转炉托圈焊接工艺与控制措施探究

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1、转炉托圈焊接工艺与控制措施探究　　【摘要】托圈是转炉的重要焊接部件，而倾翻主、从动端耳轴的焊接质量的优劣直接影响到设备的总体质量，同时也是设备制造中的关键所在。在近期我公司为天津钢厂生产的100t混铁炉中，就涉及到托圈主、从动端耳轴的焊接问题，并列为技术攻关项目。通过技术攻关，编制了合理的焊接工艺和制定了预防措施，并应用于实际生产操作中，把控制焊接裂纹和未熔合两大难题作为焊接重点加以解决，获得了良好的效果，一次通过无损检测验收。【关键词】耳轴焊接；焊缝裂纹；未熔合；实施1、产品及施焊件的概况为天津

2、钢厂生产的100t转炉，托圈部件重量为16000Kg，部件中心直径Ф4680mm，因加工设备能力限制，只能对各部件加工成品后焊接。焊接要求变形控制极为严格，主、从动端耳轴焊后径向同轴度误差为Ф0.5mm，而其中的重要部件主、从动端耳轴直径Ф1160mm的焊接则是控制和攻关的难点。此次生产的托圈，为首次全部采用CO2气体保护焊进行焊接。6其中：①主、从动端耳轴板为铸钢件，材质为ZG20MnMo，厚度为160mm，与直径Ф1160mm材质为37SiMn2MoV的耳轴进行焊接，焊接性能较差；②加工焊接的

3、坡口为双U型坡口，就我厂目前的焊接设备只能采CO2气体保护焊进行焊接作业，存在焊接坡口熔合不良和易产生裂纹的倾向；③焊缝为封闭环型，焊缝长度为3650mm，存在焊接拘束应力大等不利因素。2、对焊接裂纹、未融合的分析2.1材质分析与匹配选用焊接材料材质为ZG20MnMo的主、从动端耳轴板，与直径Ф1160mm材质为37SiMn2MoV的耳轴进行焊接，理论上对于屈服强度大于392Mpa的低合金钢，其中碳和合金元素含量较多，其强度和韧性高，焊接性较差，采用低匹配焊接材料以降低焊缝的淬硬倾向，降低裂纹产生

4、的几率作为工艺的指导方针，故选用ER50-6Ф1.2mm焊接材料进行焊接。2.2采取有效措施提高焊接组织性能焊接时主要存在淬硬倾向较大，易产生裂纹的问题。因此，应注意焊前的预热，并根据碳当量选择焊前预热温度确定在340±20℃范围内，确保一次组织结晶的同时，为改善二次结晶提供良好的条件，达到细化晶粒的作用，改善焊接接头性能的目的。6采取合理有效的焊接工艺方法，降低焊接热循环，减少焊接热量输入，保证接头晶粒细化，减少合金元素的烧损，获得优质的接头，焊接工艺参数直接影响到熔池大小和结晶特，因此在施焊过

5、程中要控制好线能量热输入，保证接头具有良好韧性。2.3控制焊接裂纹根据以往的经验和焊接返修情况，此次把控制冷、热裂纹作为控制要点。2.3.1热裂纹产生的原因；a）接头存在液态薄膜或低熔点共晶；b）单道焊时，结晶交汇面杂质偏析；c）焊缝凝固过程中受拉伸应力作用；d）焊缝成形系数小。热裂纹的防止措施：选择合适的工艺参数，控制成形系数，采用多层多道焊，改善一次结晶，避免中心偏析。2.3.2冷裂纹产生的原因：a）焊接接头存在组织；b）焊缝凝固过程中受拉伸应力。冷裂纹的防止的措施：严格控制氢的来源，清理好坡

6、口处的油、锈、水；焊前预热，焊后缓冷或采取后热处理。2.4控制焊接接头的未熔合产生原因：焊接电流过小，焊接速度过快，坡口角度小，坡口根部间隙窄。预防措施：组装时避免间隙过小；选用合适的电流、电压；控制焊接速度。3、实施操作与控制3.1焊前预热将组装好的构件整体放入加热炉中，加热8小时，温度6达到要求后出炉，空冷15分钟后，进行焊前多点温度测量，观察预热温度是否满足要求，同时查看温度是否均匀。预热温度按340±20℃进行控制。当加热温度满足工艺要求后准备实施焊接。3.2采用CO2气体保护焊焊接CO2

7、气体保护焊有短路过渡和颗粒过渡两种形式，效率高，电弧热量集中、焊丝熔化快母材熔化深度大，含氢量小，焊接低合金高强度钢时产生冷裂纹的倾向小，可以最大限度的减少裂纹的产生，提高效率，降低劳动强度，所以采用CO2气体保护焊。3.3确定焊接规范操作中为避免出现未熔合，采用颗粒过度形式，结合焊接工艺规程及以往经验，确定CO2气体保护焊焊接工艺参数：焊接电流控制在270～280A；焊接电压控制在32～34V；焊接速度控制在150mm/min左右。3.4焊接作业形式3.4.1采用窄焊道的多道焊接，以避免底部或两

8、侧熔合不良，因此在焊接时将焊接厚度控制在5mm以下，并采取多道焊接。63.4.2因为是环型焊缝，构件直径又很大，所以由四名焊工同时以同向、对称逆时针进行焊接，连续作业，一次焊接成型。为克服焊接拘束应力大等不利因素，在焊接过程中特别注意起弧和收弧的每道叠压、上层与下层的叠压，间距为180～200mm之间，使各层的填充金属均匀，克服收缩和环型应力不均问题所造成应力集中，以避免焊缝熔池凝固过程中受不均匀的拉伸应力和径向收缩作用产生裂纹。3.5施焊过程中特别注意以下四点：3.5.1为防止产