一种双曲面插管及其在箱型水冷式转炉托圈工艺孔中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种双曲面插管及其在箱型水冷式转炉托圈工艺孔中的应用，涉及大型转炉托圈制造与检修技术领域。本发明专利技术的一种双曲面插管，应用于在转炉托圈腹板上洞穿的托圈工艺孔中，包括直段插管本体和双曲面过渡圈；所述直段插管本体插接于托圈工艺孔中；所述双曲面过渡圈为截面为弧形的环状体，套接在直段插管本体上后，紧贴式固定于转炉托圈腹板的内壁，通过弧形过渡，能够有效减少直段插管本体与转炉托圈腹板连接处的应力集中，提高该部位的结构强度，进而提高转炉托圈腹板的使用寿命。解决了现有技术中转炉在进行炼钢作业过程中，转炉托圈工艺孔受高温以及频繁翻转受到交变载荷的作用而产生疲劳裂纹的问题。荷的作用而产生疲劳裂纹的问题。荷的作用而产生疲劳裂纹的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双曲面插管及其在箱型水冷式转炉托圈工艺孔中的应用


[0001]本专利技术涉及大型转炉托圈制造与检修
，更具体地说是一种双曲面插管及其在箱型水冷式转炉托圈工艺孔中的应用。

技术介绍

[0002]当前大型箱型水冷式转炉托圈工艺孔结构(附图2、3)都是在转炉托圈腹板1上开托圈工艺孔2，然后插入相应尺寸的管道焊接而成。其所用管道为直段圆形管道，连接结构为托圈腹板开孔与直段圆管焊接。
[0003]由图1可以看出，在转炉托圈工艺孔2两侧的托圈底板与托圈腹板1上均有转炉与托圈的链接装置(水平悬挂机构8和垂直悬挂机构7)存在。在炼钢作业时，转炉在进行炼钢作业过程中，转炉托圈工艺孔2的插管不仅要承受转炉炼钢时所产生的高温影响，在驱动轴9 的作用下，还会因为转炉炼钢加料和出钢重复翻转运动，在靠近转炉与托圈的链接装置附近的工艺孔插管因长期收到交变载荷的作用而产生疲劳裂纹。
[0004]经检索，关于解决上述的不足，目前已有相关专利公开。如，中国专利公告号为：CN204342824 U、授权公告日为：2015年5月20日，公开了一种可在线补透气孔泄漏的转炉托圈，主要由托圈本体，托圈本体上的透气孔、水箱及耳轴组成，其在产生泄漏的透气孔内连接补漏器，其补漏器为管式或杆式的。该技术的特点：能在线采取紧急措施补救透气孔漏水问题，保证安全生产，并提高机组作业率，但由于只是补漏的临时作用，并不能从根源上解决漏水问题。

技术实现思路

[0005]1.专利技术要解决的技术问题
[0006]针对现有技术中转炉在进行炼钢作业过程中转炉托圈工艺孔受高温以及频繁翻转受到交变载荷的作用而产生疲劳裂纹的问题，拟提供一种双曲面插管及其在箱型水冷式转炉托圈工艺孔中的应用，减少了直段插管本体与转炉托圈腹板连接处的应力集中现象，增强了转炉托圈腹板的结构承载能力与抗疲劳裂纹能力，延长了转炉托圈腹板的使用寿命。
[0007]2.技术方案
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0009]一种双曲面插管，应用于在转炉托圈腹板上洞穿的托圈工艺孔中，包括直段插管本体和双曲面过渡圈；所述直段插管本体插接于托圈工艺孔中；所述双曲面过渡圈为截面为弧形的环状体，套接在直段插管本体上后，紧贴式固定于转炉托圈腹板的内壁，通过弧形过渡，能够有效减少直段插管本体与转炉托圈腹板连接处的应力集中，提高该部位的结构强度，进而提高转炉托圈腹板的使用寿命。
[0010]进一步的技术方案，直段插管本体与托圈工艺孔之间的坡口通过插管焊缝层焊接式固定，插管焊缝一般通过焊接前的打磨及切削产生，起焊接准备的作用，以提高固定效
果；与双曲面过渡圈的接触面也呈弧形，以便于与双曲面过渡圈贴合。
[0011]进一步的技术方案，双曲面过渡圈包括内弧面和外弧面，所述内弧面与直段插管本体、转炉托圈腹板的连接处均通过过渡圈固定焊缝层焊接式固定，三重固定，以加强固定的稳定性效果；所述外弧面的弧度与转炉托圈腹板相适配，提高紧密贴合的效果。
[0012]进一步的技术方案，过渡圈固定焊缝层也呈弧口向外的弧形，弧度为R，三重弧形过渡，进一步减少应力集中。
[0013]进一步的技术方案，双曲面过渡圈为主视图视角下水平切分的两个焊接而成，半个双曲面过渡圈的端面呈坡度设置，两个所述半双曲面过渡圈并拢后形成过渡圈连接焊缝，可有效提高套接的紧密性以及与转炉托圈腹板的贴合度。
[0014]进一步的技术方案，过渡圈固定焊缝层的弧度R不小于内弧面的弧度，以达到最佳的减少应力集中的效果。
[0015]一种双曲面插管在箱型水冷式转炉托圈工艺孔中的应用，包括如下步骤：
[0016]步骤一、通孔：在转炉托圈腹板上开托圈工艺孔，并在托圈工艺孔的内口加工坡口；
[0017]步骤二、插接：将形直段插管本体插入托圈工艺孔内；
[0018]步骤三、插管焊接：将直段插管本体与托圈工艺孔连接处的坡口通过焊接填满为插管焊缝层；
[0019]步骤四、过渡圈焊接：将双曲面过渡圈与直段插管本体连接处和双曲面过渡圈与转炉托圈腹板连接处焊接成弧度为R的过渡圈固定焊缝层。
[0020]进一步的应用，还包括：
[0021]步骤五、去应力：焊缝焊完后应立即在焊缝上覆盖保温棉，直段插管内壁本体内铺设加热片进行消除应力退火。
[0022]进一步的应用，步骤五中消除应力的热处理曲线为为采用多层焊接工艺过程中其最小层间温度不低于150℃，消除应力热处理温度是在层间温度的基础上按≤50℃/小时的速度缓慢升温至580℃，保温5小时，然后按≤50℃/小时的速度缓慢降温。
[0023]3.有益效果
[0024]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0025]本专利技术的一种双曲面插管及其在箱型水冷式转炉托圈工艺孔中的应用，减少了转炉托圈工艺孔插管与托圈腹板连接处的应力集中现象，通过增加该部位的结构强度与抗疲劳裂纹能力，并减少该部位应力集中，增强了转炉托圈的结构承载能力与抗疲劳裂纹能力，延长了转炉托圈的使用寿命。
附图说明
[0026]图1为现有技术的大型箱型水冷式转炉结构示意图；
[0027]图2为现有技术的大型箱型水冷式转炉托圈剖视图；
[0028]图3为现有技术的大型箱型水冷式转炉托圈结构示意图；
[0029]图4为本专利技术中的双曲面过渡圈结构示意图；
[0030]图5为图4的A处放大后示意图；
[0031]图6为图4的俯视图；
[0032]图7为图4的侧视图；
[0033]图8为图4的轴向剖视图；
[0034]图9为本专利技术的双曲面插管安装状态剖视图；
[0035]图10为图9的局部放大图；
[0036]图11为消除应力热处理曲线图。
[0037]图中：1
‑
转炉托圈腹板；2
‑
托圈工艺孔；3
‑
直段插管本体；4
‑
插管焊缝层；5
‑
双曲面过渡圈；6
‑
过渡圈固定焊缝层；7
‑
垂直悬挂机构；8
‑
水平悬挂机构；9
‑
驱动轴；11
‑
托圈箱体；31
‑ꢀ
双管间焊缝；33
‑
焊缝坡面；51
‑
内弧面；52
‑
外弧面；53
‑
过渡圈连接焊缝。
具体实施方式
[0038]为进一步了解本专利技术的内容，结合附图对专利技术作详细描述。
[0039]实施例1
[0040]本实施例的一种双曲面插管，应用于如图1～3所示，在转炉托圈腹板1上洞穿的托圈工艺孔2中，如图4所示，包括直段插管本体3和双曲面过渡圈5；所述直段插管本体3插接于托圈工艺孔2中；如图4、6、8所示，所述双曲面过渡圈5为截面为弧形的环状体。
[0041]具体应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双曲面插管，其特征在于：应用于在转炉托圈腹板(1)上洞穿的托圈工艺孔(2)中，包括直段插管本体(3)和双曲面过渡圈(5)；所述直段插管本体(3)插接于托圈工艺孔(2)中；所述双曲面过渡圈(5)为截面为弧形的环状体，套接在直段插管本体(3)上后，紧贴式固定于转炉托圈腹板(1)的内壁。2.根据权利要求1所述的双曲面插管，其特征在于：所述直段插管本体(3)与托圈工艺孔(2)之间的坡口通过插管焊缝层(4)焊接式固定。3.根据权利要求1所述的双曲面插管，其特征在于：所述双曲面过渡圈(5)包括内弧面(51)和外弧面(52)，所述内弧面(51)与直段插管本体(3)、转炉托圈腹板(1)的连接处均通过过渡圈固定焊缝层(6)焊接式固定；所述外弧面(52)的弧度与转炉托圈腹板(1)相适配。4.根据权利要求3所述的双曲面插管，其特征在于：所述过渡圈固定焊缝层(6)也呈弧口向外的弧形，弧度为R。5.根据权利要求3所述的双曲面插管，其特征在于：所述双曲面过渡圈(5)为主视图视角下水平切分的两个焊接而成，半个双曲面过渡圈(5)的端面呈坡度设置，两个所述半双曲面过渡圈(5)并拢后形成过渡圈连接焊缝(53)。6.根据权利要求3至5任一所述的双曲面插管，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张烨，马骝，刘军，戴飞，王俊俊，
申请(专利权)人：安徽马钢重型机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：