150t轉爐支撐板的焊接

張廣英

1.概述

轉爐作為煉鋼的主體設備，其支撐板承受著整個爐體的負荷，所以對支撐板的焊接質量要求十分嚴格。我廠已生產各種規格轉爐設備上百臺，在許多鋼廠平穩安全的運行，在轉爐的制作上有著豐富的經驗，本文就我廠為某企業生產的150t轉爐支撐板的焊接介紹經驗。

2.焊接結構

150t轉爐高度10 000mm，φ6 800mm，爐殼殼體厚度65mm，支撐法蘭與爐殼焊接為一體，結構如圖1所示。

支撐板由板厚180mm和130mm的鋼板拼焊而成，最初焊接時，多次出現裂紋等缺陷，后經仔細分析和多次試驗最終取得了理想的效果，支撐板的結構和坡口形式如圖2、圖3所示。

3.材料的焊接性分析

轉爐支撐板材質為Q345,抗拉強度為450～655MPa，伸長率為19%～21%，其碳當量CE=0.535%，根據經驗公式：當CE=0.4%～0.6%時，鋼材的淬硬傾向逐漸明顯，冷裂傾向嚴重。從材料本身考慮，冷裂紋是焊接Q345鋼板易出現的主要問題，淬硬組織是引起冷裂紋的決定性因素。焊接過程中能否形成氫致裂紋及敏感的淬硬組織是評定Q345鋼板焊接性的一個重要指標，所以在制定焊接工藝時，應充分考慮氫的因素，為防止出現冷裂紋，需采取預熱措施。

另外由于該構件強度高、板厚，結構剛性大，焊接時接頭拘束應力也大,所以焊接存在的重要問題是熱影響區的冷裂和過熱區的脆化現象，為此焊前必須預熱。

圖1 支撐板與爐體的結構

圖2 支撐板的結構

圖3 坡口形式

4.焊接工藝制定

（1）確定預熱溫度 預熱是防止高強鋼焊接冷裂紋的一種有效措施，首先要確定出合理的預熱溫度。由seferain法得出預熱溫度≥240℃，我們確定的預熱溫度為250～300℃。用電加熱片加熱到預熱溫度后，用保溫棉覆蓋焊縫兩側保溫，再進行焊接，保證焊接過程中的層間溫度，焊接完成后接著進行后熱處理。

（2）焊前準備 將加工好的工件按圖樣要求裝配好，并進行定位焊固定，然后將焊縫兩側50mm范圍內的水、鐵銹、油污及其他雜物清理干凈。焊前預熱，焊前用履帶式加熱器預熱到250～300℃，并把焊縫兩側其余部分用保溫棉包裹。為保證埋弧焊焊接質量和容易引弧，將焊縫兩側點焊上焊接引弧板。

（3）焊接過程 預熱后應立即施焊，連續焊接，保證層間溫度控制在200～300℃，并注意層間用風鏟進行敲擊及磨光機清理干凈。打底焊采用CO2氣體保護焊，I=220A，U=20V，焊絲為H08Mn2SiA，φ1.2mm，背面碳弧氣刨清根。

打底后用埋弧焊施焊，焊絲采用H08Mn2SiA，φ5mm，焊劑HJ431，填充時I=700～750A，U=34～36V，v=20～22m/h，蓋面時I=650～700A，U=32～34V，v=21～24m/h。為防止變形，正反面交替焊接，每焊接2～3遍，反面再焊，層間用風鏟進行敲擊，并隨時檢查變形情況，及時調整，直到焊接完成，接著進行后熱處理。

為避免熱影響區韌性的惡化，不推薦采用大電流焊接，采用窄焊道多道焊，這樣不僅可以減少焊接變形，而且還可以使焊接熱影響區和焊縫金屬獲得較好的韌性。采用碳弧氣刨清根時，必須嚴格控制熱輸入，在碳弧氣刨以后要用磨光機打磨清理表面后方可繼續施焊。

（4）后熱處理 為改善焊接接頭的組織和性能，減小或消除焊接殘余應力，促使擴散氫逸出，防止產生冷裂紋，焊接完畢后應立即進行局部退火處理，并用石棉類物品保溫，為了方便操作，我們采用電加熱的方式進行局部退火處理，退火溫度630℃，保溫4h后緩冷。

5.結語

焊后按照技術要求，經過100%UT及MT檢測，焊縫完全合格。焊接熱影響區的韌性與母材基本相當，獲得良好的力學性能，達到了產品的質量要求。此轉爐至今已服役3年多，運行質量平穩。