【正文】 e assemblywelding assembly sequence, welding method adopts automatic submerged arc welding, welding material selection of φ 4 H08A welding wire and HJ431 flux. Welding process to ring the support beam welding rigidly control deformation, to vertical welds can use the method of deformation control deformation. After welding we should overall annealing eliminate welding residual stress.KEY WRODS：Cement grinding machine, cylinder, welding, process analysis and process design目 錄第一章 緒論 1167。 水泥磨機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1167。 1167。 213m水泥磨機(jī)筒體生產(chǎn)工藝分析 4167。 筒體材料的焊接性分析 4167。 筒體焊接的結(jié)構(gòu)工藝性分析 8167。 結(jié)構(gòu)工藝性分析 8167。、控制及矯正 9167。 12167。 鋼材的預(yù)處理 13167。 放樣、劃線與號(hào)料 15167。 切割下料 15167。 技術(shù)要求分析 18167。 筒體部技術(shù)要求 18167。 焊接工藝分析 20167。 焊接生產(chǎn)裝配工藝分析 20167。 焊接方法分析 22167。 焊接材料分析 24167。 焊接工藝參數(shù)分析 26167。 焊前預(yù)熱及焊后熱處理 27167。 焊接檢驗(yàn) 2813m水泥磨機(jī)筒體焊接工藝設(shè)計(jì) 29167。 備料工藝設(shè)計(jì) 29167。 焊接工藝設(shè)計(jì) 30167。 焊接方法確定 30167。 焊接材料的選擇 30167。 焊接工藝參數(shù)的選擇 30167。 焊接坡口形式的設(shè)計(jì) 31167。 焊縫位置和尺寸的確定 32167。 焊接順序和焊接層數(shù)的選擇 32167。 熱處理工藝和檢驗(yàn)方法的設(shè)計(jì) 32結(jié)論 33參考文獻(xiàn) 34致 謝 35第一章 緒 論167。 水泥磨機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 水泥磨機(jī)作為傳統(tǒng)的水泥廠設(shè)備，已有了100多年的歷史。它作為將固體物料細(xì)化制粉的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于建材、冶金、電力及化工醫(yī)藥以及國(guó)防等部門(mén)。由于水泥磨機(jī)處理能力及粉磨后的粒度對(duì)后續(xù)作業(yè)的效率和整體生產(chǎn)流程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響顯著，所以，有關(guān)水泥磨機(jī)的研究在國(guó)內(nèi)外一直受到廣泛和高度的重視。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的不斷發(fā)展，水泥需求量越來(lái)越大，水泥生產(chǎn)設(shè)備向大型化發(fā)展，特別是水泥磨機(jī)越做越大，結(jié)構(gòu)也有了新的發(fā)展。20世紀(jì)80年代國(guó)際上曾預(yù)測(cè)，認(rèn)為水泥磨機(jī)合理的最大規(guī)格直徑為5米，但世界上水泥磨機(jī)向大型化發(fā)展的步伐一直都未停止過(guò)。隨著水泥磨機(jī)大型化的趨勢(shì)，對(duì)水泥磨機(jī)各方面的要求也更為嚴(yán)格，例如對(duì)水泥磨機(jī)筒體焊接質(zhì)量的要求；對(duì)軸承可靠性、使用壽命；水泥磨機(jī)能耗等要求等都在不斷提高。就我國(guó)國(guó)內(nèi)水泥磨機(jī)的發(fā)展而言，雖然我國(guó)在水泥磨機(jī)大型化方面努力創(chuàng)新突破，但與國(guó)際水平還存在一定的差距，國(guó)外水泥磨機(jī)技術(shù)和設(shè)備一直在不斷發(fā)展。對(duì)于水泥磨機(jī)的一些高端技術(shù)不能把握。水泥磨機(jī)的除了想大型化發(fā)展外，另一個(gè)發(fā)展方向是降低電耗和鋼耗。老式磨機(jī)裝載量小，耗電高，產(chǎn)量低，粉磨效率低。目前大球磨機(jī)普遍采用液壓動(dòng)力和靜壓軸承、氣胎離合器、齒輪潤(rùn)滑使用噴油裝置等新技術(shù)，使磨機(jī)整體技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益得到較大提高，單位電耗平均下降20%，生產(chǎn)能力增加10%，鋼耗下降4%。167。水泥磨機(jī)筒體的筒身是用低碳鋼彎曲焊接成圓筒體，工藝上應(yīng)保證有足夠的圓度，中間開(kāi)加料、卸料或入孔的開(kāi)口。水泥球磨機(jī)主要由柱形筒體、襯板、隔倉(cāng)板（多倉(cāng)磨機(jī)才具備）、主軸承、進(jìn)出料裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)等部分組成。 水泥球磨機(jī)的筒體是水泥球磨機(jī)主要工作部件之一。筒體工作時(shí)除承受研磨體的靜載荷外，還受到研磨體的沖擊，且筒體是回轉(zhuǎn)的，所以筒體上產(chǎn)生的是交變應(yīng)力。因此，它必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。這就要求制造筒體的金屬材料的強(qiáng)度要高，塑型要好，具有較好的機(jī)械性能和工藝性能才能保證磨機(jī)筒體的安全運(yùn)行。 圖11水泥磨回轉(zhuǎn)部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖11為筒體與腹板組成的筒體部簡(jiǎn)圖其中筒節(jié)部分板厚為38mm，滑環(huán)部分板厚為47mm。167。本文主要對(duì)以下三方面進(jìn)行分析,從而確保水泥磨機(jī)筒體優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量。結(jié)構(gòu)用材的材料焊接性分析：本論文通過(guò)分析水泥磨機(jī)實(shí)際用材的焊接性，分析焊接過(guò)程中的常見(jiàn)缺陷及實(shí)際減輕缺陷的工藝，并與其他材料焊接性對(duì)比，了解在生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中焊接結(jié)構(gòu)用材的選取原則，并由此選擇合理焊接工藝。焊接結(jié)構(gòu)工藝分析：焊接本身不可避免的局部不均勻加熱的過(guò)程，不均勻的溫度場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生，并由此造成殘余塑性變形和殘余應(yīng)力，以及結(jié)構(gòu)變形，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生接頭對(duì)應(yīng)力的集中敏感和接頭性能的不均勻。水泥磨機(jī)筒體由于須在交變載荷下工作，所以對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求更為嚴(yán)格。本次研究會(huì)對(duì)水泥磨機(jī)的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸要求進(jìn)行分析，進(jìn)一步對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則。結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝過(guò)程分析：焊接工藝過(guò)程的合理與否直接關(guān)系著焊接結(jié)構(gòu)制造的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)性上，同時(shí)對(duì)于提高生產(chǎn)效率具有重要作用。13m水泥磨機(jī)筒體生產(chǎn)工藝分析焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝是指由金屬材料經(jīng)過(guò)一系列加工工序、裝配焊接成焊接結(jié)構(gòu)成品的過(guò)程。焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝分析是編制焊接工藝過(guò)程、制定工藝文件、設(shè)計(jì)工藝裝備和組織焊接生產(chǎn)的前提和基礎(chǔ)。工藝分析就是對(duì)整個(gè)焊接所使用的材料、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工方法和產(chǎn)品制造技術(shù)要求進(jìn)行研究，在根據(jù)生產(chǎn)條件提出最佳的制造方法。167。 筒體材料的焊接性分析金屬材料的焊接性是指金屬材料在一定的焊接條件下，通過(guò)焊接加工，能否獲得在使用條件下安全運(yùn)行的完整無(wú)缺的焊接接頭。材料的焊接性是材料對(duì)于焊接加工的適應(yīng)性，以及使用條件下的可靠性。所以材料的焊接性可以分為：工藝焊接性和使用焊接性兩個(gè)方面。工藝焊接性是指塔頂?shù)慕饘俨牧显诰唧w的焊接工藝條件下，形成焊接接頭及焊接結(jié)構(gòu)的結(jié)合性能，以及焊接過(guò)程中形成焊接缺陷的敏感性；使用焊接性是指特定的金屬材料在具體的焊接工藝條件下，形成焊接接頭及焊接結(jié)構(gòu)適應(yīng)使用要求的能力，這關(guān)系到焊接接頭及結(jié)構(gòu)的使用可靠性。 影響焊接性的材料因素不僅包括被焊母材本身，而且包括所使用的焊接材料，如焊條電弧焊時(shí)的焊條、埋弧焊時(shí)的焊絲和焊劑、氣體保護(hù)焊時(shí)的保護(hù)氣體等。母材和焊接材料在焊接過(guò)程中直接參與熔池或熔合區(qū)的冶金反應(yīng)，對(duì)焊接性和焊接質(zhì)量有重要影響。如果焊接材料和母材匹配不當(dāng)，則可能引起焊接區(qū)內(nèi)氣體、裂紋等缺陷，或者造成脆化、軟化及耐蝕耐磨等性能的變化。本次研究中所用到的材料是低碳鋼Q235C，以下是對(duì)材料焊接性進(jìn)行分析。碳鋼的焊接性的優(yōu)良主要取決于冷裂紋敏感性、熱裂紋敏感性和接頭塑韌性等。一、 冷裂紋 冷裂紋是焊后冷至較低溫度下產(chǎn)生的，由于拘束應(yīng)力、淬硬組織和氫的共同作用下產(chǎn)生的，主要發(fā)生在焊接熱影響區(qū)。 淬硬傾向。焊接時(shí)鋼種的淬硬傾向越大，越易產(chǎn)生裂紋。實(shí)際中常用碳當(dāng)量來(lái)確定淬硬傾向的大小。Q235C的成分如表21所示：成分CMnSiSP含（%）≤≤≤≤≤碳當(dāng)量是鋼中合金元素的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式為：CE=C+Mn/6+（Cu+Ni）/15+（Cr+Mo+V）/5 （%） （2－1）式中，C、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、V為各元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。碳當(dāng)量CE值越大，鋼材淬硬傾向越大，鋼的焊接性就越差。當(dāng)CE%時(shí)，鋼的淬硬傾向不大，焊接性良好；CE=%～%時(shí)，%時(shí)，鋼材易于淬硬，焊接性較差，焊接時(shí)必須預(yù)熱才能防止裂紋。CE%時(shí)，鋼的淬硬和冷裂傾向嚴(yán)重，焊接性很差，一般不用于生產(chǎn)焊接結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)計(jì)算可知Q235C的碳當(dāng)量CE%，所以通常情況下不會(huì)因焊接而產(chǎn)生嚴(yán)重的硬化組織或淬火組織，即使在快速冷卻，產(chǎn)生板條狀低碳馬氏體，尚有良好的韌性，不需要預(yù)熱來(lái)改善組織。 氫的作用焊縫金屬中的擴(kuò)散氫是延遲冷裂紋形成的主要影響因素。由于延遲裂紋時(shí)擴(kuò)散氫在三向應(yīng)力區(qū)聚集引起的，因而鋼材焊接接頭的氫含量越高，裂紋的敏感性越大，越易產(chǎn)生冷裂紋。焊接時(shí)，焊縫中的氫主要來(lái)源于焊接材料中的水分、油污、以及環(huán)境濕度等。在焊前，采用化學(xué)或物理的方法清理焊接母材表面，提高焊接材料的烘干溫度，選用低氫焊接材料，較少保護(hù)氣體含水量，降低焊接區(qū)濕度等，從而減少焊縫中氫的來(lái)源。而且通過(guò)控制適當(dāng)?shù)暮负罄鋮s速度，可以有效的控制殘余氫的含量。因?yàn)樵诤缚p冷卻的過(guò)程中，低碳鋼焊縫組織會(huì)從奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變，由于奧氏體中氫的溶解度較鐵素體中的氫的溶解度大所以會(huì)有部分氫從焊縫中逸出，較低的冷卻速度可以滿足氫逸出所需要的時(shí)間，因此焊后焊縫中的殘余氫不足以引起冷裂紋的產(chǎn)生。 拘束應(yīng)力焊接時(shí)的拘束情況決定了焊接接頭所處的應(yīng)力狀態(tài)，從而影響產(chǎn)生冷裂紋的敏感性。在焊接條件下主要存在不均勻加熱及冷卻過(guò)程引起的熱應(yīng)力、金屬相變前后不同組織的熱物理性質(zhì)變化引起的相變應(yīng)力、以及自身拘束條件所造成的應(yīng)力等。焊接拘束應(yīng)力的大小可以用拘束度R來(lái)表示，一般來(lái)講，板厚越大，則拘束度越大。對(duì)于母材板厚小于50mm時(shí)，可以粗略估計(jì)R=K1δ。公式中K1表示板厚拘束系數(shù)（N／(mm2．mm)），δ一板厚（mm）。當(dāng)板厚較大，一般大于40mm時(shí)，而且快速冷卻時(shí)，則會(huì)有冷裂紋的傾向。合理控制板厚，以及冷卻速度則可以有效控制冷裂紋的產(chǎn)生?？傊甉235含碳量較低，合金元素含量也很低，因此接頭中不會(huì)產(chǎn)生冷裂紋。只要焊接材料選擇適當(dāng)，便能得到滿意的焊接接頭。二、 熱裂紋焊接熱裂紋是在焊接過(guò)程中焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)時(shí)產(chǎn)生的。 主要包括結(jié)晶裂紋、液化裂紋及多邊化裂紋。其中結(jié)晶裂紋的影響最為嚴(yán)重。結(jié)晶裂紋是指在結(jié)晶的固液階段，低熔點(diǎn)共晶被排擠在柱狀晶體交遇的中心部位，形成液態(tài)薄膜，在拉伸應(yīng)力的作用下形成裂紋。熱裂紋的敏感性與鋼中的成分尤其是S、P等雜質(zhì)的含量有關(guān)。在焊接S、P較高的碳鋼時(shí)，一方面，在焊接熱影響區(qū)的晶界上聚集的低熔點(diǎn)的S、P化物，引起熱影響區(qū)熔合線附近的液化裂紋，若鋼板的厚度較大，則會(huì)沿不同的偏析帶分布硫化物等。另一方面，當(dāng)母材稀釋率較高時(shí)，在進(jìn)入焊縫中的S、P也偏多，容易引起焊縫中的熱裂紋。Q235有較高的抗熱裂紋能力，只要在選擇焊接材料時(shí)嚴(yán)格控制S、P含量，避免窄而深的焊縫，便可以預(yù)防熱裂紋的產(chǎn)生。三、 再熱裂紋再熱裂紋時(shí)指在焊后再熱處理過(guò)程中，殘余應(yīng)力的松弛過(guò)程中，粗晶區(qū)應(yīng)力集中部位的晶界滑動(dòng)變形量超過(guò)了該部位的塑性變形能力產(chǎn)生的裂紋。但再熱裂紋的產(chǎn)生只有在鋼中含有Cr、Mo、V、Nb等強(qiáng)碳化物形成元素，以及存在一定的殘余應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生。由于Q235中強(qiáng)碳化物沉淀元素含量較少，所以再熱裂紋敏感性較小。四、 層狀撕裂層狀撕裂是指在厚板結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，在強(qiáng)拘束條件下，焊縫收縮時(shí)會(huì)在母材厚度方向產(chǎn)生很大的拉伸應(yīng)力和應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)變超過(guò)母材金屬的塑性變形能力時(shí)，夾渣物與金屬基體之間就會(huì)發(fā)生分離而產(chǎn)生微裂，在應(yīng)力的繼續(xù)作用下形成層狀撕裂特有的階梯形態(tài)。層狀撕裂在厚大件以及雜質(zhì)的存在，特別是在T型接頭和角接接頭時(shí)容易發(fā)生。所以只要選擇合適的板厚及合適的焊接工藝方法就可以避免層狀撕裂的發(fā)生。五、 脆化 粗晶脆化焊接過(guò)程中在焊接熱影響區(qū)過(guò)熱區(qū)將發(fā)生嚴(yán)重的晶粒粗化。此區(qū)的溫度是處在固相線以下到1100℃左右，金屬處于過(guò)熱狀態(tài)，奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重的長(zhǎng)大現(xiàn)象，冷卻之后便得到粗大組織即魏氏組織。對(duì)于Q235而言，當(dāng)線能量過(guò)大時(shí)，則會(huì)引起HAZ的組織粗大，造成粗晶脆化。因此，要合理控制線能量的大小，而且在焊后可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚韥?lái)消除粗晶脆化。 組織脆化組織脆化是焊接HAZ出現(xiàn)脆硬組織造成的，根據(jù)被焊鋼種的不同以及焊接時(shí)冷卻條件的不同，在HAZ出現(xiàn)不同的脆性組織。對(duì)于低碳鋼Q235來(lái)說(shuō)，含碳量低，在HAZ會(huì)出現(xiàn)的組織是鐵素體加珠光體，有利于改善HAZ的韌性。所以不會(huì)出現(xiàn)組織的脆化現(xiàn)象。 熱應(yīng)變時(shí)效脆化熱應(yīng)變失效脆化多發(fā)生于一些固溶氮含量較高的低碳鋼和低合金鋼中，主要是由于N、C原子在位錯(cuò)周?chē)奂?，?duì)位錯(cuò)產(chǎn)生釘扎作用。由于Q235中碳原子的含量較低，控制焊縫中的N的含量，可以降低熱應(yīng)變時(shí)效脆化敏感性。綜上可知Q235的焊接性較好，焊后焊接接頭塑性以及沖擊韌性較好，接頭裂紋的可能性較小，焊接性優(yōu)良。167。 筒體焊接的結(jié)構(gòu)工藝性分析結(jié)構(gòu)工藝性分析主要是從保證焊接結(jié)構(gòu)技術(shù)要求方面進(jìn)行分析，既要保證焊接結(jié)構(gòu)有準(zhǔn)確的外形尺寸，偏差符合要求，又要保證優(yōu)良的焊接接頭質(zhì)量，能適應(yīng)結(jié)構(gòu)工作要求水泥磨機(jī)筒體結(jié)構(gòu)工藝性分析主要從結(jié)構(gòu)類(lèi)型、尺寸大小、復(fù)雜程度、組成結(jié)構(gòu)，焊縫數(shù)量、焊縫分布、焊縫形狀、焊縫位置以及接頭形式和坡口形式。另外從焊接變形方面對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。筒體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖21所示。 圖21 筒體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖167。 結(jié)構(gòu)工藝性分析通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、尺寸大小、組成結(jié)構(gòu)，以及焊縫的分布、焊縫的數(shù)量、焊縫的形狀、接頭的形式、坡口的形式、焊接的位置進(jìn)行分析可以得出以下幾點(diǎn)：1. 結(jié)構(gòu)重量大、尺寸大。，,筒體長(zhǎng)度為13m。2. 結(jié)構(gòu)件所采用的鋼板厚度不同，滑環(huán)處板厚為47mm，筒節(jié)處板厚為38mm，在進(jìn)行不同板厚之間焊接時(shí)容易產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力。，包括縱焊縫和環(huán)焊縫兩種，在焊接過(guò)程中會(huì)遇見(jiàn)不同的焊接問(wèn)題，針對(duì)不同的焊縫采取不同的方法來(lái)防止焊接變形。，相