1、概述

国内大型转炉的炉型容量为120吨以上，炉壳重量150吨以上，炉壳高度10米以上，直径7.5米以上，炉壳板厚常为50mm-120mm ；在国内制作这种大型炉壳通常采用“炉体分段分瓣再组装焊接成型”的生产工艺，根据炉壳工艺设计，结合生产工艺，进行二次深化设计，确定分带分瓣的接合缝，利用大型的加热炉、顶床和重型卷板机，热压或冷顶分瓣块，最后组装焊接分瓣块成型。

2、分析传统下料工艺形成的缺陷与控制下料精度技术

2.1、传统下料的工艺通常采用人工计算下料，由于球面带为不可展开双曲面，使用近似展开法时，下料精度受板厚处理方法和选择曲线分点数的影响，分点数多会影响板厚处理的精度，而分点数过少会影响曲线的精准性；且由于计算量太大，人工无法利用对比的方法，确定最佳分点数，只能靠经验选取分点数计算，然后在分瓣块成型后利用“二次下料”方法，检查和消除下料时的计算误差。

2.2、在人工放样下料时，为了便于操作后面的“对炉壳分瓣块二次下料”和“校正分瓣块”两道工序，每边必须预留200-300mm余量，造成材料浪费大，成本高。

3、分析厚板加工变形原理与控制变形技术

由于顶架和胎模对球顶分瓣钢板的圆弧性顶压，                            

顶架对炉壳的压力分解成对炉壳的正压力和切向力，分瓣球带在正压力作用下发生弯曲，在切向力压力的作用下，发生压缩和弯曲，分瓣钢板四条周边发生波浪形的鼓包。                                             

分瓣球带鼓包的原因分析:

由于下好料后的分瓣球带是一块四边扇形的平钢板，顶压时，分瓣钢板放在顶模和底模之间，再在顶模上和压架之间安两台200吨液压机，利用液压机顶压顶模，将分瓣钢板压制成球瓣。开始时，顶模从钢板中心顶压分瓣钢板，而底模从四个边角顶压分瓣钢板；顶压力N作用方向垂直向下，分解成垂直弧形的正压力N_正和切向弧形的切向力N_切，N_正将钢板压成弧形，而N_切却是将钢板压缩，继续压缩，钢板的四条的周边部分失稳，就开始发生波浪形的鼓包。                                 

4、分析转炉炉体焊接残余力原理与控制残余力技术

对结构承载力的影响，当载荷拉/压应力与构件中某区域的焊接残余拉/压应力叠加之和达到屈服点时，材料产生局部塑性变形，造成结构的有效截面积减小。局部拉应力区域的应力可能首先达到断裂强度，局部压应力区域可能出现提前失稳，导致结构的早期破坏。在疲劳荷载下还会降低焊接接头的疲劳强度。

对结构脆断的影响，接残余应力在焊接结构中呈现双向或三向拉应力场面而使钢材变脆，是导致结构发生低温或疲劳脆断的重要因素。

对焊件加工精度和尺寸稳定性的影响，构件在放置一定时间后，由于自然时效使残余应力释放而使构件变形。此外还对应力腐蚀开裂有不利影响。

目前，焊接残余应力的焊后消减常用处理方法有高温退火处理、超声冲击处理、振动时效（VSR）处理。

5、结论

5．1对炉壳深化设计，合理分带分瓣，调整分瓣块的数量和尺寸，使焊缝错开200mm，避免十字焊缝，减少顶压分瓣球带的加工长度，能减少顶压炉壳时的收缩余量和受挤压量，很好地控制分瓣炉壳在压制过程中四边鼓包。

5.2 结合CAD展开技术和数控切割技术提高炉壳下料精度，采用CAD展开技术提高了炉皮分瓣下料准确率，采用FASTCAM技术套料与数控切割技术，提高了材料利用率和成型的准确率。

5.3再利用压制和组装过程中的反变形措施，球瓣组装完焊接过程产生的变形抵消，恢复到球顶正常的弧度, 能很好地控制球顶焊接过程中在接缝处的内凹变形；

5.4采用合理的焊接工艺，利用CO2气体保护焊的焊接特点，能有效地减少焊接变形,减少焊接应力；

5.5 根据焊接收缩的理论，计算出横向收缩量，对分瓣球带展开下料和拼装时，提前补偿和处理方案，很好地控制球顶焊接过程中横向收缩。

5.6 转炉炉壳热处理采用“煤气加压双层燃烧环装置”整体退火工艺，能有效的消除焊缝残余应力，加热温度升速快,能整体消除焊接残余应力，节省操作的时间和成本。

参考文献内容

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