150t炼钢转炉托圈组焊技术

摘要：针对150t炼钢转炉中托圈构件，编制合理的焊接工艺；同时采用耳轴成品后焊接，解决了焊后整体加工时回转直径能力不够的难题。

关键词：转炉、托圈、耳轴体、组焊工艺

Abstract: according to the 150t converter trunnion ring component in welding process, to establish the reasonable; at the same time the trunnion finished after welding, and solves the problem of the whole post weld processing diameter ability is not enough.Keywords: converter, supporting ring, ear axis, welding process

中图分类号：TG4 文献标识码：A

1前言

针对公司制造最大吨位炼钢转炉的制造工艺进行进一步的研究，特别是对转炉托圈的组焊工艺进行优化，从而降低制造成本，缩短制造周期。

2结构形式

我公司首次制造150吨转炉，其托圈重达189.3吨，外形尺寸14010×9060×3250(mm)，托圈分为：驱动端耳轴块，游动端耳轴块，扇形体，3个部分。（见图1）

图1 150t转炉托圈结构

3制造思路

针对该托圈焊后直径过大，，无法整体加工的难题，采用了耳轴先粗加工后分别与游动端耳轴块和驱动端耳轴块单独组焊后再加工为成品，扇形体单独组焊成品，三部分再整体组焊的总体制造思路。

4制造难点

4.1材质特殊可焊性差

耳轴为20MnMoNb材质的调质锻件，碳当量高达0.58，焊接的淬硬倾向较大，易产生裂纹；板材材质为16MnR，最小厚度为130mm、与耳轴之间的焊缝为φ1600mm圆形封闭焊缝，拘束

4.2焊接空间狭小

耳轴与板材组成640mm×2040mm×2100mm的空间，但内部有十字筋板将内部空间切割，均为探伤焊缝，内部空间狭小。

4.3整体焊接耳轴位置度难保证

要求在14010mm范围内耳轴焊后同轴度≤1mm。

5焊接工艺流程

5.1耳轴块组焊工艺（以驱动端耳轴块为例）（见图2、3）

1驱动端耳轴 2横筋板一 3外侧板 4竖筋板一 5内侧板 6竖筋板二 7竖筋板三 8上盖板 9下盖板

图2 驱动端耳轴块图3 工艺流程图

5.1.1耳轴与外侧板焊接

a、在专用工装上将外侧板垫平，且大坡口朝上，再组对加工后的耳轴。要求坡口对齐，坡口内不点焊，用外侧连接板点固。因为耳轴各孔以成品，组立位置一定要正确，需检查确认。

b、预热：履带加热器进行预热至230-280℃，保温3小时，同时耳轴内孔塞满石棉毡，防止散热太快。停止待检点。

c、焊接：由4名焊工同规范对称施焊，采用CO2气体保护焊，焊丝ER50-6，直径Φ1.2mm。如果CO2焊嘴摆动不开，可以采用手工焊，焊条J507，直径Φ4mm，当焊至坡口深度的1/2后翻转，热态下用碳弧气刨清根，然后焊小坡口深度的2/3，翻转大面焊满，最后翻转小面焊满。整个过程中，工件温度要保持在230℃以上，否则，需二次加热。

d、后热：用履带加热器后热去氢处理，温度280-320℃，保温1.5小时，石棉包好缓冷。

e、探伤：冷却24小时后进行超声波和磁粉探伤。

5.1.2与内侧板焊接

a、组对件号4，保证件号3、4间距640mm，且上下端面在同一平面，误差＜2mm，用支撑板点固，注意不与耳轴点固。

b、预热、焊接、后热、探伤同上。

5.1.3组焊内部筋板

组焊要求同上。

5.1.4组焊盖板及筋板（件8、9、4 ）

分别组装上、下盖板，保证尺寸及平面度、垂直度。由于设计坡口形式不佳，耳轴板与盖板间的内侧焊缝焊接位置不好，操作困难，要求焊工操由两侧同时焊接，先焊内侧，外侧清根后焊接（见图6）。焊前预热至100-150℃，焊后保温、缓冷、探伤，要求同前。最后组焊竖筋板一。

图6 上、下盖板焊接

5.1.5焊后进炉退火处理。

要求退火温度低于调质时的回火温度，温度控制在590-610℃。

5.1.6退火冷却后进行UT、MT复探。

5.2扇形体组焊工艺（以一半扇形体为例）

a、放样：地坪上放样，R3730及R4530各加放8mm焊接收缩量，

b、接料：上下盖板接料后平面度≤3mm，圆弧半径±2mm，探伤合格。

c、组对：以下盖板为基准，打磨各焊接位置处80mm区域，依次组对内部筋板和腹板，最后组对上下盖板，要求上下面平面度，腹板和间隔板垂直度≤3mm。合格后组焊由32b工字钢组成的双层工艺拉筋

d、焊接顺序：先焊筋板和腹板立焊缝，筋板与盖板焊缝，腹板与盖板内侧焊缝，再外侧清根焊接主要四条腰缝。要求腰缝必须横焊。

e、预热及后热：厚超过40mm的钢板焊前要预热80-120℃；预热方法尽量采用履带加热，在条件不允许的情况下，可以采用火焰加热。焊后应用火焰进行后热消氢处理，温度200-250℃

f、焊接：CO2气体保护焊，ER50-6，φ1.2焊丝，电流：200-280A，电压：24-28V

要求每焊一层用锤击法以减少焊接应力，根部不易焊到位置用手工焊J506，φ4焊条，电流：130-160A，电压：22-25V确保根部质量。

g、退火、探伤。

h、划线、切割：划线检查并划出端面切割线及坡口大小，必要时可进行加工，以便各部分对接，此处为停止待检点。

5.3托圈整体预装

a、组对:在水平面上按图纸放样，确定耳轴支块位置，用水平仪调整托圈、耳轴支块的水平度，并使耳轴支块十字中心线与托圈的中心线重合；用钢丝绳粗调耳轴同轴度，再用准值测微望远镜测量、调整耳轴同轴度≤0.2mm。确认耳轴支块与托圈间焊接坡口、间隙合适后，组装并焊接托圈的焊接辅助联结件，并把合螺栓（见图8），再次测量，耳轴同轴度≤0.3mm，将事先准备好的千分表固定支架安装、固定，用千分表在焊接时随时检测长、短耳轴同轴度变化。

图8 托圈的整体预装

b、预热;采用履带加热器，预热温度80-120℃，范围：焊缝两侧各100mm。

c、焊接：焊接方法：CO2气体保护焊；焊接材料：焊丝ER50-6，直径Φ1.2mm；焊接规范：电流160-280A（根据立焊、平焊选择）；电压24-28V。

用8名焊工，统一指挥，同规范、对称施焊，尽量减小焊接变形。首先焊接8条立焊缝：焊接过程中采用多层多道焊，不允许大电流施焊，每焊一层采用捶击法以消除和减少焊接应力，打底立焊缝采用分段焊接，顺序按1-2-3进行(见图9)

图9 托圈的整体组焊

焊接过程中根据千分表变化情况调整焊工的焊接顺序、焊接量、焊接位置等；采用水平仪检测托圈的水平度。同理焊接8条水平焊缝，先焊接内侧，采用碳弧气刨清根后焊接。根据立焊、平焊选择电流、电压大小。焊接过程中需要翻个两次。

c、探伤、退火、检测、试压：焊后100%UT探伤；组焊的16条焊缝采用履带加热法进行退火处理，消除焊接应力，退火温度600-650℃，退火时升温速度≤60℃/h，保温时间≥3小时；用准值测微望远镜测量最终耳轴的同轴度要求≤1mm；最后，在0.9Mpa条件下进行水压试验，保压30分钟。

6 结论

通过研究，编制出合理的焊接工艺，保证了耳轴体的组焊接质量；满足了托圈耳轴的同轴度要求，省去了焊后加工工序，有效降低了成本。为以后同类产品的制造积累了宝贵经验。

参考文献

1. 重型机械标准.中国标准出版社

2. 王生力.重型机器制造工艺学.冶金出版社

3. 焊接手册. 机械工业出版社