大型转炉悬挂装置现场焊接实践

转炉炉体通过铰链连杆和防扭托座构成的轴向和径向悬挂与支撑装置，与耳轴托圈之间形成“静定联接”，既能实现冲击重载状态下的“刚性联接”，又能实现冶炼高温工况下热膨胀自由伸缩的“柔性联接”等“刚柔相济”双重功能。炉体侧和托圈侧等两端点均采用低合金高强度钢（Q345B/Q420B）特厚板制作成的座体，全熔透方式分别焊接在炉壳上和托圈上下缘盖板上，传递工作载荷并引导“自由热膨胀”。由于起初安装时存在焊接缺陷，以及现场频繁“刮炉口”作业的大冲击载荷作用，造成原座体定位内孔塑型扩大，座体与托圈之间的连接焊缝开裂，严重威胁设备和生产安全。为消除重大安全隐患，特制订新的高强钢（Q420B）座体，在炉修期间割除旧座体（Q345B），现场实施新座体与托圈或炉壳之间的熔透焊接的特厚板施焊工艺，实施焊接作业全过程工艺管控。悬挂装置座体总装图如图1。

图1 悬挂装置座体总装图1.上座体 2.下座体

1 焊前准备

1.1 焊前工艺准备

（1）焊接工艺评定。选用Q345B 和Q420B两种特厚板材料制作多组试板，选用药芯焊丝GHT711(φ1.2mm)和商用CO2瓶装气（CO2的标准是HG/T 2537-1993《焊接用二氧化碳》），进行多工位、变线能量的多组试件施焊，焊接完毕按相关标准对试件进行力学性能、成分、金相、X 射线等理化控验，确定施焊工艺参数。

（2）模拟焊接培训。组织施工作业的焊工理论培训和考试，在试验工厂搭设台架，利用特制的座体，安排焊工模拟现场状况施焊练习，提高焊工的现场适应性和熟练程度。

1.2 焊前材料准备

（1）为了工艺评定，模拟焊接培训和加工座体备件，按图纸和培训方案购买200mm 厚的Q420B（悬挂座体）、120mm 厚的Q420B（防扭托架座体）、60mm 厚的Q345B（筋板和防变形卡板）特厚钢板。

（2）购买CO2干燥剂（CO2保护气干燥剂）、电动铣刀头、磨头、碳棒、导电铜嘴等辅助消耗材料。

（3）购买焊缝“封底”用的“陶瓷衬片”。

（4）购买药芯焊丝（φ1.2mm、GHT711）约2 吨。

1.3 焊前工器具准备

（1）焊前准备电动铣刀、磨头、风动打渣器、风动砂轮机、红外测温仪等多种焊接辅助操作的工器具。

（2）准备8 台套400A 以上的品牌变频气保焊机。

（3）准备1 台电脑温控加热仪（俗称电热毯）。

（4）准备1 台碳弧气刨机。

（5）一套激光全站仪（座体定位检测）。

1.4 现场焊接前的现场准备

（1）预先按图纸尺寸，加工验收悬挂座体和防扭座体组件，做好测量标记。

（2）用激光全站仪对原悬挂座体和防扭座体位置精确投测、记录，并好基准标记。

（3）用煤氧枪割除旧的悬挂座体和防扭座体，再用风动砂轮机磨平、磨光，采用磁粉探伤仪对托圈表面无损探伤，确认无危害性缺陷。（否则，修磨补焊）。

（4）在激光全站仪的探测下，安装新的悬挂座体和防扭座体，焊接“定位焊”，粘贴封底“陶瓷衬片”。

2 现场焊接工艺

2.1 悬挂装置座体焊接工艺（悬挂装置座体剖面图如图2）

图2 悬挂装置座体剖面图

2.1.1 定位焊

座体板每组两块，用两块卡板临时焊接在一起，中孔用哑铃型假轴串联成座体整体，耳板厚度180mm开双面斜坡口组装到托圈上表面呈“K”型，现场找中心调标高后，端头用小铁快垫牢，气保焊定位。

2.1.2 座体主板（180mm）水平横焊

封低焊：为了减小焊接工作量和减小焊接应力，采用机加工40°坡口，给封底焊增加了难度，可以用陶瓷衬片封底单面焊，反面碳弧气铇清根，也可以单面堆焊，反面碳弧气铇（刨）清根。为了消除碳弧气铇产生的渗碳层，用细长柄电动铣刀修磨约1.5 ～2mm，封底焊线能量控制在9 ～15kJ/cm，保护气流量10 ～15L/min。

要领：封底严实、均厚，清根彻底，铣削掉渗碳层。

填充焊：由内向外，由下往上逐层横焊，每焊一层（道），都要先用风动打渣器清渣，再用电动铣刀修磨光亮平滑。上焊道压在下焊道重叠系数0.7 ～0.9，每道焊的线能量控制在15 ～21kJ/cm,保护气流量15～20L/min。

要领：用红外线测温仪侧焊道温度，控制层间温度在120°～150°，母材坡口处焊道加大线能量实现熔滴自由流过渡（喷射过渡），确保融合深度达到4mm以上。

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2021/0118/446.html