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通過對轉爐懸掛裝置特點進行研究，從而找出影響安裝過程的關健因素，對其加以控制，使安裝一次成功，確保了安裝質量，提前了工期，創造了效益。

一、概述

煉鋼廠4#轉爐建于1995年，它與1、2、3#轉爐最大的區別是整個爐殼為全懸掛式結構，其結構如圖一示，在整個生產過程中，爐體的全部重量全部由三個球鉸支承。

（圖一）

當爐口向上時，整個爐體的重量經卡板傳到球面墊，然后再到球鉸螺栓，到球鉸銷軸，最后傳到托圈，此時，托圈受壓；當爐口向下時，整個爐體的重量經球鉸螺栓到球鉸銷軸，再傳到托圈吊耳，在這種情況下，托圈受拉力。這兩種情況下的受力情況如圖二及圖三示。

（圖二）

爐口向上時托圈所受的壓力比爐口向下時托圈受的拉力要大，大約多1罐鋼水的重量。

（圖三）

二、整體懸掛式爐殼的優點

由于整體懸掛式爐殼獨特的結構形式，因此，在受力情況上有許多優點。當爐殼受熱膨脹或爐體傾斜時，球面墊與球面座之間產生輕微滑動，在爐殼與球鉸螺栓之間不會產生應力集中，從而增加了爐殼的使用壽命，選取卡板中間面作為研究平面，垂直于銷軸方向，當最大變形時，卡板變化可達46.7mm；順著球鉸銷軸方向，變化可達24.6mm，分別如圖四及圖五示。

(圖四)

三、整體懸掛式爐殼的安裝難點

由于整體懸掛式爐殼在使用過程中的優點，因此，在安裝過程中對懸掛裝置有一些特殊的要求，當爐子處于零位，即爐口向上時，球鉸螺栓保持豎直狀態，球鉸卡板鏜孔中心、球鉸螺栓中心、托圈吊耳中心，這三個中心必須在一條豎直線上；同時，三個球鉸卡板的標高必須保持一致。

(圖五)

球鉸螺栓保持豎直狀態在安裝過程中能夠控制，但球鉸卡板中心位置不易控制，因為球鉸卡板厚160mm，在焊接過程中要產生變形，但變形多少為不確定因素，因此，控制球鉸卡板在焊接過程中的變形是整個安裝過程的關健。

四、球鉸卡板焊接變形研究

為了全面了解球鉸卡板在安裝完后的變形情況，我們對球鉸支架進行了全面的分析，如球鉸支架的外形，坡口形式，坡口大小，焊接方式等，卡板及筋板的坡口形式如圖六示。

（圖六）

因為球鉸卡板厚160mm，筋板厚80mm，因此，球鉸支架在安裝過程中的變形應是比較大的。

1、球鉸卡板與爐皮焊接變形的簡單計算

查《焊工工藝學》可知，如果上下筋板與卡板在與爐皮焊接前為自由狀態，上下筋板及卡板的焊接應視為對接，如果在焊接前為一約束體，那么，焊接完后變形將小得多，因此，我們在焊接順序上，應首先選擇焊后變形小的先焊，讓焊后變形大的在焊接前已經成為約束體，同時，綜合考慮卡板焊完后要求所處的狀態，因此，應先焊上下筋板，再焊卡板。經計算，上下筋板焊完后，將產生4mm的收縮變形，在焊卡板時，收縮量將會增加2mm，因此，收縮的總量將會達到6mm。

2、卡板焊接模擬實驗

因為焊接變形是非常復雜的，為了進一步確定上述變形收縮量，我們模擬球鉸支架的形狀，比照實際大小的1/3，鋼板厚度與實際一致，進行了焊接模擬實驗，球鉸支架如圖七示，經過該實驗，其結

（圖七）

果發現卡板水平收縮變形為3mm，水平度無明顯變化，經過仔細分析，模擬實驗與真實環境有不同的地方。對于模擬實驗，第一次上下筋板焊完后，模擬爐皮的鋼板收縮達到7mm而形成旁彎，當卡板焊完后，又將該鋼板中部拉回來達到4mm，使旁彎縮小，因此，整個收縮變形為3mm，變形情況如圖八示。

（圖八）

經過我們進一步的研究，得出結論，在實際中安裝球鉸支架時，爐體本身變形收縮較小，因此，大量變形收縮在支架上產生，另一方面，模擬爐皮的鋼板是一小塊，在焊接過程中熱量會比較集中，變形會更大，所以在實際安裝中，總變形應比7mm要小，最終，我們選擇5mm作為球鉸卡板的最后變形收縮量。

五、實施

1、球鉸支架卡板及聯接板的制作

為了保證球鉸支架安裝定位的準確性，在制作時，支架卡板徑向留50mm的余量，坡口先不切割，在安裝時測量數椐后再切割；對球鉸支架的聯接板兩端也事先各留50mm的余量，在球鉸支架位置確定完后，再根椐實際尺寸對聯接板進行切割。

(圖九)

2、托圈的找平

由于此次檢修中，托圈上吊耳利舊，因此首先應使三個球鉸吊耳處于同一水平面上，為了找平吊耳，我們找來了Φ50mm的管子，然后放在兩個吊耳孔中間，讓其自然到最低點，最后由測量班測量管子上部標高，如圖九示，邊測量，邊調整，最后測得的三組數椐相差均小于1mm，表示球鉸吊耳已經找平。

3、爐殼的找正

以耳軸中心線標高10.45m為基準找爐殼的標高，以留設的轉爐中心找新爐殼的中心，檢查新爐殼與托圈之間的間隙是否均勻，發現間隙均在85mm以上，最后打卡子對爐殼進行固定。

4、安裝輔助支座，支架現場切割坡口

由于球鉸支架每件重量為8t，在找平找正時必須有輔助設施，另外，考慮托圈可能要變形，球鉸卡板及筋板的坡口必須現場測量完后再切割，用∠90*90*6的角鋼制作輔助支架，角鋼上表面標高為▽12.270m，即比球鉸卡板下表面標高低5mm，支架形狀如圖十示，2#角鋼內側掛垂線必須過托圈上兩個吊耳的中心，在2#角鋼上

（圖十）

找出球鉸螺栓的中心位置，即O點，過O點水平向2#角鋼作垂線，在爐殼上找到O`，以O點為中心，每隔100mm再找出其它點，A1、A2、A3…，B1、B2、B3…，分別過這些點水平作OO`的平行線，與爐殼分別交于A1`、A2`、A3`…，B1`、B2`、B3`…，分別測量出OO`、A1A1`、A2A2`、A3A3`…，B1B1`、B2B2`、B3B3`…，的長度，在球鉸支架卡板上對應位置作標記，即可根椐此標記現場切割出坡口；同理，對支架的上下筋板可采取相似的辦法現場切割出坡口。數椐測量完后，即可將輔助支架上2#角鋼拆除，其余角鋼保留，以備下步工序用。

5、安裝球鉸螺栓

按照安裝球鉸螺栓的步驟將球鉸螺栓銷軸及球鉸螺栓安好，4號球面座必須安裝到位，測量球鉸螺栓上4個點，標高誤差控制在2mm以內，對球鉸螺栓必須進行位置調整，使球鉸螺栓下部墊圈加完后，在球鉸螺栓與托圈吊耳之間，必須保證有3mm的間隙，最后在螺栓上加支撐固定，固定完后再復測一遍，若無變化，交下步工序。

6、安裝球鉸支架

⑴、安裝球面墊及球面座

球鉸支架在往爐皮上安裝之前，應先將2號球面座及3號球面墊安進支架鏜孔內，3號球面墊由于在鏜孔下方，必須臨時固定。

⑵、安裝球鉸支架

利用設置的輔助支架，將3個球鉸支架按安裝位置擺放好，并找好標高，考慮焊接收縮變形，3個球鉸支架中心均向外側平移5mm，然后，將球鉸支架點焊固定，再次復核標高及中心。

⑶、安裝球鉸支架的聯接板及上部蓋圈，并點焊固定。

7、球鉸支架、聯接板及上蓋圈的焊接

⑴、先焊接球鉸支架的上下筋板，先焊縫1、縫9、縫8、縫12，再焊縫2、縫10、縫7、縫11，最后焊縫3、縫4、縫5、縫6。焊筋板時，縫1與縫9同時焊，縫8與縫12同時焊，縫2與縫10同時焊，縫7與縫11同時焊。焊接順序如圖十一示。

（圖十一）

⑵、吊升爐殼，由于球鉸支架與環縫較近，有些部位焊不到，因此，應吊升爐殼，吊升高度為520mm。

⑶、焊接卡板與爐殼間的環縫。先焊下環縫13，再焊上環縫14。

⑷、焊接球鉸支架與聯接板處間的接縫，即卡板的兩端，然后焊接聯接板環縫，最后焊接上蓋圈環縫。

⑸、焊接方法采取CO2氣體保護焊、手工焊相結合。

⑹、三個球鉸支架焊接過程中變形監控措施：用百分表觀察變形情況，及時調整焊接工藝。如圖十二示。

（圖十二）

8、球鉸支架退火

球鉸支架焊接完成后，即進行回爐退火，退火時，球鉸螺帽不把上，用耐熱石棉板對球鉸螺栓加以保護，用廠方的煤氣接到焊口位置，退火溫度為550℃。

9、觀察結果

退火完成后，我們對球鉸支架卡板及球面墊進行了仔細的觀察，發現卡板無變形情況，3號球面墊與4號球面座保持平齊，說明球鉸卡板在焊接完后確實向內收縮5mm。

六、實施結果

全部項目完成后，爐體部位實現了一次試車成功，在生產過程中無任何質量問題。

七、實施效益

由于我們采用了上述合理的施工工藝，使處于主要矛盾線的爐體部位施工比計劃工期提前17個班，創造了很好的經濟效益。