泰钢炼铁技术升级改造1#高炉工程
[发布时间:2012-6-18]

泰钢炼铁技术升级改造1#高炉工程

 1780m3高炉炉壳风口带振动时效处理报告

 

 

委托方:中国十九冶北方分公司泰钢1号高炉项目经理部

 

 

 

 

 

 

 

 

完成单位:大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系

o一一年五月二十日

 

       泰钢炼铁技术升级改造1#高炉工程

1780m3高炉炉壳风口带振动时效处理报告

一、前    

 振动时效是利用共振的原理,即在激振器的周期性外力的作用下,当所施

加给构件的动应力与残余应力叠加大于或等于材料的屈服极限时,构件内

部的残余应力就要进行释放或重新分布,经过对构件二十至四十分钟的振

动处理,构件内部的残余应力就会释放大约在30%80%左右,高应力

区应力释放的比例要大一些,当构件内部的残余应力释放和一定程度的均

化后,构件的尺寸精度及抗变形能力就会得到很大程度的提高,经过多年

的理论研究与工艺实践,振动时效技术目前在我国已得到了相当程度的普

及应用,为我国的节能环保工作做出了较大的贡献。

 在我国同行业的高炉改扩建项目中,因为这些工程项目中的大型结构都是

很大的结构型式,按照设计上的要求,要用加热的时效工艺手段,实施起来难度是相当大的,而振动时效做为一项高效节能工艺,在对大型金属结构的

振动处理上是加热时效的理想替代工艺,经过多年的研究与应用,该项技

术目前已在我国近几年的首钢曹妃甸搬迁工程,营口鲅鱼圈在建工程,鞍

钢新建高炉及改扩建工程中的水冷带,风口带,拱顶,五通球,鱼雷罐铁

水运输车等都成功的采用了该工艺,多年的应用证明,目前证明效果很好。

二、风口带的振动时效处理

受中国十九冶北方分公司泰钢项目部的委托,大连理工大学工程力学系振

动与强度实验室的工程技术人员在莱芜泰钢1#高炉的施工现场对1#高炉

的整体建造中的风口带进行了振动时效处理,同时对振动时效的实际效果

进行了检测,其过程如下:

1、激振位置的选择(见图一)

 风口带部分是由二十几个大法兰与壳体焊接而成,由于板厚及焊接区域过

大,造成很大的焊接应力及应力集中,所以要想保证其振动处理的具体效

果,我们根据高炉整体的实际情况,我们选择了在风口带下方的围板的圆

孔上安装振动电机,经过振动调整得到在2700转左右时炉壳的整体出现较

明显的振动响应,用手触摸时感到有明显的振动感,我们利用得到的振动

频率,选择在炉壳内部法兰下方圆周三分之一处分别装卡振动电机进行了

各点分别进行三十分钟的振动处理,并绘制了振动特性曲线,从曲线的参

数看,振动前后的参数发生了相应的变化,时效前的转数:2708转,时效

后的转数:2690转,转数左移:18转,振幅升高0.2G,(见参数曲线图)

明工件经振动后的阻尼降低了,残余应力得到了一定程度的释放,这些特

点符合国家相关标准的要求。

2、风口带的残余应力检测

     为了验证振动时效的实效效果,我们对振动前后的应力消除情况进行

了应力检测,测试点选择在风口内侧的风口环焊缝上,测试选择了六点分别

测试,测试选择通用的盲孔法,即在焊缝上贴上型号BE1202CAK

直角应变片,用专用的电阻应变仪将应变片预调平衡,然后在应变片的标识

部位钻一个¢2mm2mm的盲孔,由于钻孔后应力释放产生的塑性变形

而得应变数值,振动时效后分别进行一次测试,从而得到构件应力消除比例,

(见下表)。此次经过三点各三十分钟的振动处理残余应力由原来的

319.29 MPa,降低到振动后的18419 MPa,降低,41.91 %,达到

了国家标准的关于焊接构件应力降低应大于30%的要求,所以本次振动处

理收到了预期效果。

          残余应力测试表:               单位:MPa

点号

      

       

 

ε0

ε45

ε90

ε0

ε45

ε90

1

-313 

90 

-252 

-182 

-31 

-136 

2

-325 

89 

-242 

-186 

-63 

-126 

3

-375 

-218 

-298 

-198 

-48 

-219 

4

-452 

-203 

-182 

-296 

-184 

-108 

5

-431 

-262 

196 

-264 

-68 

106 

6

-580 

-312 

-154 

-285 

-131 

-112 

                         

   

σ1

σ2

振  前

 

除率

  

  

消除率

270.35 

154.99 

-42.67 

240.79 

132.70 

-44.89 

276.59 

155.67 

-43.72 

236.36 

126.59 

-46.44 

323.09 

183.54 

-43.19 

285.76 

193.71 

-32.21 

352.22 

228.31 

-35.18 

221.35 

137.19 

-38.02 

258.25 

161.14 

-37.60 

-45.65 

-18.20 

-60.14 

435.25 

221.50 

-49.11 

228.78 

137.65 

-39.83 

平均应力

319.29 

184.19 

-41.91 

194.57 

118.27 

-43.59 

 

三、    论:

1 从振动过程中绘制的振动时效的参数曲线看,振动前后都发生了相应的变化,说明经振动调整后构件受约束的力降低了,这符合振动时效的工艺要求。

2 从振动时效前后的残余应力检测数据看,振动后使残余应力降低了4191%,超过了国家标准规定的30%以上的要求,本次处理是合格的。

 

项目参加人曲延安 13052750488 

夏安民 15904113989

附:1、振动及测试现场图片

2、参数曲线图

3、中华人民共和国行业标准

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