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摘要：喷火梁是梁式石灰窑的核心部件，由于长期处于1000度以上的高温环境下工作，并且使用条件较差，容易出现焊缝开裂而漏油的问题。所以，对焊缝的焊接质量和梁体形状要求较高。通过采取相应的工艺措施，使喷火梁的质量不断提高，现在已达到国内领先水平，接近国际水平。
关键词：喷火梁，石灰窑，焊接质量
喷火梁是梁式石灰窑的核心部件，它由喷火梁梁体和烧嘴两部分组成。由于长期处于1000度以上的高温环境下工作，并且使用条件较差，容易出现焊缝开裂而漏油和烧嘴烧坏后更换两个问题。所以，对焊缝的焊接质量和梁体形状要求较高。但是，由于喷火梁本身的焊缝密集（每根工字型梁焊缝有近30条）、焊接尺寸长（每根梁长度在5-7米左右），结构复杂（双腔结构、蛇形油路），重量大（每根重量在2-3吨）等特点，所以，在制作起来难度很大。尤其是喷火梁的焊接质量和梁体变形是困扰技术工艺和生产制作人员的难题。为了攻克这个难题，我和我的同事做了大量的研究、试验，并在实践中取得了很好的效果。现在，我将我的经验介绍如下，希望能对同仁有所帮助。
1. 基本细节的控制
制作喷火梁的要求应高于普通非标设备，要细致到各个工序的控制。否则，累计的误差会导致最终成品的形状无法控制。具体要做到：
1.1 下料尺寸的控制：喷火梁的面板下料采用数控多枪同时切割，并且在每切割2米左右留一个断点，以减小切割变形。每块板料严禁拼接，减少焊缝等不利缺陷的产生。对孔板的加工，采用先开孔后下料的方式，以减少由于板的变形而影响开孔的精度问题。在面板切割的时候，将面板宽度尺寸适当加宽3-5mm，为后道齐边工序留有加工余量。
1.2 机加工序控制：在面板下料完成后，一定要先校形。在形状合格后，才允许放到铣边机上加工。首先要齐边，将面板两侧齐至设计尺寸。其次是铣坡口。调整铣边机上铣刀的角度，铣至满足设计要求的尺寸。在齐边和铣坡口工部时，要逐渐铣至要求尺寸，避免由于一次吃刀量过大而损坏设备和引起面板的反弹变形。
1.3 组对工序控制：组对质量的好坏，直接影响着喷火梁的焊接和变形情况，因此，该工序非常重要。组对间隙的控制很关键，可以采用制作适当的工装来控制。组对时的点焊一定要规范，并且尽量做到梁体的左右对称、间隔均匀。
1.4 焊材烘干控制：焊接用的焊条、焊剂等一定要按规定做烘干处理，否则会带来焊缝的内在缺陷。在焊条烘干后，一定要放在保温桶内，随用随取。对需要二次使用的焊条，也一定要经过烘干，并且焊剂用40目以上的筛子过筛后方可使用。
1.5 焊接参数控制：焊接参数的选择，在通用焊接工艺的指导下，主要通过焊接试验来进行验证，找出最佳的焊接参数来执行。
2. 对影响焊接变形因素的环节重点控制
对减少焊接变形控制上，我们主要从两个方面进行：一是减少产品焊接变形的发生因素；二是对已经发生变形的产品进行校形处理。重点是控制前者。
2.1 减少产品焊接变形的发生因素
2.1.1 减少焊接量：由于喷火梁本身具有焊缝密集、焊缝尺寸长的特点，因此减少每条焊缝坡口的角度，对减少梁体焊缝的焊接质量影响明显。同时，也降低了焊缝缺陷产生的几率，节省了焊材，降低了人工、设备、用电量等的消耗，也减小了梁体的变形量。为此，我们进行了多次焊接试验，使焊接坡口角度减小后，保证焊接的强度不变。同时，焊接参数也相应作出合理的调整。最终，达到了理想的效果。
2.1.2 改进焊接结构：T型喷火梁的翼边，在老结构中采用的是镶嵌板条后塞焊的制作方式，在窑内高温燃烧的环境中使用后，容易发生烧损而漏油事故。经过分析原因，发现是由于部分焊缝容易出现未熔合缺陷导致的，该结构存在严重的弊端。在经过多方研究后，将此处改为翼板结构形式。结果，焊接缺陷减少了，焊缝质量提高了，漏油现象也控制住了。但是，新结构在喷火梁的翼边两侧各增加了一道焊缝，使焊接量增加了，焊接变形较大。为了改善喷火梁的外观，实现内部烧嘴的互换，我们对该处结构再次进行了改进。将上内面板改为L形状，采用机加工成型。此结构不但减少了焊缝及焊接量，还大大减少了焊接变形量，使喷火梁整体上更加美观。
2.1.3 调整组装顺序：在侧内面板的上部由于焊有十几个喷口位置的扁圆环，增加了焊接量和焊接的不均匀性因素，导致梁体内腔经常发生弯曲变形，增大了内应力。我们经过研究其特点后，对传统的组装顺序进行了调整。改为先将扁圆环和侧内面板组焊在一起，校形合格后，再与上下内面板组对。这样既减少了变形，又避免了强力组对，减小了内应力的产生。
2.1.4 改变焊接顺序：由于焊接变形具有绝对性，利用变形的互相制约来控制变形，是我们一直在研究的问题。我们在实践中，也总结出了一些方法。喷火梁是一种方正的腔体式结构，我们将组对好的腔体，采用对角顺序焊接，焊后梁的形状要比按顺时针或逆时针顺序焊接效果好。在此基础上，我们又近一步发现，采用同向焊接方式，梁体的变形会更小，成型效果更好。在焊接面板两侧多个扁圆环时，我们又采用跳跃式焊接、从中间向两边同时焊接等方式，同样收到了非常好的效果。
2.1.5 加设工艺板：工字型梁的工字结构由于板材厚，焊接量大，焊完变形较大。为了减小变形量，我们在其上下面板上分别添加了多块工艺板，并对工艺板的尺寸、规格、焊接要求、组焊间距等方面进行了严格规定。经过工艺板的固定，梁体上下面板的变形情况得到了明显改观，满足了设计要求。工字型梁的下内面板由于其窄而长，采取悬臂单侧焊接，在焊后出现上翘且波浪式变形，直接影响到腔体烧嘴的高低不平和与喷口的配合情况。经过研究，我们也为其量身定做了工装。在下内面板下侧增加了与腔体高度相等的板条，并在下面板与下内面板之间增加了多处[形状的可调整工艺板卡具。这样既防止了悬臂焊接的上翘现象，又避免了下内面板的波浪式不规则变形。
2.1.6 采用预变形：对于方形喷火梁结构，由于其火焰喷口在下部，并且数量较多，口径较大，导致上下面板处焊接量严重的不对称。在下部的喷口焊接完成后，梁体就会出现40-60mm的上拱现象。为了改变这种不良变形，我们将梁体的侧面板在组对前采取了下挠式的预变形措施。随着焊接过程的进行，梁体变形与之前做的预变形逐渐抵消，直至最后焊接完成后，两者完全抵消，梁体成直线形。
2.2 对已经变形的产品进行校形处理
2.2.1 压力矫正：压力矫正主要采用压力机、千斤顶和手工锤击的方法。对于采用千斤顶矫正时，可以制作2个以上的门字形框架，用对角放置的千斤顶与变形方向反向逐渐用来，至矫形稍过些为好（根据经验使矫过的尺寸不超过回弹量为好）。对于成品后的顽固变形，可采用退火后加压力矫形，效果会更好。
2.2.2 热矫形：热矫形是利用火焰进行局部加热以期冷却收缩后引起新的塑性变形来抵消已经产生的焊接变形，用以达到矫正焊接变形的目的。火焰矫正采用氧—乙炔火焰，加热时一般采用中性火焰。我们对梁体面板的矫形，多采用两种方式：线状加热和三角形加热。加热温度不超过730℃（呈褐红色至暗樱红色），用眼睛观察加热部位的颜色来判断加热的大致温度。T型梁焊后产生翼板的角变形和整梁的弯曲。合理的顺序是应先矫正角变形，再矫正侧弯，最后矫正上拱或下挠的变形，而不是相反顺序。在火焰矫正的加热位置通常都远离焊缝，矫正区焊缝处的焊接残余应力状态基本保持不变。并且注意，在火焰矫正喷火梁过程中，禁止采用水急冷的方式。
除以上的控制措施外，在制作过程中，还可以采用增加工序间的矫正、多道焊时采取锤击释放应力等措施。在整个制作过程中，内腔形状的控制是关键。前道工序不合格，不得转入下道工序。否则，误差累计起来将造成严重变形。
3. 效果：
由于采取了以上措施，使喷火梁的质量不断提高，现在已达到国内领先水平。我相信，通过我们不断的努力，肯定会使我国的喷火梁制作水平达到国际上弗卡斯梁的制作标准。
关键词：喷火梁，石灰窑，焊接质量
喷火梁是梁式石灰窑的核心部件，它由喷火梁梁体和烧嘴两部分组成。由于长期处于1000度以上的高温环境下工作，并且使用条件较差，容易出现焊缝开裂而漏油和烧嘴烧坏后更换两个问题。所以，对焊缝的焊接质量和梁体形状要求较高。但是，由于喷火梁本身的焊缝密集（每根工字型梁焊缝有近30条）、焊接尺寸长（每根梁长度在5-7米左右），结构复杂（双腔结构、蛇形油路），重量大（每根重量在2-3吨）等特点，所以，在制作起来难度很大。尤其是喷火梁的焊接质量和梁体变形是困扰技术工艺和生产制作人员的难题。为了攻克这个难题，我和我的同事做了大量的研究、试验，并在实践中取得了很好的效果。现在，我将我的经验介绍如下，希望能对同仁有所帮助。
1. 基本细节的控制
制作喷火梁的要求应高于普通非标设备，要细致到各个工序的控制。否则，累计的误差会导致最终成品的形状无法控制。具体要做到：
1.1 下料尺寸的控制：喷火梁的面板下料采用数控多枪同时切割，并且在每切割2米左右留一个断点，以减小切割变形。每块板料严禁拼接，减少焊缝等不利缺陷的产生。对孔板的加工，采用先开孔后下料的方式，以减少由于板的变形而影响开孔的精度问题。在面板切割的时候，将面板宽度尺寸适当加宽3-5mm，为后道齐边工序留有加工余量。
1.2 机加工序控制：在面板下料完成后，一定要先校形。在形状合格后，才允许放到铣边机上加工。首先要齐边，将面板两侧齐至设计尺寸。其次是铣坡口。调整铣边机上铣刀的角度，铣至满足设计要求的尺寸。在齐边和铣坡口工部时，要逐渐铣至要求尺寸，避免由于一次吃刀量过大而损坏设备和引起面板的反弹变形。
1.3 组对工序控制：组对质量的好坏，直接影响着喷火梁的焊接和变形情况，因此，该工序非常重要。组对间隙的控制很关键，可以采用制作适当的工装来控制。组对时的点焊一定要规范，并且尽量做到梁体的左右对称、间隔均匀。
1.4 焊材烘干控制：焊接用的焊条、焊剂等一定要按规定做烘干处理，否则会带来焊缝的内在缺陷。在焊条烘干后，一定要放在保温桶内，随用随取。对需要二次使用的焊条，也一定要经过烘干，并且焊剂用40目以上的筛子过筛后方可使用。
1.5 焊接参数控制：焊接参数的选择，在通用焊接工艺的指导下，主要通过焊接试验来进行验证，找出最佳的焊接参数来执行。
2. 对影响焊接变形因素的环节重点控制
对减少焊接变形控制上，我们主要从两个方面进行：一是减少产品焊接变形的发生因素；二是对已经发生变形的产品进行校形处理。重点是控制前者。
2.1 减少产品焊接变形的发生因素
2.1.1 减少焊接量：由于喷火梁本身具有焊缝密集、焊缝尺寸长的特点，因此减少每条焊缝坡口的角度，对减少梁体焊缝的焊接质量影响明显。同时，也降低了焊缝缺陷产生的几率，节省了焊材，降低了人工、设备、用电量等的消耗，也减小了梁体的变形量。为此，我们进行了多次焊接试验，使焊接坡口角度减小后，保证焊接的强度不变。同时，焊接参数也相应作出合理的调整。最终，达到了理想的效果。
2.1.2 改进焊接结构：T型喷火梁的翼边，在老结构中采用的是镶嵌板条后塞焊的制作方式，在窑内高温燃烧的环境中使用后，容易发生烧损而漏油事故。经过分析原因，发现是由于部分焊缝容易出现未熔合缺陷导致的，该结构存在严重的弊端。在经过多方研究后，将此处改为翼板结构形式。结果，焊接缺陷减少了，焊缝质量提高了，漏油现象也控制住了。但是，新结构在喷火梁的翼边两侧各增加了一道焊缝，使焊接量增加了，焊接变形较大。为了改善喷火梁的外观，实现内部烧嘴的互换，我们对该处结构再次进行了改进。将上内面板改为L形状，采用机加工成型。此结构不但减少了焊缝及焊接量，还大大减少了焊接变形量，使喷火梁整体上更加美观。
2.1.3 调整组装顺序：在侧内面板的上部由于焊有十几个喷口位置的扁圆环，增加了焊接量和焊接的不均匀性因素，导致梁体内腔经常发生弯曲变形，增大了内应力。我们经过研究其特点后，对传统的组装顺序进行了调整。改为先将扁圆环和侧内面板组焊在一起，校形合格后，再与上下内面板组对。这样既减少了变形，又避免了强力组对，减小了内应力的产生。
2.1.4 改变焊接顺序：由于焊接变形具有绝对性，利用变形的互相制约来控制变形，是我们一直在研究的问题。我们在实践中，也总结出了一些方法。喷火梁是一种方正的腔体式结构，我们将组对好的腔体，采用对角顺序焊接，焊后梁的形状要比按顺时针或逆时针顺序焊接效果好。在此基础上，我们又近一步发现，采用同向焊接方式，梁体的变形会更小，成型效果更好。在焊接面板两侧多个扁圆环时，我们又采用跳跃式焊接、从中间向两边同时焊接等方式，同样收到了非常好的效果。
2.1.5 加设工艺板：工字型梁的工字结构由于板材厚，焊接量大，焊完变形较大。为了减小变形量，我们在其上下面板上分别添加了多块工艺板，并对工艺板的尺寸、规格、焊接要求、组焊间距等方面进行了严格规定。经过工艺板的固定，梁体上下面板的变形情况得到了明显改观，满足了设计要求。工字型梁的下内面板由于其窄而长，采取悬臂单侧焊接，在焊后出现上翘且波浪式变形，直接影响到腔体烧嘴的高低不平和与喷口的配合情况。经过研究，我们也为其量身定做了工装。在下内面板下侧增加了与腔体高度相等的板条，并在下面板与下内面板之间增加了多处[形状的可调整工艺板卡具。这样既防止了悬臂焊接的上翘现象，又避免了下内面板的波浪式不规则变形。
2.1.6 采用预变形：对于方形喷火梁结构，由于其火焰喷口在下部，并且数量较多，口径较大，导致上下面板处焊接量严重的不对称。在下部的喷口焊接完成后，梁体就会出现40-60mm的上拱现象。为了改变这种不良变形，我们将梁体的侧面板在组对前采取了下挠式的预变形措施。随着焊接过程的进行，梁体变形与之前做的预变形逐渐抵消，直至最后焊接完成后，两者完全抵消，梁体成直线形。
2.2 对已经变形的产品进行校形处理
2.2.1 压力矫正：压力矫正主要采用压力机、千斤顶和手工锤击的方法。对于采用千斤顶矫正时，可以制作2个以上的门字形框架，用对角放置的千斤顶与变形方向反向逐渐用来，至矫形稍过些为好（根据经验使矫过的尺寸不超过回弹量为好）。对于成品后的顽固变形，可采用退火后加压力矫形，效果会更好。
2.2.2 热矫形：热矫形是利用火焰进行局部加热以期冷却收缩后引起新的塑性变形来抵消已经产生的焊接变形，用以达到矫正焊接变形的目的。火焰矫正采用氧—乙炔火焰，加热时一般采用中性火焰。我们对梁体面板的矫形，多采用两种方式：线状加热和三角形加热。加热温度不超过730℃（呈褐红色至暗樱红色），用眼睛观察加热部位的颜色来判断加热的大致温度。T型梁焊后产生翼板的角变形和整梁的弯曲。合理的顺序是应先矫正角变形，再矫正侧弯，最后矫正上拱或下挠的变形，而不是相反顺序。在火焰矫正的加热位置通常都远离焊缝，矫正区焊缝处的焊接残余应力状态基本保持不变。并且注意，在火焰矫正喷火梁过程中，禁止采用水急冷的方式。
除以上的控制措施外，在制作过程中，还可以采用增加工序间的矫正、多道焊时采取锤击释放应力等措施。在整个制作过程中，内腔形状的控制是关键。前道工序不合格，不得转入下道工序。否则，误差累计起来将造成严重变形。
3. 效果：
由于采取了以上措施，使喷火梁的质量不断提高，现在已达到国内领先水平。我相信，通过我们不断的努力，肯定会使我国的喷火梁制作水平达到国际上弗卡斯梁的制作标准。