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） 建設單位： 有限責任公司
（2） 工程名稱： 5#高爐大修工程
（3） 設計單位： 公司設計所
（4） 工程建設地點：煉鐵廠廠區(qū)內
（5） 合同造價：約1000萬元。
三、主要設備的特點和技術指標
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：
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. 數控切割機床的技術指標：
1) 控制軸數：2軸聯動
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：15萬行
6) ***大單個程序：4M
7) 時間類分辨率：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%無凝結。
四、主要施工方法與技術措施
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該是弧長，因為是錐臺的原因所以計算弧長時應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的圓心角，水管則是用爐殼的水平圓半徑計算出弧長對應的圓心角。
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）把所有需要的數據計算完畢后，***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好之后，在爐殼樣板上把水冷壁進行排版，根據爐殼分塊的數值進行分份。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該是弧長，因為是錐臺的原因所以計算弧長時應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的圓心角，水管則是用爐殼的水平圓半徑計算出弧長對應的圓心角。
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）把所有需要的數據計算完畢后，***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好之后，在爐殼樣板上把水冷壁進行排版，根據爐殼分塊的數值進行分份。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)數控切割機編程
在CAD上把圖形全部畫好之后，調取所需圖形，通過數控切割機編程軟件進行編程。
4)數控切割機下料切割
編程完畢后，把程序通過U盤輸入到數控切割機里，***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，一般是所需數據要大，這是數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
爐殼制安工藝已經趨于成熟，同時相應設備的更新也不斷的加快，在使用新型設備的時候，***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。
