薛 鵬

(萊蕪鋼鐵集團有限公司機械動力部，山東 萊蕪 271104)

一、設(shè)備狀況

萊鋼銀山型鋼有限公司有3座100t轉(zhuǎn)爐。2010年發(fā)現(xiàn)3#轉(zhuǎn)爐傳動側(cè)和非傳動側(cè)耳軸出現(xiàn)裂紋，造成重大設(shè)備隱患，之后又對1#、2#、3#轉(zhuǎn)爐表面著色滲透探傷、超聲波探傷，發(fā)現(xiàn)1#～3#轉(zhuǎn)爐耳軸均存在裂紋且急劇惡化，必須停產(chǎn)修復(fù)。而更換轉(zhuǎn)爐耳軸的工期長，工程量大，損失大。

3＃轉(zhuǎn)爐耳軸裂紋有4道較嚴重，間距200mm，其中一道長300mm，已延伸到耳軸軸承內(nèi)部，且正在急劇惡化。1＃轉(zhuǎn)爐、2＃轉(zhuǎn)爐的耳軸裂紋也較為嚴重。目前，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐耳軸出現(xiàn)裂紋后基本都采用整體更換，尚未有現(xiàn)場修復(fù)經(jīng)驗。

二、原因分析

1.化驗取樣

在3#轉(zhuǎn)爐耳軸修復(fù)前，對材質(zhì)進行的取樣分析結(jié)果如下。

(1)硬度檢測

①傳動側(cè)檢測結(jié)果見表1。

表1

表2

如表1、2所示：裂紋處硬度比非裂紋處高，并高于原設(shè)計硬度(241～269HB)，最高處達338HB，其他部位基本符合原設(shè)計標準。

(2)金相分析

對耳軸裂紋及完好處取樣塊進行金相分析，結(jié)果如下。

①該耳軸的晶粒組織十分粗大，屬非正常形態(tài)(圖1)。

②非傳動側(cè)檢測結(jié)果見表2。鋼中含有較大的夾雜物(圖2)。

2.具體原因

(1)材料選擇

37SiMn2MoV為綜合性能優(yōu)良的高級調(diào)質(zhì)鋼，淬透性高，調(diào)質(zhì)后具有較高的強度，使用溫度范圍為-20～520℃。但韌性略低，焊后表面極易變脆。

(2)制造加工

耳軸為大型鍛件，在制造過程中尤其是錐體部位，壓縮比小，晶粒較粗大，達不到鍛件應(yīng)有的組織形態(tài)，因而錐體部位質(zhì)量較難控制。而3#轉(zhuǎn)爐耳軸在制作時，制造廠家降低了探傷級別。

(3)現(xiàn)場工況

轉(zhuǎn)爐煉鋼時，大量的1 600℃以上的鋼渣從爐口噴出，部分濺到耳軸錐體部位，使耳軸錐體表面溫度快速升高，由于耳軸本身有冷卻水，升高的部位又快速冷卻下來，使耳軸表面形成了一層硬脆層。硬脆層在交變應(yīng)力作用下，形成表面龜裂。同時因為轉(zhuǎn)爐搖爐時存在著高速制動的問題，使轉(zhuǎn)爐沖擊晃動比較嚴重，錐體受力加大，從而加劇了裂紋的擴展速度。

三、修復(fù)方案

針對3#120t轉(zhuǎn)爐進行了滲透探傷、超聲波探傷、硬度檢測、光譜檢測、金相分析及焊補實驗，通過分析研究，最終確定只要對耳軸表面淬硬層及裂紋修復(fù)即可恢復(fù)到原設(shè)計狀態(tài)，達到使用要求。針對耳軸屬于大鍛件、持續(xù)承受較大交變應(yīng)力的特點，在耳軸修復(fù)上采用國外先進保養(yǎng)焊接技術(shù)，首先剝掉裂紋區(qū)域母材，然后用進口特種合金焊條進行現(xiàn)場焊接，焊接過程中多遍焊接工序之間使用風鎬來消除應(yīng)力，焊接后采用磨削和保溫措施，并最后在表面焊一層保護層。通過以上措施，保證了焊接質(zhì)量，減少了應(yīng)力的產(chǎn)生。

四、效益

1.直接效益

計算備件費用、施工費用和修復(fù)成本，直接經(jīng)濟效益約6 954萬元。

2.間接效益

若3座轉(zhuǎn)爐全部長期停產(chǎn)，將造成巨大經(jīng)濟損失，此修復(fù)方案節(jié)約停爐停產(chǎn)時間近90天，間接效益巨大。