高炉布料溜槽耐磨层的焊接

2018-04-04李恒山陈补高

武汉工程职业技术学院学报 2018年1期

李恒山　刘　洋　李　华　陈补高

(1.宝钢股份中央研究院武汉分院(武钢有限技术中心)　湖北　武汉：430080; 2.武汉钢铁重工集团有限公司　湖北　武汉：430080)

随着技术的不断进步，无料钟炉顶具有布料控制灵活、设备重量轻等优点，无料钟炉顶技术已经广泛应用于国内各大高炉[1]。布料溜槽是高炉无料钟炉顶的重要部件，其作用是将焦炭、球团矿、烧结矿、其它矿及添加剂以最佳方法分配到高炉内，对高炉的稳定运行起着至关重要的作用。由于高炉布料溜槽位于高炉炉腔顶部，工作环境处在高温500℃左右 ,长期受到高速料流的冲击，炉况不顺时最高温度可达700℃以上，会加剧材料的磨损和侵蚀，因此布料溜槽易变形、磨损。一旦溜槽磨损严重或被磨穿时，烧结矿用小粒度的焦炭最先从漏洞直接入炉，从而造成中心堆积，渣铁分离差，上渣带铁多，渣口大量损坏，炉况运行也会遭到破坏[2]。溜槽的使用寿命直接影响生铁的产量。

布料溜槽主要是溜槽下端1/2到1/3部位易受落料冲击下塌变形，磨损穿孔，影响生产顺畅和产品质量，严重时会造成某些设备运转不正常，甚至直接导致停产，影响高炉的正常生产。目前国内高炉布料溜槽普遍存在使用寿命偏低的现象，一般在8个月左右。因此提高溜槽的使用寿命，对减少生产损失、降低高炉休风率以及充分发挥无料钟炉顶高炉的优势具有十分重要的意义。

1　焊接性分析

溜槽主要是由溜槽本体和积窝结构等组成，溜槽见图1。

图1　溜槽结构示意图

溜槽工作在炉顶500℃高温恶劣环境，其本体需具有较好的耐热耐冲击性能，选取溜槽本体材质为耐热铸钢ZG35CrMo,该材质具有良好的铸造性能、耐蚀性与热冲击韧性，能够满足溜槽的工作环境要求，该材质的可焊性较好。ZG35CrMo化学成分见表1。

表1　ZG35CrMo钢的化学成分(质量分数)(%)

虽然在溜槽内部有料打料防磨损的积窝结构，但溜槽长期受到炉顶炉料下落的冲击易发生磨损，为了延长溜槽的使用寿命，需在溜槽积窝结构的钢板表面堆焊耐磨合金层，因耐磨合金的含碳量高，其可焊性较差，焊接时易产生裂纹，所以需对堆焊表面易产生裂纹的铁锈、氧化物和油污等杂物清理干净直至露出金属光泽[3-4]。焊接时采用抗裂纹性好的焊丝，直流反接，宜采用小线能量焊接，采取二氧化碳气体保护焊，确保其表面耐磨层的质量。积窝结构钢板Q345B的化学成分见表2。

表2　积窝结构钢板Q345B的化学成分(质量分数)(%)

2　合理选择焊材及焊接工艺

2.1　焊接材料的选择

为了保证溜槽内部积窝结构表面堆焊耐磨合金的质量，需要进行工艺堆焊试验，确定合理的表面堆焊耐磨合金层的焊接材料。在工艺试板表面分别堆焊ERZ-C-15和ERWC-B-15这两种耐磨合金，堆焊完成后对这两种焊接试板进行表面外观质量检测，表面质量均较好，并且进行了表面硬度的检查，堆焊ERZ-C-15表面的洛氏硬度为HRC48～49，而ERWC-B-15该合金堆焊后的表面洛氏硬度为HRC62～63，通过工艺试验比较分析可以得出其耐磨焊丝ERWC-B-15具有更加耐高温耐磨损的性能，所以采取在积窝结构钢板表面堆焊ERWC-B-15耐磨合金，可以提高耐磨衬板的耐磨性，减缓溜槽受物料冲击磨损的影响，延长溜槽的使用寿命，满足生产工艺技术的要求。焊丝ERWC-B-15化学成分见表3。

表3　焊丝ERWC-B-15的化学成分(质量分数)(%)

2.2　焊接工艺

因耐磨合金的含碳量高，焊接时易出现裂纹。为了确保堆焊耐磨合金层的质量，焊接时防止晶粒长大，防止裂纹的出现，不要采用过大的线能量，易选择耐磨合金焊丝直径为φ=1.6mm，采用直流电流反接焊接。操作者适当摆动焊丝，收弧时一定要填满弧坑，并且弧坑要圆滑，避免造成应力集中。经过工艺试验，得出比较合理的耐磨合金堆焊的工艺参数，焊丝ERWC-B-15 焊接工艺参数见表4。

表4　焊丝ERWC-B-15的焊接工艺参数

3　焊接过程

焊接前彻底清除积窝结构钢板表面需要堆焊耐磨合金层范围内的铁锈、氧化物和油污等杂物直至露出金属光泽。采取二氧化碳气体保护焊，进行直流反接，调节焊接电流、焊接电压、焊接速度，开始堆焊耐磨合金ERWC-B-15，堆焊层数为一层，厚度为5mm，焊接过程中可以适当调整工件位置，使操作者始终处于便于堆焊的位置。在焊接过程中不要在有风通过的地方进行焊接，以免造成合金层冷却过快，易使焊接表面出现裂纹。焊接时后面的焊道一定要熔接前道焊道的1/2～2/3，确保焊接耐磨合金层的厚度大于5mm。焊接完成后，自然冷却，避免水、风引起的冷却速度过快而使焊接表面出现裂纹。焊接过程中要进行检查，对于不合格处应及时进行修复焊接，确保堆焊耐磨合金层的质量。