热风炉炉壳高温段的去应力退火

摘要：马钢4080M3高炉的热风炉顶部焊缝的去应力退火，现场使用的是整体退火和局部退火相结合的方法实施的，即分段组装好的炉壳在现场设置的退火炉内退火，炉壳吊装后形成的环缝，使用履带式加热器铺盖在焊缝上局部退火，经试验，效果良好。

关键词：热风炉　焊缝　去应力

中图分类号：TG161　文献标识码：A　文章编号：1672-3791(2012)02(a)-0108-01

马钢4080M3高炉配置有四座外燃式热风炉，热风炉蓄热室高52m，燃烧室高42m，炉壳厚度最薄为σ20，最厚为σ50。炉壳材质下部为BB503，上部材质为BB41FB。由于炉壳顶部球面及双曲面分块多，组装焊缝集中，设计要求对蓄热室+31.217m、燃烧室+41.84m以上部分进行消除焊接应力的退火热处理。

1　退火方案的确定

1.1　确定炉壳的组装分段

根据需退火部分的炉壳尺寸、设计分带及安装要求，将蓄热室分四段组装如图1，燃烧室分二段组装如图2。

1.2　确定退火方法

分段组装好的四座热风炉炉壳的24段在现场设置的电加热退火炉内退火，退火后直接吊装，吊装后形成的24条环缝，使用履带式加热器铺盖在焊缝上局部退火。

1.3　退火工艺的确定

按设计规范要求，去应力退火是将钢件随炉以100-1500~／h缓慢加热至500℃～6500℃，经过一段时间保温后，随炉以50～1000℃／h缓慢冷却至300℃－2000℃以下出炉。在去应力退火中，钢并无组织变化，残余应力主要是通过钢在500℃～6500℃保温后的缓泠过程消除的。为此制定了如下的退火工艺：300℃以下按100℃／h升温300℃保温0.5h300℃～600℃按80℃／h升温600℃±20℃保温2.5h600℃～300℃按80℃／h降温，300℃以下自然冷却。

1.4　确定退火炉尺寸

组装后的炉壳最高为蓄热室的1段，高7.8m，最大直径为蓄热室的3段，φ 11.7m，为此需在现场搭设一个内圆直径为φ13m，高8.2m的退火炉，另配一个活动的顶盖，以满足热风炉多次退火的要求。

1.5　炉壳退火件的组合

由于退火一次需要近20h，加上炉壳进出，二天只能退火一次，所以考虑将图1与图2中的l套在3内，5套在4内，6套在2内分12次退火。

1.6　退火炉的电力及控制

根据退火炉炉内容积和最大退火重量，设电加热片210片，每片10kW，用一台容量2000kVA的变压器供电，配置4台温度控制柜作为调温设施，每台360kW，配置4台动力配电柜直接供加热器电源，每台270kW。

2　退火炉的设置

(1)现场挑选一块平整、无杂质的场地，安装16×16m2钢平台，在平台上定出中心后，画出直径13m的圆，作该圆的外切正十二边形。

(2)在十二边形上设24根高8.2m的20#槽钢立柱，相互间用L50角钢连接，并在柱顶设－[20圈梁。

(3)安装σ2炉墙板，焊接φ6不锈钢锚固件，长度180mm，按200×200mm布置。

(4)与炉外立柱对应，在炉内安装24件[16立柱。

(5)在混凝土梁、基础范围内均匀铺上厚225mm的耐火砖两层，一层平铺，一层立铺。

(6)安装墙体厚150mm的硅酸铝纤维毯，露出的锚固件用22#不锈钢丝缠绕以固定纤维毯。

(7)连接炉内立柱间的L50，固定炉内电加热片。

(8)炉内加热片电源引线，用φ10圆钢作加热片电源引线，套上中12瓷管，每三片为一组，共用一根圆钢作相线，地线每一带可共用，退火炉在整个圆周留三个进线口，开口尺寸为0.6m×0.6m，出口用角钢固定环氧树脂板开孔，固定圆钢出炉壳，并在圆钢出口端焊M12螺栓作为电缆接头用。

3　构件的炉内退火

(1)吊装退火件前，在炉底按退火件的圆周均匀分布16个30ram厚的钢板，用?30的圆钢放在钢板上，再用16块30mm厚的钢板放在圆钢上面，吊装退火件，放在钢板上面，割开退火件自身的加强支撑，以便其热处理时能够自然伸缩，防止变形。

(2)落上保温盖，检查盖与圈梁间的缝隙，并用保温棉塞紧，按退火工艺要求退火。

(3)退火完毕后，揭开保温盖，焊固退火前割开的退火件支撑，吊出构件。

(4)对加热器及线路、保温进行检修，更换损坏的加热片，检查线路引线是否有松动，固定支架是否变形或损坏，保温棉是否塌落。

(5)重复1～4步，进行后续构件的退火。4焊缝的局部退火

(1)加热器布置。履带式加热器安装时利用φ6园钢钉起托护作用，然后将所有加热板用8#铁丝箍紧，每4块加热器共一个支路，安装一个热电偶。

(2)热电偶的固定。热电偶在安装时要上下错开；厚簿炉皮上都有，并离加热板边缘100mm～110mm，固定采用M16×35螺栓和刨有6×4方槽螺帽，把固定组件螺帽点焊在焊缝上下，最后将热电偶插入方槽内，拧紧螺栓使热电偶紧靠炉皮。

(3)保温材料的固定。保温材料选用硅酸铝保温被，耐温要求700℃以上，在炉皮上焊接中6园钢钉，把石棉被穿挂其上，并按炉弧弯曲压实，再用16#铁丝斜拉成网，使石棉被紧靠炉皮，并用0.75mm铁板固定以减少热能散失。

5　效果

马钢4080M3高炉热风炉炉壳按上述方法退火后，经监理验收，完全符合设计要求，不过方案实施时，前期是按炉壳套装处理的，由于套装时割、焊炉壳支撑比较麻烦，又试验了不动炉壳支撑、单组带退火的方法，经检测发现炉壳没有出现变形情况，这样后期就全部改成了一个组带退火一次的方案，这也为以后的现场整体退火提供了一定的实战经验。