一、前言
隨著鋼鐵企業(yè)的日益發(fā)展，高爐制安也有了很大的改進(jìn)，與之相配套的設(shè)備也在不斷地更新，我主要介紹一下數(shù)控切割機(jī)床在高爐爐殼制作中的運(yùn)用，傳統(tǒng)的高爐爐殼制作主要由鉚工進(jìn)行爐殼放樣，用半自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行下料；水冷壁的開(kāi)孔，主要是由鉗工在爐殼組對(duì)安裝完之后進(jìn)行。用數(shù)控切割機(jī)床則可以把爐殼下料工作和水冷壁開(kāi)孔工作一次性完成，相比以往的制作工藝來(lái)說(shuō)極大的節(jié)省人工成本，并成倍的縮短了加工工期，并且比人工下料開(kāi)孔要更加精確。
二、工程概況
（1） 建設(shè)單位： 有限責(zé)任公司
（2） 工程名稱： 5#高爐大修工程
（3） 設(shè)計(jì)單位： 公司設(shè)計(jì)所
（4） 工程建設(shè)地點(diǎn)：煉鐵廠廠區(qū)內(nèi)
（5） 合同造價(jià)：約1000萬(wàn)元。
三、主要設(shè)備的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)
3.1. 主要加工設(shè)備為 數(shù)控切割機(jī)床。
3.2. 數(shù)控切割機(jī)床的系統(tǒng)特點(diǎn)：
1) 45種常用圖形庫(kù)，可選擇設(shè)置片尺寸和孔尺寸。
2) 圖形可矩陣排列、交互排列、疊式排列。
3) 工件原始尺寸和帶割縫尺寸同時(shí)進(jìn)行顯示。
4) 圖形鋼板校正，任意鋼板邊可做為校正邊。
5) 動(dòng)/靜態(tài)加工圖形顯示，圖形放大/縮小，放大狀態(tài)下動(dòng)態(tài)跟蹤切割點(diǎn)。
3.3. 數(shù)控切割機(jī)床的技術(shù)指標(biāo)：
1) 控制軸數(shù)：2軸聯(lián)動(dòng)
2) 控制精度：±0.001mm
3) 坐標(biāo)范圍：±99999.99mm
4) ***大脈沖頻率：200KHz；***高運(yùn)行速度：15米/分鐘
5) ***大程序行數(shù)：15萬(wàn)行
6) ***大單個(gè)程序：4M
7) 時(shí)間類分辨率：10ms
8) 系統(tǒng)工作電源：DC+24V直流電源輸入
9) 系統(tǒng)工作環(huán)境：溫度-10℃至+60℃；相對(duì)濕度0-95%無(wú)凝結(jié)。
四、主要施工方法與技術(shù)措施
4.1. 施工工藝流程
爐殼下料和水冷壁開(kāi)孔放樣計(jì)算 CAD制圖 數(shù)控切割機(jī)編程 數(shù)控切割機(jī)下料切割。
4.2. 主要施工方法
1) 爐殼下料和水冷壁開(kāi)孔放樣計(jì)算
① 爐殼下料計(jì)算首先要確認(rèn)用爐殼中徑進(jìn)行下料計(jì)算，對(duì)于爐殼的展開(kāi)圖形要了解，例如錐臺(tái)展開(kāi)的平面圖形是扇形，圓柱體展開(kāi)的平面圖形是長(zhǎng)方形，知道了這些***可以進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)镃AD制圖畫(huà)扇形需要爐殼展開(kāi)扇形的大小半徑，還有弧長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的圓心角即可，所以無(wú)需在把扇形進(jìn)行等分進(jìn)行樣板制作。
② 爐殼如果是圓柱體只要知道圓柱體的高和底圓周長(zhǎng)***能求出展開(kāi)長(zhǎng)方形的長(zhǎng)和寬，這里不予以詳細(xì)介紹，主要說(shuō)一下錐臺(tái)展開(kāi)，首先要找到圖紙給出的大圓半徑r1和小圓半徑r2還有母線長(zhǎng)L，如下圖：
需要求出爐殼扇形展開(kāi)半徑R2公式如下：
R2=r1+15/Tan（a）+20/Sin（a）+爐殼厚度的一半
說(shuō)明：20是指水冷螺栓孔的凸臺(tái)厚度，15 指定是水冷壁之間間隙的一半。
c）開(kāi)孔的位置確定要搞清楚什么數(shù)值是不變的，首先孔的圓心到上圓的距離沒(méi)有變化，不過(guò)因?yàn)樗浔谥g有30間隙和水冷螺栓孔凸臺(tái)厚度的存在，所以計(jì)算距離時(shí)應(yīng)該加上15/Sin（a）和20/Tan（a），然后在展開(kāi)圖形中開(kāi)孔距中心的距離應(yīng)該是弧長(zhǎng)，因?yàn)槭清F臺(tái)的原因所以計(jì)算弧長(zhǎng)時(shí)應(yīng)該是用孔的所在水平圓的半徑計(jì)算出的弧長(zhǎng)。
d）因?yàn)槁菟ㄐ枰怪睜t殼，水管需要垂直炫長(zhǎng)，所以螺栓開(kāi)孔需要用水冷壁的水平圓半徑計(jì)算出弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角，水管則是用爐殼的水平圓半徑計(jì)算出弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角。
e）開(kāi)孔一般選擇螺栓直徑或水管套管直徑的1.3～1.4倍。
2)CAD制圖
a）把所有需要的數(shù)據(jù)計(jì)算完畢后，***可以進(jìn)行CAD制圖了，需要注意***是計(jì)算孔的垂直距離是根據(jù)什么確定的，是孔的圓心到上圓還是下圓的距離，根據(jù)上圓計(jì)算***要從上圓量出數(shù)據(jù)，根據(jù)下圓計(jì)算***要從下圓量出數(shù)據(jù)，位置不能搞混。
b）把所有水冷壁和爐殼的樣板畫(huà)好之后，在爐殼樣板上把水冷壁進(jìn)行排版，根據(jù)爐殼分塊的數(shù)值進(jìn)行分份。紅線為分份線，水冷壁排版時(shí)以鐵口中心線向兩邊排版，如下圖：
需要求出爐殼扇形展開(kāi)半徑R2公式如下：
R2=r1+15/Tan（a）+20/Sin（a）+爐殼厚度的一半
說(shuō)明：20是指水冷螺栓孔的凸臺(tái)厚度，15 指定是水冷壁之間間隙的一半。
c）開(kāi)孔的位置確定要搞清楚什么數(shù)值是不變的，首先孔的圓心到上圓的距離沒(méi)有變化，不過(guò)因?yàn)樗浔谥g有30間隙和水冷螺栓孔凸臺(tái)厚度的存在，所以計(jì)算距離時(shí)應(yīng)該加上15/Sin（a）和20/Tan（a），然后在展開(kāi)圖形中開(kāi)孔距中心的距離應(yīng)該是弧長(zhǎng)，因?yàn)槭清F臺(tái)的原因所以計(jì)算弧長(zhǎng)時(shí)應(yīng)該是用孔的所在水平圓的半徑計(jì)算出的弧長(zhǎng)。
d）因?yàn)槁菟ㄐ枰怪睜t殼，水管需要垂直炫長(zhǎng)，所以螺栓開(kāi)孔需要用水冷壁的水平圓半徑計(jì)算出弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角，水管則是用爐殼的水平圓半徑計(jì)算出弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角。
e）開(kāi)孔一般選擇螺栓直徑或水管套管直徑的1.3～1.4倍。
2)CAD制圖
a）把所有需要的數(shù)據(jù)計(jì)算完畢后，***可以進(jìn)行CAD制圖了，需要注意***是計(jì)算孔的垂直距離是根據(jù)什么確定的，是孔的圓心到上圓還是下圓的距離，根據(jù)上圓計(jì)算***要從上圓量出數(shù)據(jù)，根據(jù)下圓計(jì)算***要從下圓量出數(shù)據(jù)，位置不能搞混。
b）把所有水冷壁和爐殼的樣板畫(huà)好之后，在爐殼樣板上把水冷壁進(jìn)行排版，根據(jù)爐殼分塊的數(shù)值進(jìn)行分份。紅線為分份線，水冷壁排版時(shí)以鐵口中心線向兩邊排版，如下圖：
摳取其中四分之一份，為數(shù)控切割機(jī)編程提供圖形。同時(shí)記住要加上卷板所需要的壓頭量，一般是兩頭取400mm。
3)數(shù)控切割機(jī)編程
在CAD上把圖形全部畫(huà)好之后，調(diào)取所需圖形，通過(guò)數(shù)控切割機(jī)編程軟件進(jìn)行編程。
4)數(shù)控切割機(jī)下料切割
編程完畢后，把程序通過(guò)U盤(pán)輸入到數(shù)控切割機(jī)里，***可以開(kāi)始下料切割了，***次下料切割完畢后，發(fā)現(xiàn)寬度比所需寬度小了2mm，通過(guò)在CAD制圖中分別把兩邊加大1mm，問(wèn)題得到解決，后又發(fā)現(xiàn)下完料得爐殼測(cè)量對(duì)角線不同，差距在6～8mm之間，一般是所需數(shù)據(jù)要大，這是數(shù)控切割機(jī)脈沖頻率和熱變形造成，不能通過(guò)圖形變化得到解決，所以要求工人齊頭時(shí)要自己測(cè)量齊頭。
五、人工成本和制作工期對(duì)比
|
加工方法
|
未使用數(shù)控切割機(jī)
|
使用數(shù)控切割機(jī)
|
|
人工成本
|
鉚工
|
鉗工
|
氣焊工
|
起重工
|
其它
|
合計(jì)
|
起重工
|
操作工
|
其它
|
合計(jì)
|
|
2
|
1
|
8
|
2
|
2
|
15
|
1
|
1
|
1
|
3
|
|
制作工期
|
14天
|
7天
|
六、結(jié)束語(yǔ)
爐殼制安工藝已經(jīng)趨于成熟，同時(shí)相應(yīng)設(shè)備的更新也不斷的加快，在使用新型設(shè)備的時(shí)候，***伴隨著具體工藝的改變，機(jī)械化的不斷發(fā)展，使人員的解放，可以進(jìn)行另一道工序，大大縮短施工時(shí)間，同時(shí)減少人員的投入，這也是未來(lái)安裝行業(yè)所發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。
