一、前言
隨著(zhù)鋼鐵企業(yè)的日益發(fā)展，高爐制安也有了很大的改進(jìn)，與之相配套的設備也在不斷地更新，我主要介紹一下數控切割機床在高爐爐殼制作中的運用，傳統的高爐爐殼制作主要由鉚工進(jìn)行爐殼放樣，用半自動(dòng)切割機進(jìn)行下料；水冷壁的開(kāi)孔，主要是由鉗工在爐殼組對安裝完之后進(jìn)行。用數控切割機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） 建設單位： 有限責任公司
（2） 工程名稱(chēng)： 5#高爐大修工程
（3） 設計單位： 公司設計所
（4） 工程建設地點(diǎn)：煉鐵廠(chǎng)廠(chǎng)區內
（5） 合同造價(jià)：約1000萬(wàn)元。
三、主要設備的特點(diǎn)和技術(shù)指標
3.1. 主要加工設備為 數控切割機床。
3.2. 數控切割機床的系統特點(diǎn)：
1) 45種常用圖形庫，可選擇設置片尺寸和孔尺寸。
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. 數控切割機床的技術(shù)指標：
1) 控制軸數：2軸聯(lián)動(dòng)
2) 控制精度：±0.001mm
3) 坐標范圍：±99999.99mm
4) ***大脈沖頻率：200KHz；***高運行速度：15米/分鐘
5) ***大程序行數：15萬(wàn)行
6) ***大單個(gè)程序：4M
7) 時(shí)間類(lèi)分辨率：10ms
8) 系統工作電源：DC+24V直流電源輸入
9) 系統工作環(huán)境：溫度-10℃至+60℃；相對濕度0-95%無(wú)凝結。
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)孔放樣計算 CAD制圖 數控切割機編程 數控切割機下料切割。
4.2. 主要施工方法
1) 爐殼下料和水冷壁開(kāi)孔放樣計算
① 爐殼下料計算首先要確認用爐殼中徑進(jìn)行下料計算，對于爐殼的展開(kāi)圖形要了解，例如錐臺展開(kāi)的平面圖形是扇形，圓柱體展開(kāi)的平面圖形是長(cháng)方形，知道了這些***可以進(jìn)行計算，因為CAD制圖畫(huà)扇形需要爐殼展開(kāi)扇形的大小半徑，還有弧長(cháng)所對應的圓心角即可，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(cháng)***能求出展開(kāi)長(cháng)方形的長(cháng)和寬，這里不予以詳細介紹，主要說(shuō)一下錐臺展開(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(xiàn)長(cháng)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)因為水冷壁之間有30間隙和水冷螺栓孔凸臺厚度的存在，所以計算距離時(shí)應該加上15/Sin（a）和20/Tan（a），然后在展開(kāi)圖形中開(kāi)孔距中心的距離應該是弧長(cháng)，因為是錐臺的原因所以計算弧長(cháng)時(shí)應該是用孔的所在水平圓的半徑計算出的弧長(cháng)。
d）因為螺栓需要垂直爐殼，水管需要垂直炫長(cháng)，所以螺栓開(kāi)孔需要用水冷壁的水平圓半徑計算出弧長(cháng)對應的圓心角，水管則是用爐殼的水平圓半徑計算出弧長(cháng)對應的圓心角。
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）把所有需要的數據計算完畢后，***可以進(jìn)行CAD制圖了，需要注意***是計算孔的垂直距離是根據什么確定的，是孔的圓心到上圓還是下圓的距離，根據上圓計算***要從上圓量出數據，根據下圓計算***要從下圓量出數據，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，根據爐殼分塊的數值進(jìn)行分份。紅線(xiàn)為分份線(xiàn)，水冷壁排版時(shí)以鐵口中心線(xiàn)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)因為水冷壁之間有30間隙和水冷螺栓孔凸臺厚度的存在，所以計算距離時(shí)應該加上15/Sin（a）和20/Tan（a），然后在展開(kāi)圖形中開(kāi)孔距中心的距離應該是弧長(cháng)，因為是錐臺的原因所以計算弧長(cháng)時(shí)應該是用孔的所在水平圓的半徑計算出的弧長(cháng)。
d）因為螺栓需要垂直爐殼，水管需要垂直炫長(cháng)，所以螺栓開(kāi)孔需要用水冷壁的水平圓半徑計算出弧長(cháng)對應的圓心角，水管則是用爐殼的水平圓半徑計算出弧長(cháng)對應的圓心角。
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）把所有需要的數據計算完畢后，***可以進(jìn)行CAD制圖了，需要注意***是計算孔的垂直距離是根據什么確定的，是孔的圓心到上圓還是下圓的距離，根據上圓計算***要從上圓量出數據，根據下圓計算***要從下圓量出數據，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，根據爐殼分塊的數值進(jìn)行分份。紅線(xiàn)為分份線(xiàn)，水冷壁排版時(shí)以鐵口中心線(xiàn)向兩邊排版，如下圖：
摳取其中四分之一份，為數控切割機編程提供圖形。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)數控切割機編程
在CAD上把圖形全部畫(huà)好之后，調取所需圖形，通過(guò)數控切割機編程軟件進(jìn)行編程。
4)數控切割機下料切割
編程完畢后，把程序通過(guò)U盤(pán)輸入到數控切割機里，***可以開(kāi)始下料切割了，***次下料切割完畢后，發(fā)現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)現下完料得爐殼測量對角線(xiàn)不同，差距在6～8mm之間，一般是所需數據要大，這是數控切割機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)要自己測量齊頭。
五、人工成本和制作工期對比
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加工方法
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未使用數控切割機
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使用數控切割機
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人工成本
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鉚工
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鉗工
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氣焊工
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起重工
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其它
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合計
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起重工
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操作工
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其它
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合計
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2
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1
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8
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2
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2
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15
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1
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1
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1
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3
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制作工期
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14天
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7天
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六、結束語(yǔ)
爐殼制安工藝已經(jīng)趨于成熟，同時(shí)相應設備的更新也不斷的加快，在使用新型設備的時(shí)候，***伴隨著(zhù)具體工藝的改變，機械化的不斷發(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。
