轉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爐把持器技術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的控制及消除方法，確保銷軸座的焊接質量，達到了改造目標，在科學改革與完善的情況下，使用先進的工作方式對其進行處理，滿足當前的時代發(fā)展需求。

關鍵詞：T型厚板焊接 焊接工藝 焊接變形控制

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

武鋼二煉鋼廠90t轉爐把持器經(jīng)改造后為球面可調(diào)及導向夾持塊部件的新型結構。把持器是夾持轉爐傾翻的關鍵構件，它負載重（轉爐自重320t，鋼水鋼渣95t，爐口結渣30t），工作溫度高，構件的板厚大，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向塊組成。其中銷軸座及夾持塊需要在現(xiàn)場施焊，焊接質量要求高，特別是銷軸座在滿足焊接質量要求外，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

銷軸座焊縫的特點是，鋼板厚度大，焊縫的坡口角度小，焊縫的橫截面積大。

由于以上幾個特點及銷軸座裝焊的要求，構成了銷軸座焊接的難點。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)生的焊接應力引起變形（一是焊接順序不當；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，產(chǎn)生氫裂紋；④焊工焊接操作時起焊點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行局部預熱，預熱溫度為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側板與托圈；⑤側板與銷軸座。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行焊接；

（4）為了保證兩個銷軸孔的同軸度要求，應在銷軸穿入孔中心的條件下，同時進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動，如發(fā)現(xiàn)有卡滯現(xiàn)象，應立即采取糾正措施。

（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，單側焊，兩側受熱不均勻。

（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同時施焊，減少單側焊角變形。

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，應預熱，預熱溫度為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%，定位焊應在工件兩端點焊前焊件預熱，一次點焊成型。

（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要有足夠的夾角，防止熔合不良，每層焊完，用氣動風鏟徹底清除焊渣及焊瘤，每層起弧點交錯排列[1]。

4 實施效果

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

焊接質量經(jīng)探傷檢驗，均為Ⅰ級，滿足了設計要求。

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

5 改進意見

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

參考文獻

[1] 石家莊鋼鐵有限責任公司.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.一種適用于轉爐LT靜電除塵器刮灰器刮灰機的軸承：中國，CN201621207745.6[P].2017-05-03.

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