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1、锁斗制造工艺设计一 背景介绍锁斗在煤化工行业用的比较多，特别是在一些加压的粉煤/煤渣气力输送系统中应用，其主要的作用是在起到一个压力缓冲容器的作用，一般安装在常压容器和加压容器之间。锁渣系统主要有渣罐、锁渣阀、排渣阀、渣罐和冲洗水罐组成，锁渣阀一般有两个，排渣阀一个。煤粉贮存在煤粉贮仓中，当煤粉锁斗处于常压状态时，关闭煤粉锁斗的下阀，打开煤粉锁斗的上阀，使煤粉贮仓的煤粉自流进入煤粉锁斗，料满后关闭上阀，通入高压氮气加压后打开下阀使煤粉自流进入煤粉给料仓中，卸完后关闭下阀，排出氮气降至常压，再循环上述过程。锁斗也可用于收集渣，通过下阀来实现间断排渣。锁斗由接管法兰、衬筒、锥体、筒体、椭圆封头及连
2、接组件组成。其主要作用是将气化炉燃尽的煤灰冷却，粉碎处理后排出，是一部连续运转的疲劳设备。它主要应用于煤化工制气，特别是在一些加压的粉煤/煤渣气力输送系统中应用。锁斗控制包括卸压-清洗-排渣-充压-集渣等过程。涉及渣水工艺联锁、渣池搅拌器联锁、碳洗塔给料泵联锁、灰水泵联锁等。落入激冷室底部的固态熔渣，经破渣机破碎后进人锁斗系统（锁渣系统），锁斗系统设置了一套复杂的自动循环控制系统，用于定期收集炉渣。在排渣时锁斗和气化炉隔离锁斗循环分为减压、清洗、排渣、充压四部分，每个循环约 30 分钟，保证在不中断气化炉运行的情况下定期排渣。国内对此设备的设计，制造与检验已具有一定的经验和业绩。二 设计条件材
3、质：16MnR 容器类别：二类最高工作压力：4.8MPa 设计压力：4.8MPa工作介质：汽化炉渣/黑水 设计温度：260产品编号：295700 腐蚀裕度：5mm焊接接头系数：1.0 设计基本风压：400Pa地震烈度：6 全容积： 46 m 3充装系数：1.0 安全阀开启压力：4.8Mpa液压试验压力：7.38MPa（卧放）7.30Mpa (立放)三 制造所遵循的规范1.钢制压力容器GB15019982.压力容器安全技术监察规程99 版3.钢制塔式容器JB/T471020054.塔器设计技术规定HG 2065219985.钢制压力容器焊接规程JB/T470920006.钢制化工容器制造技术要求
4、HG2058419987.压力容器涂敷与运输包装JB/T471120038.压力容器用钢焊条订货技术条件JB/T47472002四筒体制造工艺的设计4.1. 筒体制造工艺简明流程图材检喷丸探伤号料气割刨坡口坡口探伤压头卷板装焊退火校圆打磨探伤装焊炉外消氢打磨最终探伤组装4.2.锁斗筒体制造工艺过程卡片工序号 工序名称 工艺要求及工序图 1 材检 1 钢板除应符合 GB6654压力容器用钢板 的有关规定外，尚应符合 3311-00JT 中的有关要求。2 质证齐全、标记清楚。2 喷丸 1 钢板单面喷丸，彻底除锈。3 探伤 1 对钢板进行 100%UT 检测，按 JB/T4730.3-2005 及
5、3311-00JT 中的有关要求执行。4 号料 1 号出筒体的下料线，筒体的下料尺寸为：L=3400mm。2 号筒体的纵向焊接接头试板一对5 气割 1 按线气割下料并清理熔渣。6 刨坡口 1 按图纸要求刨筒节纵、环缝坡口7 探伤 1 坡口表面 100%MT 检查，按 JB/T4730.4-2005 中一级合格。8 压头 1 用大型油压机压头9 卷板 1 用日本三辊卷板机进行冷卷。10 装焊 1 组装纵向焊接接头并进行尺寸检查错边量 =265 450-590 =18 d=3a 室温 =27横向-4.3.2.3 试验温度牌号 钢板厚度mm200 250 300 350 400 450 50016M
6、nR 高温规定的残余应力 Map60100 225 205 185 175 165 1554.3.2.4 室温弯曲试验：d=3a,弯曲 180，无裂纹4.3.3 材料要求a.16Mn 之类的低合金钢大都采用正火工艺，细化晶粒，均匀组织。b. 该材质正火之后一般不需要回火，大件最好回下火, 回火温度以下 50 度左右，可以去疲劳，提高寿命。c. 16Mn 锻件和钢板的材料力学性能总体上差不多，但低温冲击和疲劳性能差异较大d.正火处理：1.250装炉，升温 180/h，5 小时；2. 900保温 4 小时；3. 空冷。注：筒体钢板使用状态为正火+回火处理，钢板生产商必须以试板进行正火+回火+模拟焊
7、后热处理其各项性能均满足本技术条件的要求。e.钢板应按 JB/T4730.3-2005 进行超声检测，必须进行 100%扫查，验收标准为 I 级。4.3.4 划线4.3.4.1. 筒体的展开计算a.已知筒体高度 H、公称直径 Dg、中性层直径 Dm、壁厚 ，计算时以中性层为基准。b.分析确定零件展开后图形的形状及所求的几何参数，圆柱形筒体展开后为矩形，所求的几何参数分别为长和宽。则L=Dm=（Dg+）； h=Hc.筒体公称直径 Dg， Dg 选取 3400L=（3400+90 ）= 10964.16H=34004.3.4.2.号料工程上把零件展开图画在板料上的过程，该过程中主要注意两个方面的问
8、题：全面考虑各道工序的加工余量；考虑划线的技术要求。a.加工余量加工余量主要包括变形余量，机加工余量，切割余量，焊焊接工艺余量等。由于实际加工制造方法，设备，工艺过程等内容不尽相同，因此加工余量的最后确定是比较复杂的，要根据实际情况来确定。筒节卷制伸长量，与被卷材质，厚板，卷制直径大小，卷制次数，加热等条件有关。边缘加工余量包括焊接坡口余量，主要考虑内容为机加工（切屑加工）余量和热加工切割余量。焊接坡口余量主要考虑坡口间隙，坡口间隙的大小主要有破口形式，焊接工艺，焊接方法等因素来确定。焊缝的收缩量，弯曲变形量等受多种因素影响，在划线时若能准确的考虑由于焊接变形所产生的各种焊接余量是十分困难的，
9、因此查表取近似值。筒节卷制伸长量 冷卷伸长量较小，通常忽略，约 78 焊缝收缩量 对接接头双边焊，34焊缝坡口间隙 单 U 型坡口，23边缘机加工双边余量 根据加工长度，查表 10切割余量 钢板切割加工，查表 14划线公差 保证产品符合国家制造标准，取 1展开尺寸 10967.16b.划线技术要求实际用料线尺寸= 展开尺寸- 卷制伸长量+焊缝收缩量-焊缝坡口间隙+边缘加工余量 =10964.16-7+3-3+10=10967.16切割下料线尺寸= 实际用料尺寸+ 切割余量+划线公差=10967.16+14+1= 10982.16。c.合理排料（1 ）充分利用原材料，边角余料，使材料利用率达到
10、90%以上。（2 ）零件排料要考虑到切割方便、可行。例如，剪板机下料必须是贯通的直线等。（3 ）筒节下料时注意保证筒节的卷制方向应与钢板的轧制方向一致（4 ）排料必须符合国家标准规定，充分利用原材料。（5 ）在钢板上划线下料，规格 L=109831715，109831715，并号试板一对6001201014.3.5 下料下料的加工方法分析及选用常用的切割方法有机械切割、氧气切割和等离子切割。机械切割操作简单，成本低，但其生产效率低，切口精度差，而且不适合用于切割太厚、形状较复杂的钢板，它只适用于切割矩形或棒料。等离子切割机的特点是切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小、工件变形度低、操作简
11、单，并且具有显著的节能效果。它是用于任何材料的切割，但是它的成本太高。气割是用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法。可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等。氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。并不是所有金属都能被气割，只有符合下列条件的金属才能被气割： (1)金属能同氧剧烈反应，并放出足够的热量。 (2)金属导热性不应太高。 (3)金属燃烧点要低于它的熔点。 (4)金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点。(5)生成的氧化物应该易于流动。与机械切割相比较，气割的最大优点是设
12、备简单操作灵活、方便，适应性强，它可以在任意位置，任何方向切割任意形状和任意厚度的工件， 生产效率高、切口质量也相当好,有些焊接坡口可一次直接用切割方法切割出来，切割后直接进行焊接。气体火焰切割的精度和效率大幅度提高，依据以上分析，筒体钢板切割选用氧气切割。4.3.6 筒节弯卷4.3.6.1.筒节弯卷成形分析筒节的弯卷成形时用钢板在卷板机上弯卷而成形的。根据钢板的材质、厚度、弯曲半径、卷板机的形式和卷板能力，实际生产中筒节的弯卷基本上可分为冷卷和热卷。 筒体选用材料 16MnR 锻件筒节的最小冷弯半径计算公式 Rmin=10（双向拉伸）筒节实际壁厚 90mm允许最小冷弯半径的最大值 Rmin=
13、10=900筒节内径 D=3400即筒节的实际半径 D/2 大于允许的最小冷弯半径 Rmin，可以冷弯卷制。因为D/2=1700mmRmin=900mm,所以采用冷卷成型。冷卷成形通常是指在室温下的弯卷成形，不需要加热设备，不产生氧化皮，操作工艺简单且方便操作，费用低。4.3.6.2.成形设备的选择卷板机有三辊卷板机、四辊卷板机和立式卷板机，其中对称式三辊卷板机的主要特点如下：（1）与其他类型卷板机相比，其构造简单，价格便宜，应用很普遍。（2）被卷钢板两端各有一段无法弯卷而产生直边，直边长度大约为两个下辊中心距的一半。直边的产生使筒节不能完成整圆，也不利于校圆、组对、焊接等工序的进行。因此在卷
14、板之前通常将钢板两端进行预弯曲。4.3.6.3.筒节弯卷的设计和计算1）直边预弯 1 X$ 预弯是筒节成型的一个关键工序，制造完成预弯模具后将下料钢板放在油压机上进行预弯工序。为了保证预弯曲率的一致性，在钢板两端进行每隔 50mm 划线工作，每次压机的下压点均落在线上，而且保证每次的压力大小均等。预弯成型后预制样板进行检查，间隙保证小于 0.5m2）直边预留留一部分直边，此方法浪费直边部分钢材，而且工艺麻烦，适用于单台装备制造或筒节制造精度要求较高的情况。所以通常采用第一种的方案，直直边预弯。3）筒节弯卷的回弹估算弯卷钢板在辊子压力下既有塑性弯曲，又有弹性弯曲，故钢板卸载后，会有一定的弹性回复，即回弹。筒节在热弯卷时，回弹量很小，不予考虑。只要掌握好筒节的下料尺寸，使弯卷钢板两端面刚好闭合即可，直至钢板温度下降到 500以下为止。但是，在冷弯卷时，钢材的强度越大，回弹量越大。为了尽量控制回弹量，冷弯卷时要过卷。同时，在最终成行前进行一次退火处理。a.冷卷回弹量的计算 筒节回弹前的内径 Dn1 可按下式估算：Dn1=（1- 2Kos/E）Dn/1+K1SDn1/E b.过卷量l 可按下式计算： l=（Dn-Dn1）/2式中 Dn筒节内径，3400mms 钢材屈服极限，MPaE钢材弹性模量，MPaK1钢板界面形状系数，矩形 K1=1.5钢板厚度，90mmnts
