钢包耳轴的修复方案

1、90t 铁水罐耳轴强度分析与修复对*炼铁厂 90 t 铁水罐的耳轴磨损进行了分析,通过耳轴弯曲强度核算,确认需修复磨损量。通过对焊缝强度校核,证明更换耳轴的方案不可行 ,从而选用耳轴表面堆焊的处理工。焊后采用退火处理,以消除焊接残余应力 ,效果良好。铁水罐是冶金行业使用非常广泛的一种设备,它的作用是装运炼铁厂生产出来的铁水 ,并通过铁水罐车将其运送到铸铁车间铸铁或炼钢厂炼钢。 *炼铁厂 90 t 铁水罐型号为 9型,其结构的特点是罐臂(包括图 1所示2, 3部分)采用铸造 ,罐身采用焊接 ,罐臂与罐身互焊。1 耳轴磨损分析*炼铁厂 100 t 铁水罐如图 1所示, 36只铁水罐由于使用年久,正

2、常生产时耳轴表面与吊钩内衬频繁接触、挤压,导致耳轴表面凹凸不平,耳轴局部与吊钩接触位臵磨损严重,导致耳轴与原中心偏心。当耳轴摩擦副产生相对运动时,软基材料表面较粗大的凸起由于粘着磨损而产生脱落 ,形成较硬的粗大磨粒 ;同时耳轴表面也由于粘着磨损产生了高硬度的细小磨粒。 两种磨粒滞留在接触区内共同参与磨粒磨损。在摩擦副中粗大磨粒承受了大部分载荷,仅有极少部分高硬度细小磨粒参与磨料磨损。 由于粗大磨粒硬度小于耳轴表面硬度。因此粗大磨粒对耳轴磨损作用很小,耳轴磨损速度显著降低。实践证明,由于耳轴处于高温辐射区,油脂润滑失效 ,耳轴磨损相当严重,并多次发生耳轴表面大面积拉伤。36只铁水罐耳轴原直径为

3、310 mm,磨损后其直径分布为 260 mm 280 mm 不等 ,铁水罐中心线偏离原中心线1020mm。 从而导致铁水罐不能安全使用。而且,耳轴表面凹凸不平也加速对铁水罐吊钩衬瓦的磨损。因此必须对耳轴的强度进行校核,并采取相应表面修复措施修复铁水罐耳轴。2 耳轴强度的校核铁水罐使用时 ,耳轴主要受弯矩 ,通过受力分析 ,如图2所示以最大应力计算轴径。耳轴安全系数n 取为12。钢包装满钢水的重量 125 t, 龙门钩距离 3620mm, 钩内圆 310mm,厚为180mm 。35#钢的许用应力式中 w 抗弯截面系数 , mm3 ; iz 耳轴的转动惯量 , mm4 ; d耳轴直径 , mm。

4、断面处最大弯矩式中 q 钢水包总重量 ; l 耳轴长度 , l = 180mm 。分别代入数值得：耳轴最小轴径dmin：dmin 260 280mm, 强度计算表明 ,铁水罐耳轴现有的直径已不能满足安全生产需要。必须对耳轴表面修复或者对耳轴部分整体更换。耳轴部分整体更换时需核算新耳轴与罐体连接处的焊缝强度, 下面针对焊缝进行强度校核。3焊接强度核算针对更换耳轴的方案 , 以剪应力校核耳轴焊缝强度式中 p焊缝拉力 , p =q /2 = 680kn; a 角焊缝的计算厚度 , a = 0. 7k; k焊缝高度 ,取为 25mm; l焊缝长度 ; n 安全系数 , 12; q 钢水包总重量。35#

5、钢的许用剪应力为 118mpa。代入公式计算得焊缝的最短长度。而耳轴所在的位臵由于枢轴位臵的干涉不能平铺395mm 长焊缝。上面的计算表明 90 t 铁水罐采用耳轴部分整体更换的方案不能满足安全要求。只能采用耳轴表面堆焊修复耳轴磨损量。4 耳轴堆焊及热处理1) 找如图 1所示耳轴轴心 ,以两枢轴 2的中心位臵为基准,在耳轴外圆面上确定耳轴的上下中心线、左右中心线。 以这两条中心线为基准可以定出耳轴表面所要堆焊的高度。2) 焊前准备。用磁粉探伤仪与超声波探测仪分别对耳铀表面及内部, 尤其是对耳铀与罐体连接过渡圆弧处进行探伤检查, 确保焊前无裂纹。若耳铀内部有裂纹, 打磨至无裂纹时再行施焊。焊条经

6、300 350烘箱 , 烘干1 2h 后使用。焊前应将罐倒放 ,使罐底向上 ,修复面向上 ,可以方便焊接 ;用砂轮抛光机对修复部分进行彻底除锈和打磨处理。3) 堆焊。以耳轴两条中心线为定位找正,与堆焊样板配合确定耳轴每个部位堆焊量。用 507焊条堆焊至图 4所示位臵。4) 焊后处理堆焊完成后 ,用角向砂轮机、 电磨头、砂轮抛光机对堆焊面修磨, 并用样板控制最终尺寸, 过渡圆角特别是耳轴与罐体连接过渡圆弧处修磨达图纸要求。分别用磁粉、超声波探测仪进行检测,确保焊后耳轴无裂纹。残余应力会引起钢件在使用一定时间以后,或在随后的切削加工中产生变形或裂纹。 耳轴退火主要用来消除堆焊造成的残余应力、细化金相组织。采用局部退火装臵:制作一钢筒 , 钢筒内、外衬石棉 , 内盘电热丝 ; 钢筒一端开口 , 套在耳轴上开口部与包体焊接固定;退火时钢筒四周覆石棉 ,钢包内耳轴位臵覆石棉; 对每只铁水罐退火过程严格按照图 5所示温度曲线要求。5 结论通过对铁水罐耳轴强度校核以及焊缝强度核算,对这种型号的 90