煉鋼廠渣罐修復(fù)技術(shù)

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1、攀鋼技術(shù)·47·煉鋼廠渣罐修復(fù)技術(shù)肖洪(新鋼釩維檢中心)摘要：就煉鋼廠渣罐在使用過程中的開裂原因進(jìn)行定性分析，提出渣罐修復(fù)工藝，對(duì)損壞的渣罐進(jìn)行修復(fù)后重復(fù)使用，提高了渣罐使用壽命，減少了渣罐消耗量，大幅度降低了生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：渣罐；止裂孔；焊縫；焊接應(yīng)力；電弧冷焊攀鋼技術(shù)·47·0引言渣罐是煉鋼廠大型生產(chǎn)工具之一，主要用于盛裝粗釩渣及廢鋼渣等，對(duì)煉鋼廠正常生產(chǎn)起著十分重要作用。煉鋼廠渣罐由鑄鐵通過型砂澆鑄成型，單重23.263t，壁厚60～120mm，金相組織主要為珠光體基體加片狀石墨。CE＝wC＋＋＋＝3%＋＝3.3%0

2、.8%6wMnwCr+wMo+wVwNi+wCu6515灰口鑄鐵中80%以上碳是以片狀石墨形式存在，因此具有優(yōu)良的鑄造性、耐磨性、減震性、切削加工性及缺口敏感性，在工業(yè)上應(yīng)用很廣。但由于鑄鐵基體中片狀石墨強(qiáng)度遠(yuǎn)低于金屬基體、片狀石墨割裂了基體組織而破壞了基體組織連續(xù)性以及基體中石墨原子排列呈層狀而導(dǎo)致其結(jié)合力弱、易發(fā)生滑移等方面原因，灰口鑄鐵抗拉強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性都很低[1]?；诨铱阼T鐵上述特性，渣罐在生產(chǎn)使用過程有以下兩方面外因決定了它損壞的必然性：(1)渣罐在使用過程中盛裝的紅渣沒有及時(shí)翻出而板結(jié)在罐底，通常采用機(jī)械

3、外力擊打罐底方法清理，渣罐底部在外力的頻繁擊打下，基體中的片狀石墨滑移或斷裂，導(dǎo)致渣罐開裂；隨著裂紋的擴(kuò)展，渣罐底部材料酥碎洞穿，并在較短時(shí)間內(nèi)從渣罐底部向本體四周迅速擴(kuò)展。(2)由于煉鋼廠特定的生產(chǎn)工藝條件，渣罐的使用需經(jīng)歷頻繁的驟冷驟熱，在熱脹冷縮的應(yīng)力作用下鑄鐵基體中的片狀石墨同樣會(huì)發(fā)生相對(duì)滑移或斷裂，同樣會(huì)導(dǎo)致渣罐開裂并使裂紋不斷延展。渣罐損壞后，若不及時(shí)修復(fù)，短時(shí)間內(nèi)裂紋將擴(kuò)展到整個(gè)罐體，導(dǎo)致渣罐報(bào)廢、渣罐消耗數(shù)量急劇上升，不利于生產(chǎn)降成本的要求。另外，破損的渣罐用于盛裝紅渣，還會(huì)因漏渣而燒損設(shè)備。因此，決定在渣罐

4、出現(xiàn)破損、但未達(dá)到報(bào)廢時(shí)將其下線，采用手工電弧焊進(jìn)行修復(fù)后重新投入生產(chǎn)使用。1修復(fù)技術(shù)1.1焊接性評(píng)價(jià)煉鋼廠渣罐主要化學(xué)成分見表1。表1渣罐主要化學(xué)成分%CSiMnPS2.8～31.8～2.20.6～0.80.10.1根據(jù)表1所列的渣罐成分，對(duì)渣罐的焊接性能進(jìn)行評(píng)價(jià)[2]。CE＞0.6%，說明渣罐的焊接性能較差。結(jié)合渣罐的金相組織特點(diǎn)(中碳、硫、磷含量較高)，渣罐修復(fù)焊接時(shí)存在以下兩個(gè)方面的問題：(1)在母材和焊縫交界處（熱影響區(qū)）易產(chǎn)生白口層，這種白口層在熔合區(qū)變?yōu)榘卓诮M織，焊接接頭易沿白口區(qū)產(chǎn)生破壞。(2)易在熱影響區(qū)和

5、焊縫金屬中產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋及熱裂紋。焊接時(shí)需要根據(jù)這兩類缺陷的形成機(jī)理，有針對(duì)性地加以預(yù)防。1.2焊接工藝灰口鑄鐵的手工電弧焊接方法很多，目前常用的有熱焊法（600～700℃）、半熱焊法（300～400℃）和冷焊法（常溫）[1]。攀鋼技術(shù)·47·由于冷焊法在焊前不需要對(duì)焊件預(yù)熱，焊接過程中也不需要輔助加熱，因此可以提高焊補(bǔ)生產(chǎn)率、降低修復(fù)成本，并改善勞動(dòng)條件；另外，采用電弧冷焊可以降低焊接應(yīng)力，減少母材中有害元素（如S、P等）熔入焊縫，能夠提高焊縫抗裂性。綜合冷焊法具有的上述優(yōu)點(diǎn)，特別是本項(xiàng)修復(fù)中為了降低修復(fù)成本而需要采用非鑄

6、鐵填充材料的要求、以及防止灰鑄鐵在高溫下易產(chǎn)生缺陷組織及焊接裂紋的特性，選擇電弧冷焊法完成渣罐的修復(fù)焊補(bǔ)過程，并采取雙面焊提高焊補(bǔ)質(zhì)量。1.2.1焊前準(zhǔn)備（1）焊條選擇綜合考慮渣罐的金相組織特點(diǎn)、使用性能要求、修復(fù)時(shí)的勞動(dòng)作業(yè)條件以及修復(fù)的經(jīng)濟(jì)性等多方面因素。本項(xiàng)修復(fù)選擇Z308型純鎳焊條和J507結(jié)構(gòu)鋼焊條兩種焊條[3]。Z308焊條用作打底和層次焊接，J507焊條用作蓋面層焊接；焊條直徑均為φ3.2mm。（2）焊接電源選擇根據(jù)直流焊縫抗裂性較好的特點(diǎn)，渣罐修復(fù)采用直流弧焊電源。（3）開坡口為了防止渣罐裂紋在坡口加工時(shí)以及

7、在焊接過程中和焊后繼續(xù)擴(kuò)展，在打坡口前，需先在渣罐裂紋兩端打止裂孔。根據(jù)渣罐裂紋基本上都是在一條主裂紋附近伴生多條大小長(zhǎng)短不一裂紋的特點(diǎn)，在反復(fù)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇了楔形止裂孔。止裂孔的開孔部位及外部形狀見圖1。裂紋止裂孔圖1渣罐止裂孔開孔部位及外部形狀需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，就是渣罐修復(fù)時(shí)每一個(gè)止裂孔都必須貫通渣罐開裂部位厚度基體，這樣止裂孔才能夠有效起到防止裂紋繼續(xù)擴(kuò)展的作用。經(jīng)試驗(yàn)，渣罐修復(fù)時(shí)采用圖2所示的止裂孔尺寸能夠有效地阻止裂紋擴(kuò)展。止裂孔加工完成后進(jìn)行坡口加工。為減少焊接圖2楔形止裂孔尺寸圖2楔形止裂孔尺寸時(shí)焊縫填充金屬量，

8、防止焊接熱裂紋產(chǎn)生，坡口選擇雙“U”型式，坡口角度選擇75°±5°。渣罐修復(fù)坡口型式及外部尺寸見圖3。圖3坡口形式(斷面)鑄鐵基體a－母材厚度圖3坡口型式（斷面）坡口加工時(shí)要一直延伸到止裂孔，與止裂孔連通，對(duì)坡口成型進(jìn)行適當(dāng)修整后清理干凈內(nèi)外兩側(cè)60mm內(nèi)的殘?jiān)入s物，準(zhǔn)備進(jìn)行打底層焊接。