轉(zhuǎn)爐銷軸座焊接工藝探討

王明銘

摘 要：本文介紹了武鋼第二煉鋼廠轉(zhuǎn)爐把持器技術(shù)改造在托圈表面上焊接的銷軸座夾持塊及焊在爐體上的導(dǎo)向塊組成，制定銷軸座的焊接工藝，分析了銷軸座焊接缺陷的原因，而后有針對性地提出了相應(yīng)的控制及消除方法，確保銷軸座的焊接質(zhì)量，達(dá)到了改造目標(biāo)，在科學(xué)改革與完善的情況下，使用先進(jìn)的工作方式對其進(jìn)行處理，滿足當(dāng)前的時代發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：T型厚板焊接 焊接工藝 焊接變形控制

中圖分類號：TU758 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（c）-0064-02

武鋼二煉鋼廠90t轉(zhuǎn)爐把持器經(jīng)改造后為球面可調(diào)及導(dǎo)向夾持塊部件的新型結(jié)構(gòu)。把持器是夾持轉(zhuǎn)爐傾翻的關(guān)鍵構(gòu)件，它負(fù)載重（轉(zhuǎn)爐自重320t，鋼水鋼渣95t，爐口結(jié)渣30t），工作溫度高，構(gòu)件的板厚大，在裝焊過程中有較大的難度。

把持器分別由焊接在托圈表面的銷軸座夾持塊及焊接在爐體上的導(dǎo)向塊組成。其中銷軸座及夾持塊需要在現(xiàn)場施焊，焊接質(zhì)量要求高，特別是銷軸座在滿足焊接質(zhì)量要求外，還必須保證焊后其相對的形位尺寸，每對銷軸座（φ200mm）孔的同軸度公差為0.4mm。把持器的焊接難度大，在此我們僅對銷軸座的焊接工藝做以下探討。

1 銷軸座的焊縫型式及特點(diǎn)

銷軸座焊縫的特點(diǎn)是，鋼板厚度大，焊縫的坡口角度小，焊縫的橫截面積大。

由于以上幾個特點(diǎn)及銷軸座裝焊的要求，構(gòu)成了銷軸座焊接的難點(diǎn)。如工件的形位公差難以保證，容易產(chǎn)生焊接裂紋，焊縫內(nèi)部易出現(xiàn)未焊透及夾渣，產(chǎn)生諸多缺陷及問題，原因分析如下。

（1）形位公差尺寸不符合要求，由以下幾個原因造成：①裝配尺寸不符及裝焊順序不對；②裝配間隙過大；③由于焊接加熱產(chǎn)生的焊接應(yīng)力引起變形（一是焊接順序不當(dāng)；二是焊接線能量控制不好）。

（2）焊接裂紋產(chǎn)生的原因：①焊接時工件的溫差過大，層向溫度控制不好；②焊縫的冷卻速度太快；③焊條未烘干或焊縫區(qū)域清理不干凈，留有銹斑及其他雜質(zhì)，產(chǎn)生氫裂紋；④焊工焊接操作時起焊點(diǎn)及弧坑處理不好而產(chǎn)生裂紋。

（3）焊縫中產(chǎn)生未焊透與夾渣的原因：①坡口角度小，板厚大，坡口太深；②由于坡口太深，無法對焊根進(jìn)行徹底清理；③多層多道焊時層間清渣不徹底；④焊接電流過小。

2 焊接工藝參數(shù)及措施

根據(jù)以上分析的各種因素及施工技術(shù)要求，我們特制訂如下的焊接工藝及焊接措施，以滿足焊接的要求；

2.1 工藝參數(shù)

（1）焊條選用E5015，前三層采用φ3.2mm，雙面各焊15～20mm厚再采用φ4.0mm焊條進(jìn)行填充（多層多道焊）；（2）焊條焊前需經(jīng)350℃烘干，保溫2h，隨用隨取；（3）焊縫的第一道第一層應(yīng)采取單面焊雙面成形的焊接方法，并保證背面熔透1～2mm，因此，φ3.2mm焊條采用的焊接電流和φ4.0mm焊條采用的焊接電流如表1所示。（4）焊前須將焊縫區(qū)域下方的托圈表面進(jìn)行局部預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100℃～150℃；（5）層間溫度控制在150℃～200℃左右，不得超過300℃；（6）坡口間隙2～3mm，頓邊為1～2mm.

2.2 工藝措施

（1）銷軸座部位的焊接順序：：①銷軸孔板與托圈；②筋板與托圈；③筋板與銷軸孔板；④側(cè)板與托圈；⑤側(cè)板與銷軸座。所有筋板焊縫的走向均為由封閉端走向自由端。

（2）為了減少焊接變形，要盡可能采用對稱焊接方法。

（3）所有雙面焊縫均要求雙面同時或交替進(jìn)行焊接；

（4）為了保證兩個銷軸孔的同軸度要求，應(yīng)在銷軸穿入孔中心的條件下，同時進(jìn)行兩個銷軸座的焊接，焊接過程中，隨時檢查銷軸是否能自由滑動及轉(zhuǎn)動，如發(fā)現(xiàn)有卡滯現(xiàn)象，應(yīng)立即采取糾正措施。

（5）多層焊時，逐層中間清渣要徹底.

（6）起焊時，要作長時間的穩(wěn)弧，以保證起焊點(diǎn)或接頭始焊部位熔合充分，收弧時必須將弧坑填滿，以防產(chǎn)生開口裂紋及冷縮氣孔。

（7）焊后對焊縫區(qū)域作局部的低溫回火，回火溫度為250℃，加熱范圍為焊件厚度的4倍，保溫時間為2h，冷卻速度不要超過50℃/h，冷卻到100℃后方可去除保溫措施。

3 銷軸座焊縫各種缺陷的原因及控制方法

3.1 角變形

3.1.1 角變形的原因

（1）銷軸座裝配誤差。

（2）焊接工藝，單側(cè)焊，兩側(cè)受熱不均勻。

（3）托圈變形，托圈焊接變形或局部回火變形。

3.1.2 控制方法

（1）參照圖紙?zhí)幚硗腥ιw板，打磨找平保證銷軸座的平行度和同軸度。

（2）剛性固定。加工3根與原軸外直徑相同的假軸，（δ=20mm，φ=200mm，l=900mm）橫穿銷軸座間，在銷軸座上面兩側(cè)加支撐固定焊牢，在施焊工程中一定要得保證假軸的靈活。

（3）焊接工藝，托圈上表面6塊3組銷軸座和6塊3組夾持塊，由12人同時焊接，每對焊工對每組焊件交替對稱焊接，減少托圈變形，對每個銷軸座兩人對稱同時從銷軸座中間向兩側(cè)同時施焊，減少單側(cè)焊角變形。

3.2 層狀撕裂

3.2.1 原因

（1）蓋板中存在層狀夾渣物。

（2）蓋板厚度方向產(chǎn)生較大應(yīng)力。

（3）冷裂紋誘發(fā)，在焊接熱影響，焊趾或焊根的冷裂紋誘發(fā)層狀撕裂。

3.2.2 控制方法

（1）焊接材料采用低氫型（E5015）焊條，焊條烘干溫度350℃保溫2h并儲存干燥箱內(nèi)隨用隨取，超過4h，必須烘干。

（2）焊件焊前焊縫周圍打磨光滑，光滑區(qū)為焊區(qū)的1.5倍，焊件焊前或中途停止，應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100℃～150℃。

（3）軸銷座坡口深，氫不能完全逸出，焊后工件加熱250℃～350℃恒溫2h，讓氫充從焊縫中逸出，加熱范圍是在焊縫兩側(cè)距離為240～300mm。

3.3 未焊透及夾渣

3.3.1 原因

破口角度小，深度大，施焊不便，不好清根。

3.3.2 控制方法

（1）軸銷座定位間隙0.2mm，定位電流高出正常電流20%，定位焊應(yīng)在工件兩端點(diǎn)焊前焊件預(yù)熱，一次點(diǎn)焊成型。

（2）第一道焊條與托圈表面夾角大于15°，兩人焊接熔池前后相差20～30mm，保證打底成型良好；

（3）多層多道焊，焊速兩人要均勻，每道焊縫與破口上側(cè)要有足夠的夾角，防止熔合不良，每層焊完，用氣動風(fēng)鏟徹底清除焊渣及焊瘤，每層起弧點(diǎn)交錯排列[1]。

4 實施效果

在焊接銷軸座過程中，焊工嚴(yán)格按照工藝方法進(jìn)行施焊，有效地控制焊件的形位公差，誤差僅在±0.2以內(nèi)[2]。

焊接質(zhì)量經(jīng)探傷檢驗，均為Ⅰ級，滿足了設(shè)計要求。

武鋼第二煉鋼廠1#、2#、3#轉(zhuǎn)爐把持器改造工程均一次試車成功，受到機(jī)電部及二煉鋼廠的好評[3]。

5 改進(jìn)意見

消除焊縫及工件的殘余應(yīng)力的工序，可考慮改為超聲波儀器振動減應(yīng)力法，由于工件太大，用整體或局部高溫回火均有可能產(chǎn)生二次應(yīng)變對構(gòu)件沒有好處，采用超聲波儀器振動減應(yīng)法，方法簡單，時間短，有利于構(gòu)件制作及使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 石家莊鋼鐵有限責(zé)任公司.一種可以防止軸向竄動的吊掛銷軸：中國，CN201621315990.9[P].2017-05-31.

[2] 江陰興澄特種鋼鐵有限公司.一種適用于轉(zhuǎn)爐LT靜電除塵器刮灰器刮灰機(jī)的軸承：中國，CN201621207745.6[P].2017-05-03.

[3] 中冶南方工程技術(shù)有限公司.一種大型轉(zhuǎn)爐五連桿懸掛裝置的拼裝焊接方法：中國，CN201610197652.8[P].2016-06-29.