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，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)控切割機床在高爐爐殼制作中的運用，傳統(tǒng)的高爐爐殼制作主要由鉚工進行爐殼放樣，用半自動切割機進行下料；水冷壁的開孔，主要是由鉗工在爐殼組對安裝完之后進行。用數(shù)控切割機床則可以把爐殼下料工作和水冷壁開孔工作一次性完成，相比以往的制作工藝來說極大的節(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)計單位： 公司設(shè)計所
（4） 工程建設(shè)地點：煉鐵廠廠區(qū)內(nèi)
（5） 合同造價：約1000萬元。
三、主要設(shè)備的特點和技術(shù)指標
3.1. 主要加工設(shè)備為 數(shù)控切割機床。
3.2. 數(shù)控切割機床的系統(tǒng)特點：
1) 45種常用圖形庫，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進行顯示。
4) 圖形鋼板校正，任意鋼板邊可做為校正邊。
5) 動/靜態(tài)加工圖形顯示，圖形放大/縮小，放大狀態(tài)下動態(tài)跟蹤切割點。
3.3. 數(shù)控切割機床的技術(shù)指標：
1) 控制軸數(shù)：2軸聯(lián)動
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(shù)：15萬行
6) ***大單個程序：4M
7) 時間類分辨率：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℃；相對濕度0-95%無凝結(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孔放樣計算 CAD制圖 數(shù)控切割機編程 數(shù)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孔放樣計算
① 爐殼下料計算首先要確認用爐殼中徑進行下料計算，對于爐殼的展開圖形要了解，例如錐臺展開的平面圖形是扇形，圓柱體展開的平面圖形是長方形，知道了這些***可以進行計算，因為CAD制圖畫扇形需要爐殼展開扇形的大小半徑，還有弧長所對應(yīng)的圓心角即可，所以無需在把扇形進行等分進行樣板制作。
② 爐殼如果是圓柱體只要知道圓柱體的高和底圓周長***能求出展開長方形的長和寬，這里不予以詳細介紹，主要說一下錐臺展開，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L，如下圖：
需要求出爐殼扇形展開半徑R2公式如下：
R2=r1+15/Tan（a）+20/Sin（a）+爐殼厚度的一半
說明：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有變化，不過因為水冷壁之間有30間隙和水冷螺栓孔凸臺厚度的存在，所以計算距離時應(yīng)該加上15/Sin（a）和20/Tan（a），然后在展開圖形中開孔距中心的距離應(yīng)該是弧長，因為是錐臺的原因所以計算弧長時應(yīng)該是用孔的所在水平圓的半徑計算出的弧長。
d）因為螺栓需要垂直爐殼，水管需要垂直炫長，所以螺栓開孔需要用水冷壁的水平圓半徑計算出弧長對應(yīng)的圓心角，水管則是用爐殼的水平圓半徑計算出弧長對應(yīng)的圓心角。
e）開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)計算完畢后，***可以進行CAD制圖了，需要注意***是計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)上圓計算***要從上圓量出數(shù)據(jù)，根據(jù)下圓計算***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好之后，在爐殼樣板上把水冷壁進行排版，根據(jù)爐殼分塊的數(shù)值進行分份。紅線為分份線，水冷壁排版時以鐵口中心線向兩邊排版，如下圖：
需要求出爐殼扇形展開半徑R2公式如下：
R2=r1+15/Tan（a）+20/Sin（a）+爐殼厚度的一半
說明：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有變化，不過因為水冷壁之間有30間隙和水冷螺栓孔凸臺厚度的存在，所以計算距離時應(yīng)該加上15/Sin（a）和20/Tan（a），然后在展開圖形中開孔距中心的距離應(yīng)該是弧長，因為是錐臺的原因所以計算弧長時應(yīng)該是用孔的所在水平圓的半徑計算出的弧長。
d）因為螺栓需要垂直爐殼，水管需要垂直炫長，所以螺栓開孔需要用水冷壁的水平圓半徑計算出弧長對應(yīng)的圓心角，水管則是用爐殼的水平圓半徑計算出弧長對應(yīng)的圓心角。
e）開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)計算完畢后，***可以進行CAD制圖了，需要注意***是計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)上圓計算***要從上圓量出數(shù)據(jù)，根據(jù)下圓計算***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好之后，在爐殼樣板上把水冷壁進行排版，根據(jù)爐殼分塊的數(shù)值進行分份。紅線為分份線，水冷壁排版時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)控切割機編程提供圖形。同時記住要加上卷板所需要的壓頭量，一般是兩頭取400mm。
3)數(shù)控切割機編程
在CAD上把圖形全部畫好之后，調(diào)取所需圖形，通過數(shù)控切割機編程軟件進行編程。
4)數(shù)控切割機下料切割
編程完畢后，把程序通過U盤輸入到數(shù)控切割機里，***可以開始下料切割了，***次下料切割完畢后，發(fā)現(xiàn)寬度比所需寬度小了2mm，通過在CAD制圖中分別把兩邊加大1mm，問題得到解決，后又發(fā)現(xiàn)下完料得爐殼測量對角線不同，差距在6～8mm之間，一般是所需數(shù)據(jù)要大，這是數(shù)控切割機脈沖頻率和熱變形造成，不能通過圖形變化得到解決，所以要求工人齊頭時要自己測量齊頭。
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(shù)控切割機
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使用數(shù)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(jié)束語
爐殼制安工藝已經(jīng)趨于成熟，同時相應(yīng)設(shè)備的更新也不斷的加快，在使用新型設(shè)備的時候，***伴隨著具體工藝的改變，機械化的不斷發(fā)展，使人員的解放，可以進行另一道工序，大大縮短施工時間，同時減少人員的投入，這也是未來安裝行業(yè)所發(fā)展的一個趨勢。
