前言
转炉炉体由铰链连杆和防扭托座组成的轴向、径向悬架和支承装置,可在转炉体和壳体之间形成静态连接,在冲击和重载状态下实现刚性连接,在高温状态下实现柔性热膨胀和自由膨胀连接两端采用低强度合金专用高强钢板,并在炉壳和托圈的上下盖板上完全熔焊,以转移工作负荷并指导伸长率由于初始安装时焊接缺陷,现场频繁操作抓斗炉造成重大冲击负荷,原有底座体定位孔形状较大,底座体与托圈之间的连接焊缝开裂,严重危害设备安全和为了消除主要的安全风险,专门设计了一个新的高强度钢底座,在维修炉时拆除了旧座,在现场实施了新座与炉环或壳体之间的超厚板焊接工艺,并进行了操作
一、悬挂系统概述
1.下悬挂连接
(1)焊接困难。成功安装水平和垂直托座后,下一步是将水平和垂直托座通过焊接连接到转炉上。但由于悬挂连接的特点,工作空间不足,焊接质量不能有效保证。
(2)连接系统。悬挂连接系统主要采用三组垂直支撑和两组水平支撑,通过关节轴承实现高效连接。属于静定连接机构。这种连接方式承载能力突出,能承受转炉运行中的各种载荷变化,从而使托座与炉体保持相对静止的连接,能很好地满足转炉炉壳和托座严重变形的情况。悬挂连接夹紧机构还可以防止炉体无死角脱落,从本质上提高设备的运行安全性。
2.悬挂支托焊接
(1)材料选择。托圈的材料为16Mo3钢。16Mo3钢,全称含钼16Mo3珠光体耐热钢,是目前国际上广泛用于制造托圈的材料,因此本研究也采用16Mo3钢制造托圈。16Mo3面包圈生产过程中需要熔炼和轧制,所有工艺均遵循EN10028-2的技术标准。16Mo3中碳、硫、磷等有害因素得到有效抑制。16Mo3具有很强的强度和韧性,非常适合托架的制造。
(2)可焊性分析:16Mo3是国际公认的制造卡环的材料,因此具有理想的可焊性。另外,16Mo3钢含有熔点高、扩散性强的元素,降低了支撑环的临界冷却速度,有效提高了支撑环的稳定性。另一方面,16Mo3作为化合物(硫化铁)存在,在晶界呈网状分布,明显降低了钢的韧性。铁或硫化铁形成的共晶熔点极低,主要分布在晶界,实际焊接冷却时容易产生热裂纹。传统的悬挂连接方式无法避免这一问题,使用悬挂托座焊接技术需要注意解决这一问题。
3.焊具性能分析
托圈作为重量较大的大厚板焊接结构构件,要求采用全位置焊接,焊接工作量巨大。转炉焊接对质量要求高,必须选择合适的焊接工具,以保证焊接质量。实践表明,富氩气体保护焊具有抗裂性好、焊接质量好、效率高、适应性强等一系列优点。焊丝的选择需要综合考虑焊接接头的综合性能和安全使用。转炉焊接一般采用er55-B2(φ1.2mm)实心焊丝。ER55-B2是1.25%Cr-0.5%mo珠光体耐热钢的气体保护丝。
二、悬挂支托的焊接工艺
1.技术准备
第一,根据工程特点和施工难点,组织公司施工人员熟悉图纸,明确任务和责任分工,明确施工内容和技术要求,并根据图纸要求配备相关规范和规程,做好人员培训工作。第二,在认真考虑计划的基础上,对施工现场进行调查,结合现场实际情况,提前安排好现场和施工设备。第三,开工前对施工人员进行相关操作培训,熟悉技术标准和规范,了解本工程施工方案,并编制施工用焊接工艺评定报告和焊接工艺说明书,供甲方审核。
2.拆轴穿轴方案
(1)分解方案。厂家将炉体用定位焊接固定并水平支撑后,安装施工单位需要拆除连杆、销轴、轴承盖等。在炉体水平支撑和垂直支撑的基础上,围绕水平支撑和垂直支撑旋转连杆,为焊接提供足够的空间。(2)穿轴方案。工厂焊接完成后,连杆、销、轴承盖等。安装施工公司重新安装。
3.焊接工艺
(1)增加紧固刚度。首先,在水平支撑焊缝之前添加一个技术支撑条。拉杆的位置不应影响水平托座焊接后连杆的二次安装,应在安装结束时切断并拆下,以确保正确安装。接下来,在焊接垂直支撑之前添加钢筋。容器位置不应影响容器焊接后连杆的二次安装,安装后应进行切割和清洗,以确保安装顺利进行。(2)检查热输入。焊缝必须使用多个焊接层,焊接曲面必须适当地锤出来以消除焊接约束。请注意,第一层和顶盖的焊缝不应被锤。焊接时,先焊接大喉,喉深至1/2后,后面应清,小面焊接至1/2后,继续焊接大面,直至焊接完毕。(3)消除应力,纠正焊接后的变形。焊后及时进行退火处理。连杆安装出现问题时,可在支承板上进行火焰校正,保证连杆和销轴的顺利安装。对于特别厚的板,必须进行除盐热处理。焊后,用电热毯复盖焊缝和周围阵列,然后加热电压至2305℃,保持5℃用于分散和提取氢气。除盐后消除焊接残馀应力的热处理加热230至630℃。接下来,切断电源,自然冷却至1505℃以下,然后卸下电热毯。
4.施工工艺流程
(1)将炉体下部吊至焊接作业现场。悬挂过程中,应注意炉体出钢口的方向,应与使用方向一致,水平应控制在合理范围内。(2)将炉体内部提升至炉体底部上方位置,做好标记,调整水平、错边和焊缝间隙,并通过夹板实现有效固定,然后开始焊接。根据实际需要,选择合适的火焰和电加热器混合加热,温度控制在100-150℃之间。预热范围应控制在距焊缝板厚的3倍左右,厚度应≥75mm。应有效控制层间温度,使层间温度≥预热温度。(3)焊接前,焊缝及焊缝两侧应打磨30mm以内。抛光过程中,清除油漆、水垢、机油等多种杂质。此外,在焊接过程中,应严格清理焊层,并有效清除焊渣、咬边、未熔合及成型不良的焊缝。任何焊缝都有影响质量的缺陷。(4)炉体上下段焊接后,应进行保温和慢速冷却。标准是冷却到环境温度后,此时可以进行无损检测。检测合格后,再进行局部热处理。热处理完成后,需要进行另一次无损检测。(5)焊接、热处理、缺陷检测合格后,炉壳下部可交付现场施工单位装配。(6)执行单元将上部炉壳推到正确位置后,对上部炉壳和下部炉壳进行精细调整,主要是调整水平度,不中和焊接间隙,并用紧固板有效固定。结合实际操作要求,选择合适的火焰和电气再热器进行搅拌加热,温度控制在100~150℃。预热范围应控制在焊板厚度的3倍左右,厚度应为≥75mm。必须有效地控制各层之间的温度,使各层之间的温度≥预热温度。(7)上下段焊接、热处理、缺陷检测应重复3~4次。(8)安装现场施工单元后,应进行托圈座及下悬架部件的焊接、热处理及故障检测。现场施工技术应根据施工计划、施工现场实际情况和施工期等一系列要求,建立现场分组焊接施工技术,以及一系列具体条件,如单位的实际施工能力和作业分段平面水平。
结束语
采用本文介绍的转炉设备悬挂系统焊接工艺,根据下部悬挂连接系统的轴拆、焊接、轴端口结果、焊接超声波检测合格,连杆、销轴和销这表明该方法是可行的,对于此类转炉设备悬挂系统的现场焊接具有一定的指导和参考作用。
参考文献:
[1]陈水良.大型转炉悬挂装置现场焊接实践[J].中国设备工程,2020(11):149-151.
[2]王连山,王亮.钢厂转炉设备悬挂系统焊接工艺研究[J].金属加工(热加工),2020(06):41-42.
[3]曾乐.现代焊接技术手册[M].第1版.上海:上海科学技术出版社,1993:154,896,1157.
[4]崔政斌,郭继承.焊接安全技术[M].第2版.北京:化学工业出版社,2011:141-174.
[5]周依颂,王国振,刘洋,王亮.焊接转炉的同轴度控制方法[J].金属加工(热加工),2017(22):67-68.
[6]朱立国,马才,谭立新.梅钢150t转炉炉壳钢板焊接工艺研究[A].中国金属学会.2005中国钢铁年会论文集(第4卷)[C].中国金属学会:中国金属学会,2005:4.