ZD5堆焊焊絲及簡易動平衡試驗法在煤氣遮斷閥閥座、閥蓋制造上的應用

郝娜

【摘 要】煤氣遮斷閥閥座、閥蓋制造有二大難點：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平衡試驗。經過工藝分析，運用ZD5堆焊焊絲堆焊及堆焊后加工控制，再用簡易平衡試驗方法解決制造難點。

【關鍵詞】煤氣遮斷閥；閥座；閥蓋；動平衡；堆焊

【中圖分類號】p755.1【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0261-03

1 概述

煤氣遮斷閥是高爐休風操作的主要設備之一，是用于阻止煤氣貯氣罐氣源的裝置，高爐正常生產時呈常開狀態，使煤氣通過并進入煤氣凈化系統。而當高爐休風時呈關閉狀態，將煤氣系統與高爐隔開，以便高爐或煤氣系統進行安全檢修。其閥座、閥蓋是設備中的關鍵件，應具有好的耐磨性及密封性、運行平穩可靠等特點。

2 煤氣遮斷閥座、閥蓋結構形式

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（圖1）。閥座固定在托架上，閥座內上下兩內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、關煤氣氣源，閥蓋需升降7000mm，要求升降平穩。

3 制造難點

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，堆焊實施有難度。堆焊的圓錐密封面要求表面粗糙度高達0.8 ，且密封錐面角度要準確，因表面較硬，加工有困難。為保證閥蓋升降過程的平衡穩定，設計要求上下閥蓋先單件后兩件合一進行平衡檢測。

4 解決方案

4.1 鑄件要求

為保證堆焊密封層處毛坯均勻、圓錐面加工準確及平衡試驗時不平衡量小，對鑄件進行明確要求，按JB/T5000.6-2007中CT13級制造及檢查，為保證鑄件質量，對鑄件進行探傷檢查。

4.2 堆焊的實施

為保證堆焊層硬度HRC≥48的要求，選用專業廠專門研制的用于高爐料鐘密封面耐磨堆焊專用焊絲ZD5。該焊絲屬多合金元素強化型高硬度、高韌性耐磨堆焊焊絲。其抗裂性能優良，耐高溫達500℃。

4.2.1 堆焊前準備

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

（2） 因為焊接過程易產生裂紋，采取相應措施，如控制層間溫度，連續焊接，一次性完成，即在一圈之內不要間斷，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，再次施焊時應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，根據其結構形式采用變位器進行閥座及上下閥蓋的堆焊。設計工裝，見圖5、圖6。將閥座或閥蓋把合在變位器上。見圖7。

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

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

4.2.2 堆焊

堆焊的關鍵是預熱、控制層間溫度、焊工技能好。根據ZD5焊絲的技術要求進行堆焊前預熱，為控制好預熱溫度，采用履帶板加熱，同時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。焊接方法為CO2氣體保護焊，焊接參數按堆焊工藝要求。堆焊后立即進行消除應力熱處理。堆焊后見（圖8）。

4.3 主要加工工藝方法

（1）劃線。必須先劃線檢查閥座、閥蓋，控制好毛坯質量，不合格須修復。

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

（3）超聲波探傷。按JB/T 5000.14-2007標準之3級驗收并出具報告，合格后進行下道工序。

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

（5）磁粉探傷。堆焊層面探傷檢查。執行JB/T500 0.14-2007標準，表面無裂紋。合格后進行下道工序。

（6）堆焊。之后再進行劃線檢查。

（7）數控立車半精加工。按線找正，加工上、下端面，各面留量1mm，加工各內圓面，包括斜圓面和直圓面，各圓面單面留量2mm。斜圓面粗糙度達3.2。加工堆焊層，因其硬度為HRC48～52，需準備特殊刀具。加工后用表檢查斜圓面的斜向圓跳動公差，其值要小于0.05mm。若差值超過0. 05mm，則需檢查影響差值的各因素，如與初始狀態有關的機床、夾具、刀具及裝夾等；加工過程中刀具磨損及加工后內應力等。根據檢查結果，對影響差值的各因素進行修正。如對于機床可轉移主軸回轉誤差，消除主軸回轉誤差對加工精度的影響；選用耐磨性好、壽命長及幾何參數正確的刀具且合理選用切削用量?？紤]夾具磨損，裝夾須合理，內圓斜面采用統一斜面樣板（閥座、閥蓋同用）控制，加工面與塞尺間0.05mm塞尺不入，也可由數控車床來保證。

（8）時效消除應力。落下工件，進行72小時時效。

（9）數控立車精加工。將座體、上下閥蓋在同一數控立車上加工。按線找正，加工上、下端面成品，加工各部成品。為閥蓋檢測及平衡用，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）標注一0.5×0.5V型基準線，見（圖11、12）。加工圓斜面時，隨時用表檢查其斜向圓跳動公差，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行JB/T5000.14-2007標準，表面無裂紋，提供探傷報告，進行動平衡試驗。

4.4 上、下閥蓋動平衡試驗方法

將平衡件置于下閥蓋上，相關件（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孔，旋轉和上下提降下閥蓋，觀察加工時在下閥蓋下部直圓面上的基準水平刻線，水平差不大于1mm。調整時先適當旋轉調整平衡件，若不能平衡，再將平衡件切割調整。調整好后，將平衡件通過角鋼先點焊于下閥蓋上，不焊牢，待整體平衡后焊固于下閥蓋上，見（圖13）。

上閥蓋做一起吊心軸，吊車通過心軸起吊上閥蓋，旋轉和上下提降上閥蓋，觀察加工時在上閥蓋下部直圓面上的基準水平刻線，其水平差不大于1mm，見圖14。如果不平衡，可在上閥蓋內側壁加焊鋼板進行平衡調節，或根據其實際鑄件外形在外斜圓面及內斜圓面打磨。在做完平衡檢測后所有部件不要拆卸。

4.5 上下閥蓋同步進行平衡試驗

將連接套裝配上。吊車起吊連接套上的長孔，旋轉和上下提降上下閥蓋，觀察加工時位于上下閥蓋直圓面上的基準水平刻線，水平差不大于3mm。如果不平衡，可在上閥蓋內側壁打磨或加焊鋼板的方法進行平衡調節，見圖15。平衡檢測完合格后，將平衡件焊固于下閥蓋上。

5 結論

通過對煤氣遮斷閥閥座、閥蓋圓錐面堆焊、加工制造難點及平衡方法的工藝分析，運用基礎研究成果高爐料鐘密封面耐磨堆焊專用焊絲ZD5，掌握堆焊關鍵，設計合理工裝，制訂合理方案，制造出合格產品。實踐證明，該煤氣遮斷閥運行平穩，密封面密封性能好，完全達到圖紙及用戶要求。制造過程的方法嚴謹，具有創新性、實用性，為其今后的制造提供學術性成果。