查結(jié)果，對(duì)影響差值的各因素進(jìn)行修正。如對(duì)于機(jī)床可轉(zhuǎn)移主軸回轉(zhuǎn)誤差，消除主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響；選用耐磨性好、壽命長(zhǎng)及幾何參數(shù)正確的刀具且合理選用切削用量。考慮夾具磨損，裝夾須合理，內(nèi)圓斜面采用統(tǒng)一斜面樣板（閥座、閥蓋同用）控制，加工面與塞尺間0.05mm塞尺不入，也可由數(shù)控車(chē)床來(lái)保證。

（8）時(shí)效消除應(yīng)力。落下工件，進(jìn)行72小時(shí)時(shí)效。

（9）數(shù)控立車(chē)精加工。將座體、上下閥蓋在同一數(shù)控立車(chē)上加工。按線(xiàn)找正，加工上、下端面成品，加工各部成品。為閥蓋檢測(cè)及平衡用，在直的外圓面上（上閥蓋為Ф3490mm、下閥蓋為Ф3290mm）位于中間處（上閥蓋為190mm、下閥蓋為150mm）標(biāo)注一0.5×0.5V型基準(zhǔn)線(xiàn)，見(jiàn)（圖11、12）。加工圓斜面時(shí)，隨時(shí)用表檢查其斜向圓跳動(dòng)公差，差值保證小于0. 05mm。加工堆焊層刀具及樣板同上，加工面與塞尺間0.05mm塞尺不入。

（10）磁粉探傷。堆焊表面探傷檢查執(zhí)行JB/T5000.14-2007標(biāo)準(zhǔn)，表面無(wú)裂紋，提供探傷報(bào)告，進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。

4.4 上、下閥蓋動(dòng)平衡試驗(yàn)方法

將平衡件置于下閥蓋上，相關(guān)件（上下吊耳、異型螺栓及螺母墊圈等）裝配后起吊上吊耳上部長(zhǎng)孔，旋轉(zhuǎn)和上下提降下閥蓋，觀察加工時(shí)在下閥蓋下部直圓面上的基準(zhǔn)水平刻線(xiàn)，水平差不大于1mm。調(diào)整時(shí)先適當(dāng)旋轉(zhuǎn)調(diào)整平衡件，若不能平衡，再將平衡件切割調(diào)整。調(diào)整好后，將平衡件通過(guò)角鋼先點(diǎn)焊于下閥蓋上，不焊牢，待整體平衡后焊固于下閥蓋上，見(jiàn)（圖13）。

上閥蓋做一起吊心軸，吊車(chē)通過(guò)心軸起吊上閥蓋，旋轉(zhuǎn)和上下提降上閥蓋，觀察加工時(shí)在上閥蓋下部直圓面上的基準(zhǔn)水平刻線(xiàn)，其水平差不大于1mm，見(jiàn)圖14。如果不平衡，可在上閥蓋內(nèi)側(cè)壁加焊鋼板進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，或根據(jù)其實(shí)際鑄件外形在外斜圓面及內(nèi)斜圓面打磨。在做完平衡檢測(cè)后所有部件不要拆卸。

4.5 上下閥蓋同步進(jìn)行平衡試驗(yàn)

將連接套裝配上。吊車(chē)起吊連接套上的長(zhǎng)孔，旋轉(zhuǎn)和上下提降上下閥蓋，觀察加工時(shí)位于上下閥蓋直圓面上的基準(zhǔn)水平刻線(xiàn)，水平差不大于3mm。如果不平衡，可在上閥蓋內(nèi)側(cè)壁打磨或加焊鋼板的方法進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，見(jiàn)圖15。平衡檢測(cè)完合格后，將平衡件焊固于下閥蓋上。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)煤氣遮斷閥閥座、閥蓋圓錐面堆焊、加工制造難點(diǎn)及平衡方法的工藝分析，運(yùn)用基礎(chǔ)研究成果高爐料鐘密封面耐磨堆焊專(zhuān)用焊絲ZD5，掌握堆焊關(guān)鍵，設(shè)計(jì)合理工裝，制訂合理方案，制造出合格產(chǎn)品。實(shí)踐證明，該煤氣遮斷閥運(yùn)行平穩(wěn)，密封面密封性能好，完全達(dá)到圖紙及用戶(hù)要求。制造過(guò)程的方法嚴(yán)謹(jǐn)，具有創(chuàng)新性、實(shí)用性，為其今后的制造提供學(xué)術(shù)性成果。