65吨铁水罐耳轴支座修复的研究及应用.doc

65吨铁水罐耳轴支座修复的研究及应用 一、概况 铁水罐罐嘴及翻罐耳轴位置如图1所示。 由图上耳轴的位置可以看出,翻罐耳轴位于铁水罐罐嘴的正下方,在铁水罐发生溢铁时正好流到翻罐轴和轴孔处,对耳轴及轴孔造成烧损。耳轴直接更换即可。车间技术人员通过对耳轴的材质、受力情况以及焊接、热处理工艺进行研究的基础上,提出了简单易行的修复方案。 二、修复方案 (一)耳轴座的材料焊接性能分析 65吨铁水罐翻罐耳轴座为35#钢铸造而成,该该钢种的可焊性尚可。其化学成分和力学性能见表1、表2。 影响钢材可焊性的主要因素有:刚才的化学成分、工件厚度和结构刚性,焊接线能量以及冷却速度等。 根据其合金元素含量,依据美国焊接学会提供的经验公式: 对表1中的数值,有大小范围的取中间值,只有最大值的按最大值计算,35#钢的碳当量Ceq为0.58.碳是主要引起钢材淬硬性和冷裂倾向的元素,而合金元素也有类似的作用。所谓碳当量Ceq,即除碳外,把其他合金元素的作用折合成若干碳的作用,作为碳当量的一部分,这样就能把碳当量作为评定钢材可焊性的一个指标。当碳当量Ceq>1.45%时,材料的淬硬性倾向逐渐明显,可焊性差。可见35#钢从碳当量看,它的可焊性不理想,焊接时容易在焊缝近缝区产生低塑性的淬硬组织而造成冷裂纹。 (二)修复方法探讨 铁水罐作为盛放炽热铁水的容器,其吊装部位安全系数要在4.5以上。耳轴座的损坏往往都是如图2所示的情况。 修复后,必须满足倾翻铁水罐所需拉力的安全要求。下面对铁水罐倾翻过程的受力情况进行分析。翻罐轴受力最大时是在刚刚翻起时,此时铁水罐内铁水量最多。如图3所示。 (三)焊接工艺选择 1、焊前对母材进行预热。预热的作用有3点:第一可以降低焊后的冷却速度,减少焊接接头的淬硬程度,防止产生焊接裂纹;第二减少焊接接头的温度差,使温度分布比较均匀有助于减少焊接应力;第三,有助于焊接区域扩散氢逸出。对含碳量高、刚性大的35#钢构件,预热温度应在400420。 2、焊后处理。为降低焊接热影响区的淬硬性,必须采取预热、保温,焊后保温以及缓冷的措施,在焊后保温过程中配以适当的锤击更可以消除焊接应力。 3、坡口及焊缝的确定。因加固的圆环与耳轴座为搭接形式,故不需要开坡口。但是为了确保焊接强度,熔池深度必须达15mm以上,而且如果焊缝的加强高过高,造成与工件界面有突变性的过度,更容易造成应力集中。所以焊缝应为凹型形式。 4、焊接材料的选择。35#钢的抗拉强度是530MPa,可以选用抗拉强度为490MPa的E5016焊条。实际焊接参数如:焊条E5016,?%o4;焊接电流150170A;焊接电压2530V;预热温度400420;保温温度400420。 (四)加固圆环的选择及强度校核 选择?%20钢板,圆环内径140mm,外径300mm。 钢板为Q235,抗拉强度能达到原来耳轴座的抗拉强度,故无需对圆环本身的强度进行校核,只需要对焊缝强度进行校核即可。 搭接焊缝许用应力的强度条件为: 式中 为熔剂金属的许用条件应力,在此为175MPa;F为不小于104.58吨力。k为焊缝宽度选15mm,l为焊缝长度,即圆环的外圈周长942mm。 经验算得,公式(2)左侧=105.7MPa,满足不等式条件,故能达到安全要求。 三、结语 本文通过对耳轴座的材质及受力情况进行分析和计算,提出的合理的修理工艺和采用现场修复的方式,在满足使用安全要求的基础上节约了大量的维修备件费用,在设备管理节约备件成本费用中起到了明显的效果。