热风炉壳体的制作技术
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摘 要：使用对称式三辊辊压成型机采用“无引板、预压头”辊压技术能大幅度缩小材料的消耗，提高工作效率、有效防止端头平头缺陷。这种工艺方法在下料时为净料、不留余量，四面剖口一次切割成型，本工艺工作难点在于严格控制各工序的质量，使用胎板预压头，胎板辊压合适弧度。结合工程实例具体介绍壳体展开、下料、压头、辊压成型等工艺要领。
中图分类号：TF578文献标识码：A 文章编号：
热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。现代大高炉目前最常用的是蓄热式格子砖热风炉，蓄热式热风炉按燃烧方式可以分为顶燃式，内燃式，外燃式等几种。其工作原理是先燃烧煤气，用产生的烟气加热蓄热室的格子砖，再将冷风通过炽热的格子砖进行加热，然后将热风炉轮流交替地进行燃烧和送风，使高炉连续获得高温热风。近年来随着高炉炼铁工程的不断增多，热风炉炉壳的制作在工厂中越来越成为普遍施工内容。下图为典型热风炉壳体施工图，整个壳体由直筒、斜锥、热曲段、半球顶等几部分组成。
1 热风炉的结构特点
热风炉壳体先由钢板辊压成段由段拼装成带，由带再拼装成单体结构。在段与段、带与带之间均为坡口形式熔透焊接。本工程壳体采用材质为Q345B。
2 壳体的关键制作工艺与工艺流程
在制作过程中，段的辊压成型尤为重要。使用普通三辊辊压成型机采用“无引板、预压头”辊压技术能大幅度缩小材料的消耗，提高工作效率。这种工艺方法在下料时为净料、不留余量，四面剖口一次切割成型，本工艺工作难点在于严格控制各工序的质量，使用胎板预压头，胎板辊压合适弧度。
“无引板、预压头”是指下料时按展开尺寸只留取切割余量划线，以往辊压板两端头下料时各预留500mm，或按净尺寸下料后焊接500mm，辊压成型后切除；预卷板端头不需要再增加加工余量，胎板预先辊压成合适弧度，使用胎板进行预卷板压头，压头的弧度是辊压成型的关键。
壳体制作的工艺流程: 图一：
3 放样展开
根据本热风炉的直径将单带划为3段，上部直径较小单带可划为2段。锥段和热曲段放样展开的正确是壳体制作的基本，展开尺寸均以壳体板材的中性层为准。
3.1锥段放样展开
以本案第十五、第十六、第十七带为例展开：（图一）
按已知尺寸画出锥段的截面，分别以0A，0B，0C，0D画圆，在圆弧上分截取A⌒A’=以A1为半径的圆周/4；B⌒B’=以B2为半径的圆周/4；C⌒C’=以C3为半径的圆周/4；D⌒D’=以D4为半径的圆周/4；展开图即为单带的1/4段。
3.2热曲段放样展开
以本案炉帽为例展开：图二
根据已知尺寸按板厚中心画出主视图和俯视图，热风炉帽的顶板是一块圆板，其余则由6块相同钢板组成（可根据直径大小分成其它块数）。
4等分主视图1-5圆弧，等分点为1、2、3、4、5。由各等分点引下垂线，与俯视图1-01交点为1’、2’、3’、4’、5’。以01为中心01-1’、 01-2’、 01-3’、 01-4’、 01-5’作半径画圆弧，与1°-01得出交点，由各交点引上垂线，与由点2、3、4、5向右引水平线对应交点连成曲线，即得出主视图的结合线。
由主视图点3引对3-0的直角线与垂直中心线交点为02。02向左引水平线02-3”，由3”取1”-3”、3”-5” 等于1-3、3-5圆弧伸直长度，并照录各点至02距离作半径画同心圆弧。以中心线为基准截取等于俯视图a、b、C、d、e的弧长，将各点连成曲线即为所求1块展开图。
图二：
划线、标角度线
4.1划线
对于直段展开下料时，要求必须找出直角线，保证两对角线差值2mm以内；
一般锥段展开半径都较大，不能直接找到圆心画出弧段，因此需要找出等距位置上相应高度连成弧线。下料划线时以钢板中心线做垂直线，向两侧以150mm(值越小越精确)偏移至大弦外边线，在每道垂直线上找出对应高程,交点处以样冲标记,即得出大小口弧线。在弧线完成后需量取两对角线、大小弦长、拱高等数值以检查下料弧线是否有偏差。如图三：
热曲段下料时应在四边预留50~100mm，待成型后将多余部分切除并按图纸要求开剖口。
4.2标角度线
热风炉壳体均设有管道出口及人孔，在标注角度线前应整体考虑每带接口位置尽量错开壳体的开孔位置，画出整体炉壳的角度线排版图。排版图上应标出0°、90°、180°、270°，各管道出口、人孔、带数、每带的板块数等标记。单块板上的角度予以样冲标注，以保证整体安装质量。
5 压头
钢板采用预压头能够有效的防止拼装后端头出现平头、无圆度现象，且大大节约钢材的损耗。压头采用的胎板材质为Q345B,厚度至少为预压板厚度的1.5倍，长度为卷板机有效工作长度，本工程采用的胎板厚度80mm、尺寸2米*3米。
胎板辊压为合适角度后，将工作件置于胎板与上辊之间，压头长度不宜过长，辊压后弧度应与设计要求相同。压好头的钢板应用样板进行检查，样板附于钢板的内表面上，钢板与样板的间隙不应大于2mm。
6辊压成型
6.1直筒辊压
辊压开始位置要从压头以后，至另一端压头处止。工作件位置对中后，严格采用快速进给法和多次进给法辊弯。由于钢板的回弹，辊压时必须施加一定的过卷量，在达到所需的过卷量后，还应来回多卷几次。在辊压过程中，应不断用样板检验辊压后的弧度。样板应用长度大于1500mm的白铁皮进行制作，样板附于钢板的内表面上，工作件表面与样板的间隙不应大于2mm。
6.2锥段辊压
首先根据钢板的厚度和扇形板两端的弯曲半径的差计算出辊床上辊的斜度。用粉线在钢板的内表面上，以展开面中心（不含两端压头部分）将钢板分成四等份（或更多等份）并划出等份的中心线（见下图）。辊压时先加工中间(1)部分，符合样板的要求后再加工 (2)(3)两区。成型后的钢板应用长度大于1500mm的样板进行检查，样板附于钢板的内表面上，钢板与样板的间隙不应大于2mm。
7预拼装
首先搭设10米*10米平台，作业平台的平整度不大于4 mm，以平台中心为圆心、以内径为半径画出壳体内圆，按线点焊上挡板。壳体预拼装应从下往上顺序进行。先对每带进行单带组装，单带组装时，每道纵缝用2～3块弧形连接板临时连接，弧形连接板规格为20×200×1000，接缝留2㎜间隙缝，周长为正偏差（为纵缝数量n×1.5～２㎜）；按所划内圆先由0度依次摆放各构件，并于两构件之间插入间隙垫板2mm。检查拼好的圆与平台是否保持垂直，并以临时支撑固定在预装平台上。对不符合规范要求的部位可以用火焰、压力机、夹具等方法进行修圆，严禁用锤打。
单带组装检查合格后，再将相邻两带进行预拼装，逐带检查合格后打上标记，焊好定位档，将下带拆开放置，上面一带不得拆开，留其作为下一组装段的底带，依次重复进行以上工作直至全部预装完毕。
热风炉壳体的辊压质量直接影响热风炉内部的其它工序及使用功能，因此壳体的制作应引起高度重视。本壳体的制作技术能有效的改善对接处平口现象及材料的浪费，对壳体结构的施工具有良好的指导作用。
参考文献：1.实用钣金工展开手册作者：唐顺钦
2.建筑钢结构施工手册
3.炼铁机械设备工程安装验收规范