閃速爐是銅閃速熔煉技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，主要由反應(yīng)塔塔體、反應(yīng)塔框架、上升煙道和沉淀池等四大部分組成。反應(yīng)塔框架由四根立柱及其他橫梁組成，材質(zhì)為Q235-C。按設(shè)計(jì)要求反應(yīng)塔中上部筒體和框架立柱焊后需進(jìn)行消除應(yīng)力處理。傳統(tǒng)做法是采用熱時效，但熱時效投入成本高、能源消耗大。經(jīng)過討論研究后，決定改用振動時效工藝對閃速爐進(jìn)行消除應(yīng)力處理。
振動時效消除應(yīng)力流程
振動時效工藝參數(shù)
1. 選擇合適的激振設(shè)備 我們選擇JH-600A液晶交流振動時效設(shè)備，其穩(wěn)頻精度達(dá)到±0.1Hz，振動頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)，具有自動掃頻功能，因此很容易找到工件的固有頻率。并且此設(shè)備有殘余應(yīng)力動態(tài)跟蹤功能，消除率更高。
2. 正確確定激振器的位置，一般情況下，對于對稱結(jié)構(gòu)，激振器一般應(yīng)放置在工件的中心或重心位置，注意避開加強(qiáng)肋或者轉(zhuǎn)角處，不要安裝在節(jié)線附近。用C型卡鉗將激振器牢固地加持在工件上，以免因能量受損而影響消除應(yīng)力效果。
3. 合理支撐工件 支撐點(diǎn)應(yīng)盡量選在節(jié)線附近，支撐墊采用橡膠墊等彈性材料。
4. 選用合適的激振頻率 調(diào)整激振器的頻率，當(dāng)激振器頻率與工件固有頻率接近時發(fā)生共振，工件振幅達(dá)到一個峰值，再次調(diào)節(jié)激振器頻率，使合成振動在亞共振區(qū)域進(jìn)行，此時，工件所受到的激振力可控制在規(guī)定范圍內(nèi)，以免破壞結(jié)構(gòu)。
5. 確定合理的振動時間 振動時間通常可以根據(jù)工件的幾何形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)剛性等來確定，一般為十幾分鐘到幾十分鐘，我們選擇振動時間為30-60min。
振動時效工藝效果分析
振動時效曲線分析
根據(jù)上述討論的情況，我們制定了振動時效工藝卡，并對一根立柱進(jìn)行了試驗(yàn)，記錄并對比振前、振后的振幅頻率A-F曲線。如果峰值點(diǎn)左移且升高，表明阻尼下降，內(nèi)應(yīng)力降低。
殘余應(yīng)力測試
根據(jù)振動時效工藝卡，我們用振動時效方法處理了四根立柱，6節(jié)中部筒體及一節(jié)上部筒體，并采用X射線對部分工件進(jìn)行了振前、振后殘余應(yīng)力測試。
數(shù)據(jù)分析
1. 從測得殘余應(yīng)力數(shù)值可以看出，工件進(jìn)行振動時效處理后，殘余應(yīng)力得到顯著的下降，均超過了30%。振動消除應(yīng)力效果非常明顯。
2. 從殘余應(yīng)力測試數(shù)據(jù)來看，如果振動后的殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力相迭加后，部件設(shè)計(jì)的工作應(yīng)力為80MPa，則不會超過材料的屈服極限(240MPa)。即使在殘余應(yīng)力*大為115MPa處，仍保有一定的余量，從而提高了工件的承載能力。
3. 還可以看出，振后應(yīng)力分散程度比振前有一定的改善，這說明振動時效還受到應(yīng)力均化的作用，從而提高了工件尺寸的穩(wěn)定性。
總結(jié)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，振動時效工藝能夠滿足閃速爐消除應(yīng)力的要求。且振動時效技術(shù)操作簡單、環(huán)保節(jié)能、投資成本低。
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