專利名稱：大型轉爐托圈耳軸的焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)中的大型轉爐，尤其涉及大型轉爐托圈耳軸的焊接方法。
背景技術：
大型轉爐是煉鋼行業(yè)的重要設備，尤其是100噸以上的大型氧氣轉爐，轉爐托圈直徑在8米以上。對于120噸以上的轉爐，其轉爐托圈的直徑達9米，加上兩個耳軸的長度，其總長度超過11米，耳軸與筋板的厚度大于等于210毫米，焊縫長度超過3米。現(xiàn)有的焊接方法是采用手工焊、氣體保護焊和板極電渣焊，板極電渣焊是應用于大厚度的焊接，但板極電渣焊焊后焊縫的晶粒粗大，塑性性能較低，必須在熱狀態(tài)下，進行正火加回火熱處理，正火處理的最高溫度達880～920℃，才能解決焊縫的晶粒粗大問題，并消除焊縫的應力問題。然而，總長度超過11米的120噸或150噸大型轉爐托圈耳軸的龐然大物，需要有大型的回火爐才能進行熱處理，設備投資大、制造成本高，且轉爐托圈耳軸筋板厚、成型困難、工作量大，難以達到技術要求。

發(fā)明內容本發(fā)明提供一種大型轉爐托圈耳軸的焊接方法。該焊接方法采用管極電渣焊，用以焊接大厚度、超長度的轉爐托圈耳軸，并采用去氫處理加回火處理的熱處理方法，取代原來的正火處理加回火處理的方法。該管極電渣焊焊接效率高，設備簡單，操作方便，回火爐制造成本低。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，其特征是在托圈耳軸的焊接中采用管極電渣焊，管極數(shù)量為三至四根，焊接厚度從150mm至210mm，焊接長度從600mm至3000mm。
上述的大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，所述管極電渣焊的焊接速度從0.6至1.0m/h，送絲速度從150至180m/h，焊接電壓從46V至50V，渣池深度從30至40mm，裝配間隙上口從32毫米至38毫米，裝配間隙下口從28毫米至30毫米。
上述的大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，所述電渣焊后熱處理采用去氫處理加回火處理工藝，去氫處理加回火處理工藝是從室溫開始，進爐后以每小時50至60度加熱至310～350度，保溫一定時間后，緩慢冷卻至小于等于150度后再進爐，并以每小時50至60度加熱至600～625度，保溫一定時間后以爐冷冷卻至小于等于150度出爐。
上述的大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，所述在去氫處理加回火處理工藝中將工件加熱至310～350度時，保溫3～4小時，在加熱至600～625度時，保溫5～6小時。
本發(fā)明的工作原理是采用管極電渣焊焊接大厚度、超長度的轉爐托圈耳軸。改變了管極電渣焊主要應用于一般焊縫鋼板較簿、較短的產(chǎn)品的概念，即焊縫鋼板厚度小于等于100毫米，長度小于等于1500毫米。并采用去氫處理加回火處理的熱處理方法，取代原來的正火處理加回火處理的方法，細化焊縫的晶粒，并消除焊縫的內應力。該管極電渣焊焊接效率高，設備簡單，操作方便，回火爐制造成本低。
電渣焊和其它焊接方法相比，電渣焊的特點如下(1)電渣焊熱源體積大，大厚度焊接可以一次成型，因此生產(chǎn)效率高并且能減少手工焊接無法操作的困難。(2)被焊接的工件不需開坡口，只要留下一定的裝配間隙，焊接的材料消耗少。(3)電渣焊的熱量集中較電弧焊弱，并且有渣池預熱作用，熔池及近焊縫區(qū)加熱、冷卻速度緩慢，不易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂縫。(4)電渣焊可以在較大范圍內調節(jié)焊縫成型系數(shù)，焊縫不易出現(xiàn)熱裂縫。(5)電渣焊熔池結晶部分上面有液態(tài)金屬和渣池存在，熔池中氣體及雜質均易于析出，焊縫中不易產(chǎn)生氣孔、夾雜和缺陷。(6)焊縫和熱影響區(qū)在高溫停留時間長，產(chǎn)生晶粒粗大和過熱組織，促使焊接接頭沖擊韌性下降，焊后要進行正火加回火熱處理。


圖1為大型轉爐O型托圈耳軸示意圖，圖2為大型轉爐U型托圈耳軸示意圖，圖3為本發(fā)明三根管子的管極電渣焊的示意圖，圖4為四根管子的管極電渣焊的示意圖，圖5為平板接頭的結構示意圖，圖6為T型接頭的結構示意圖；圖7為現(xiàn)有正火處理加回火處理工藝曲線圖，圖8為試板去氫處理加回火處理工藝曲線圖，圖9為大型轉爐托圈耳軸焊接后去氫處理加回火處理工藝曲線圖。
圖中1長耳軸，2長耳軸塊，3U型托圈，4短耳軸塊，5短耳軸，6工裝裝置，7O型托圈；10試板，11固定絕緣材料，12焊絲，13鋼管，14引弧板。a上口裝配間隙，b下口裝配間隙，c、c′試板長度，d試板高度，l試板寬度。
具體實施方式
下面結合附圖給出本發(fā)明的實施例。
參見圖1、圖2，圖1為大型轉爐O型托圈耳軸示意圖，圖2為大型轉爐U型托圈耳軸示意圖，圖中的陰暗部分是焊縫，是采用管極電渣焊的焊縫。對于圖1的O型托圈7來說，由于托圈7受力相對均勻，焊接變形相對較少，同心度較容易保證；但對于圖2的U型托圈3來說，由于托圈3受力不均，焊接容易變形，同心度不易保證，需添加工裝裝置6將托圈3撐住。
實施例1、實施例2參見圖3、圖4、圖5，采用管板電渣焊對試板進行焊接，試板參數(shù)如下試板材質為Q235-A(相當于SM400B)兩對；實施例1c＝150mm，l＝300mm，d＝600mm；實施例2c′＝210mm，l＝300mm，d＝600mm；焊接材料H10Mn2AΦ5mm，管子為20#無縫鋼管Φ14×3。
主要焊接規(guī)范參數(shù)如表1
表1
對20#無縫鋼管有特殊要求，其在外層涂上專用的涂料，該涂料的厚度為1～2mm，涂料的主要成份如表2表2
焊接熱處理是為了細化焊縫及熱影響區(qū)緩慢而長大的晶粒，消滅魏氏組織，提高沖擊值(指在正火狀態(tài)處理后)，以及消除焊接結構件的內應力(指回火處理)，實施例1和實施例2將原來的正火處理加回火處理工藝改為去氫處理加回火處理工藝。原有的正火處理加回火處理工藝曲線如圖7所示，其正火處理加回火處理工藝是從室溫開始，進爐后以每小時60度加熱至890～920度，保溫一定時間，如4小時，空冷至小于等于150度后再進爐，并以每小時60度加熱至600～625度，保溫一定時間(如5至6小時)后以爐冷冷卻至小于等于150度出爐。
本實施例的熱處理工藝采用去氫處理加回火處理，其工藝曲線如圖8所示，其工藝是從室溫開始，進爐后以每小時60度加熱至320～350度，保溫一定時間，如3小時，緩慢冷卻至小于等于150度后再進爐，并以每小時60度加熱至600～625度，保溫一定時間(如5至6小時)后以爐冷冷卻至小于等于150度出爐。本實施例的回火爐的爐溫最高至600～625度，可以利用現(xiàn)有的回火爐進行熱處理工藝。
實施例3，對于托圈耳軸的焊接采用管極電渣焊，其焊接示意圖參見圖4，T型接頭的結構示意圖參見圖6；對于焊接厚度為210mm、長度為3000mm焊縫的兩塊金屬材料，形成T型接頭，選用四根管子的管極電渣焊。其參數(shù)如下產(chǎn)品材質SM400B；結構形式形成T型接頭；焊縫鋼板厚度210mm，長度為3000mm；裝配間隙，上口為38mm，下口為28mm；焊接材料H10Mn2Φ5mm，管子為20#無縫鋼管Φ14×3。
焊接規(guī)范要求A焊接速度0.6m/h；B送絲速度150m/h；C焊接電壓46～50V；D渣池深度30～40mm；E電流采用調節(jié)左、右兩根管子的電流，使得靠工件兩邊的管子中電流高于中間兩根管子的電流約10％左右，即靠工件的管子電流1000A，中間兩根為900A，這樣可以形成焊縫有良好的熔池。
F焊后熱處理(去氫處理加回火處理)工藝曲線參見圖9，從室溫開始，進爐后以每小時50度加熱至310～330度，保溫一定時間，如4小時后，緩慢冷卻至小于等于150度后再進爐，并以每小時50度加熱至600～625度，保溫一定時間，如6小時后，以爐冷冷卻至小于等于150度出爐。
電渣焊后應清除熔池，割去馬配，引出弧板，檢查表面焊接質量，并進行超聲波探傷檢測。
權利要求
1.一種大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，其特征是在托圈耳軸的焊接中采用管極電渣焊，管極數(shù)量為三至四根，焊接厚度從150mm至210mm，焊接長度從600mm至3000mm。
2.根據(jù)權利要求1所述的大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，其特征是管極電渣焊的焊接速度從0.6至1.0m/h，送絲速度從150至180m/h，焊接電壓從46V至50V，渣池深度從30至40mm，裝配間隙上口從32毫米至38毫米，裝配間隙下口從28毫米至30毫米。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，其特征是電渣焊后熱處理采用去氫處理加回火處理工藝，去氫處理加回火處理工藝是從室溫開始，進爐后以每小時50至60度加熱至310～350度，保溫一定時間后，緩慢冷卻至小于等于150度后再進爐，并以每小時50至60度加熱至600～625度，保溫一定時間后以爐冷冷卻至小于等于150度出爐。
4.根據(jù)權利要求3所述的大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，其特征是在去氫處理加回火處理工藝中將工件加熱至310～350度時，保溫3～4小時，在加熱至600～625度時，保溫5～6小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)中的大型轉爐，尤其涉及大型轉爐托圈耳軸的焊接方法。一種大型轉爐托圈耳軸的焊接方法，其特征是在托圈耳軸的焊接中采用管極電渣焊，管極數(shù)量為三至四根，焊接厚度從150mm至210mm，焊接長度從600mm至3000mm。電渣焊后熱處理采用去氫加回火處理工藝。本發(fā)明大型轉爐托圈耳軸采用管極電渣焊焊接法，焊接效率高，設備簡單，操作方便，熱處理溫度低，回火爐制造成本低。
文檔編號B23K25/00GK1657218SQ20041001644
公開日2005年8月24日 申請日期2004年2月19日 優(yōu)先權日2004年2月19日
發(fā)明者浦躍奮, 薛寶生, 張曉明 申請人:上海重型機器廠