王 盛
(山東鋼鐵集團日照有限公司,山東 日照276800)
國內(nèi)的氧氣頂吹轉爐煉鋼均是在1 600 ℃以上的高溫進行。轉爐爐體一般由爐殼上段、爐殼中段、爐殼下段3部分組成。為延長爐殼上段的使用壽命,一般在爐殼上段頂端設有圓環(huán)形爐口,以方便工作時加料、插入氧槍、排出爐氣和倒渣。為了保護爐口,普遍采用循環(huán)水強制冷卻的水冷爐口。其優(yōu)點是可以減少爐口上的粘結物,而且易于清理,可以加強爐口剛性,減少爐口的變形,改善應力狀態(tài),延長爐殼、爐襯的壽命。
爐口法蘭在線更換的難點:一是要保證焊接質(zhì)量;二是要控制爐殼上段錐度的變形,確保爐口法蘭的水平度、爐口法蘭中心與爐體中心相重合等技術要求。為此,通過精確切割、制定合理的焊接工藝,并運用合理的加固方式以及熱處理等措施,成功地完成了轉爐爐口法蘭在線更換。
在舊爐口法蘭切割前,先將轉爐爐口搖至垂直向下,在爐殼上錐段找出轉爐十字中心線,距離爐口上端相近位置用鋼管做“米”字支撐,防止舊爐口法蘭切割后爐殼上錐段變形。此時爐口法蘭垂直向下放置,爐底車上氣割作業(yè)。先將爐口法蘭下端面和爐體上錐段各焊4個吊耳,吊耳沿法蘭成90°放置,用吊鏈對法蘭進行栓掛。然后將爐口法蘭下筋板與爐體法蘭結合處割開,切割操作時盡量沿著法蘭下表面,這樣保證了筋板的上端面處于同一平面上。繼續(xù)對爐體法蘭進行切割,切割過程中每隔2 500 mm 預留100 mm 不割,切割作業(yè)時割嘴緊貼爐口法蘭下端面,最后由兩名操作人員同時對稱切割預留的100 mm,使爐口法蘭與爐體上錐段脫離,4根倒鏈平穩(wěn)將舊爐口法蘭放置在爐底車上。搖爐使爐口垂直向上,以爐體上錐段上沿外端為基準,與水平成30°向下進行切割,保證將原焊縫割除干凈,修磨表面直至露出金屬光澤。
新爐口法蘭制作時,已經(jīng)在中心鉆1個直徑10 mm的中心孔,方便現(xiàn)場對裝法蘭時找正中心,如圖1 所示。爐口垂直向上進行對裝新法蘭,將爐口法蘭移至到圖紙標示的位置后,觀察爐口法蘭與爐體上錐段閃縫情況,對筋板和爐體上錐段局部高點進行割除,保證閃縫最大尺寸≯8 mm。采用水平尺先將爐體法蘭找水平,然后爐口法蘭中心分4個部位測量爐口法蘭上端面至轉爐球鉸支撐法蘭上端面的實際尺寸,用實際測量尺寸與圖紙尺寸對比,尺寸相差控制在10 mm 即可。調(diào)整爐口法蘭中心與爐體中心重合,從爐口氧槍口正中心垂下線錘,觀察線錘與爐口法蘭Φ10中心孔的位置關系,用吊鏈對爐口法蘭進行微調(diào),保證線錘與爐口法蘭Φ10中心孔的中心重合。此時,爐口法蘭的水平度、爐口法蘭中心與爐體中心相重合均得到保證。
圖1 新爐口法蘭
此時爐口垂直向上,先將爐口法蘭下筋板與爐口法蘭下端面進行仰焊,焊角高10 mm,對爐口法蘭與爐體上錐段進行定位焊,定位焊焊縫長度為80 mm,厚度10 mm,間距700 mm。搖爐至爐口垂直向下,采用CO2氣體保護焊進行法蘭的焊接作業(yè)。焊前先將爐體內(nèi)、外兩側與爐口法蘭焊接處附近20 mm 的鐵銹、油污等進行清理。爐口法蘭與爐體材質(zhì)均為16Mn,焊絲選用ER50-6,焊接位置為平焊。由于爐口法蘭厚度為80 mm,爐體厚度為60 mm。為了減小焊接應力,防止焊后出現(xiàn)裂紋,焊前進行了預熱處理,預熱溫度150 ℃。采用多層多道的焊接方式,焊接過程中將層與層、道與道之間的焊縫接頭錯開,層間溫度控制在150~200 ℃。為了減小法蘭的焊接變形,采用雙人雙面對稱焊接,同時同方向進行施焊,打底層使用較小的焊接電流,適當提高焊接速度,小電流收弧,防止出現(xiàn)弧坑裂紋及縮孔。焊接完成后進行去應力退火,并用石棉被進行保溫,防止焊縫出現(xiàn)冷裂紋。
此次轉爐爐口法蘭的在線更換技術的實踐,通過精確切割、加固、裝配、焊接、熱處理等施工工序中所采用的工藝方法及參數(shù),為在線更換爐口法蘭提供了可靠的、值得借鑒的施工經(jīng)驗,有效保證了轉爐爐口法蘭在線更換的質(zhì)量,消除了安全隱患,提升了產(chǎn)品質(zhì)量。