电解槽摇篮架制作工艺及反变形控制精

1、电解槽摇篮架制作工艺及反变形控制摘要：以阿根廷ALUAR电解工程摇篮架制作为例，详细阐述电解槽摇篮架制作 工艺，并针对制作过程中的各项技术难点和关键因素， 提出一整套防止变形、控 制尺寸的解决方案，最后形成了一套以欧洲标准制作验收的摇篮架施工方案。关键词：摇篮架翼板冷作工钢结构制作施工方案反变形.、八、 一前言摇篮槽壳是电解铝生产中的重要设备， 而摇篮架则是摇篮槽 壳的重要部件，在实际生产中，由于强电流和强磁场及高温的环 境，摇篮架不但承受巨大的压力、而且还承受槽壳膨胀的撑力。 因此我们认为摇篮架不仅是承载结构，并且是一个非标焊接设备 的重要部件。以阿根廷 ALUAR电解工程摇篮架制作为例，其

2、在 放样和号料多为不规则形状， 焊缝多为连续焊缝，焊接热变形通 过释放，焊后收缩及易超差，特别是上口尺寸难以得到保证，而 摇篮架的上口尺寸精确度是确保整槽壳组装的关键因素，且阿根廷ALUAR电解工程摇篮架制作不允许火焰矫正（以欧标制作、 验收），因此必须采用先进的制造方式和焊接工艺来控制好摇篮 架上口尺寸，才能满足摇篮槽壳的组装。针对以上特点，我们通过参阅有关资料结合自己多年的钢结构制作经验，提出一整套的解决方案，增加摇篮架上口宽度（增加到+4+ 8）,采用要求的电流、电压及速度进行焊接，焊接完毕后使其自然冷却，充分 利用反变形的技术，不用任何外力而使摇篮架（允差0,+ 4）达到技术要求，保证

3、了摇篮槽壳的装配质量。最后形成了一套以欧洲标准制作验收的摇篮架施工方案。一、摇篮架制作技术要求摇篮架总宽4950mm （允差土5mm ）;摇篮架总高1890mm（允差土 2mm ）;摇篮架外缘宽度（翼板宽度）220mm （允差土1.5mm ）;摇篮架下口尺寸4085mm （允差土2mm ）;摇篮架上口 尺寸4085mm ,（允差04mm ）;摇篮架内高1305mm （允差土 2mm ）。要求先制作出两根两根摇篮架，待焊接完毕、检验合格 后方可进行批量制作。零件切割检查记录表、组装检查记录、施 焊纪录、架装配清单及下料的排版图必须完整、属实，严格做好 摇篮架及各零件的编号及打钢印工作，做到材料的

4、可追溯性、保 证交工资料完整性。并随时接受业主的检查。在生产制作过程中， 严格遵守业主提供的规范和技术说明。二、工艺流程施工准备f材料入库验收f排版放样f下料切割f零件矫正f组对焊接f外观处理f交工验收2.1 施工准备施工准备是整个工程的前期制作与后期安装的重要保障，准备充足与否关系到整个工程进度的顺利进行，一定要认识到其重要性。准备好欧洲验收规范及有关质量控制文件，熟悉和审查图纸，将图纸中存在的问题和建议及时与外商沟通，并通过监理（英国摩迪公司）进行会审定论，向参加施工的全体人员进行技术交 底,提高全员的安全质量意识。2.2 材料入库验收摇篮架使用的钢板有：10 mm> 15 mm&g

5、t; 30伽三种规格，材质 的欧洲标准为S235J0 （对应中国钢材标准为 Q235C ）。供货商 把材料运到基地，经材料员验收长度、宽度、厚度、均达规范要求；材质、炉号、批号与材质证都一一对应，登记完毕后方可入 库，并认真做好材料检验记录。2.3排版放样下料前先到仓库材料保管员处询问所需钢板的规格，根据材料的规格在A4纸上进行排版，经专职质检员或技术员签字批准后方可到仓库领料。然后再进行实际放样，先测量总长及总宽，后分尺寸，不得分段丈量相加，避免偏差积累。放样允许偏差宽度±0.5伽、对角线土 1伽、孔距土 0.5 mmo2.4 下料切割翼板、底部腹板下料时要严格按照图纸尺寸进行下料

6、，并加以复查。划线时要有下料中心线、 检查线和加工线，并打伤样冲， 作出明显标记，然后用半自动进行切割； 垂直腹板与角部腹板为 不规则形状，且技术要求精度很高，必须由数控切割机切割；小 筋板为了保证精确度，须加工样板，用仿型切割机切割。各个零 件切割前必须打上零件编号，从零件编号上就能查找出该零件材 料的炉号、批号，做到材料的可追溯性。下表中零件编号前三位 XX代表炉号、批号的缩写。零件清单（每台）零件编号零件名称数量（块）厚度（m）材质XXC20翼板1315/30Q235CXXC21垂直腹板2610Q235CXXC22水平腹板1310/15Q235CXXC23筋板15215Q235CXXC2

7、4筋板25215Q235C2.5零件矫正摇篮架在组装前各零件必须进行矫正，矫正时可以采取捶击方式矫正，也可以采用压力机矫正，但不能采用火焰矫正（欧洲 标准：不允许对构件做火焰矫正）。矫正后的零件表面不能有明 显的凹面损伤现象，表面划痕深度不大于 0.5 mm。矫正检验合格， 修补气割缺陷、打磨飞楞、毛边，外观质量达到验收标准后方可 组装。2.6组装焊接用翼板折弯胎具，压制好摇篮架U型冀板；用摇篮架腹板胎具拼接好摇篮架腹板； 把加工好的腹板、翼板放置在摇 篮架组装胎具上，先预紧楔铁调整好腹板对应翼板的中心偏差， 然后将楔铁卡具打紧，检查翼板是否贴紧腹板，腹板与翼板完全 吻合后电焊点固，再按装配尺

8、寸组装上两角部斜筋板、直筋板， 松开楔铁卡具把摇篮架吊出胎具， 翻转之另一面组装上两角部斜 筋板、直筋板，打凿上摇篮架编号、统计完摇篮架装配清单、吊 装到焊接区内方可焊接。焊接要求必须用CO2气体保护焊、采 用要求的电流、电压及速度进行焊接，焊接完毕后使其自然冷却。2.7外观处理及交工验收把焊接好的摇篮架吊装到外观处理区内，检查摇篮架焊缝的外观质量，对有缺陷的地方进行修补，用角向磨光机进行修磨、清除飞溅。自检合格后吊装到待验区，并间隔600 mm摆放整齐，由质量工程师组织各施工队质检员进行初检，初检合格后邀请英国摩迪公司监理与甲方进行验收。三、胎具的制作及反变形原理摇篮架的胎具制作，其作用就是

9、为了降低劳动强度，保证摇篮架的几何尺寸，使整个工程能顺利进行。在胎具的制作中，我们依据理论知识并结合多年的工作经验，制作出三种胎具：翼板折弯胎具、腹板拼接胎具、摇篮架组装胎具。3.1翼板折弯胎具就是把它安装到压力机上压制摇篮架U型冀板（如下图），翼板角部圆弧R75mm成90度夹角，为了 保证翼板压制成型后的角部圆弧及夹角精度，要求上胎圆钢直径在145146mm之间，压制回弹后角部圆弧 R正好达到75mm , 大于这个数据则圆弧 R增大，反之则小；调整压制时翼板下面 与上胎上面之间的垫铁来控制 90度夹角；内口尺寸则是按折弯 线进行压制，实际压制成后内口尺寸偏大或偏小，以偏大或偏小的数据调整折弯

10、线，就能保证压制出的U型冀板符合图纸要求。3.2摇篮架腹板胎具是一个简单的胎具，其制作方法是 地板上放出摇篮架侧板的大样图，以中心线向两边均匀扩展， 使上口尺寸固定到+ 8mm，然后在大样图周围分段点焊上 30 X30 X 20 mm的挡板即可（如下图）。腹板胎具是把不同规格的底部腹板、 角部腹板、垂直腹板拼接在一起，然后在上面完成焊接。拼接时 要求腹板V型破口（单面焊双面成型）、钝边12mm、间隙 在1.52.5mm范围之内。其作用第一是让拼接焊缝完全溶合， 保证焊接质量；第二是让在胎具上焊接的每块腹板收缩量尽可能 保持一致。焊接时要求焊丝1.2mm，第一遍焊接电流150160A、电压21V

11、,第二与第三遍焊接电流 200220A、电压23 24V,第四遍封面焊接电流 170180A、电压2122V。对焊接 参数的要求主要是为了保证焊接质量，同时腹板在胎具上焊接时受到热变形的影响也基本保持一致，使自然冷却后的腹板上口尺 寸控制在+ 4+ 8mm范围之内4085（+4 + 8）2腹板拼接胎具3.3、摇篮架组装胎具是一个立体胎具，它的制作同胎具的大样，只是把腹板胎具抬高到冀板1/2 - 5高度，内围按一定的间距设立9块固定挡板，外围按一定的间距、离边线50mm 的间隙设立11块楔铁挡板，准备好11块楔铁即可（如下图）。 它的作用第一是为了降低劳动强度，第二是为了保证组装好的摇篮架上口尺

12、寸能控制在+4+ 8mm范围之内。只需要在上面组装，不需要在上面焊接，焊接时要求采用平角焊缝，焊丝1.2mm，第一遍焊接电流 120140A、电压1819V,第二遍 焊接电流160180A、电压2021V,第三遍焊接电流 160 180A、电压2021V。对焊接参数的要求主要还是为了保证焊 接质量，因焊接时受到热变形的影响相同，冷却后收缩量也基本 一致（经试验所得在 4mm左右），所以，焊接后的摇篮架上口 尺寸能控制在0+3mm范围之内，满足整个摇篮槽壳的组装 要求。本工程按照欧洲验收的规范及技术要求进行制作。为保证摇篮架焊接后的几何尺寸，我们在制作过程中利用反变形的原理， 对摇篮架上口尺寸进

13、行了 48 mm加大，用指定的电流、电压及 速度进行焊接，合格率达到 100 %、优良率达到90 %以上，顺利 的通过了英国摩迪公司监理与甲方的验收。我们通过试验得出了一套宝贵的反变形数据，这样精确的反变形数据，在国内同行业 的有关资料上从无记载。这一重大成果为今后的欧洲电解工程提 供了良好的参考价值，为长铝建走向国际市场积累了宝贵的经 验。参考文献1) ISO 2768-mk 一般公差(General toleranee )2) DIN 8570 一般焊接公差(General toleranee of welding design )3) DIN EN ISO 13920 一般焊 接公差4) GB50026 93工程测量规范5) GB50300 2001建筑安装工程质量验收标准6)