李恒山　劉　洋　李　華　陳補高

(1.寶鋼股份中央研究院武漢分院(武鋼有限技術中心)　湖北　武漢：430080; 2.武漢鋼鐵重工集團有限公司　湖北　武漢：430080)

隨著技術的不斷進步，無料鐘爐頂具有布料控制靈活、設備重量輕等優(yōu)點，無料鐘爐頂技術已經(jīng)廣泛應用于國內(nèi)各大高爐[1]。布料溜槽是高爐無料鐘爐頂?shù)闹匾考?，其作用是將焦炭、球團礦、燒結(jié)礦、其它礦及添加劑以最佳方法分配到高爐內(nèi)，對高爐的穩(wěn)定運行起著至關重要的作用。由于高爐布料溜槽位于高爐爐腔頂部，工作環(huán)境處在高溫500℃左右 ,長期受到高速料流的沖擊，爐況不順時最高溫度可達700℃以上，會加劇材料的磨損和侵蝕，因此布料溜槽易變形、磨損。一旦溜槽磨損嚴重或被磨穿時，燒結(jié)礦用小粒度的焦炭最先從漏洞直接入爐，從而造成中心堆積，渣鐵分離差，上渣帶鐵多，渣口大量損壞，爐況運行也會遭到破壞[2]。溜槽的使用壽命直接影響生鐵的產(chǎn)量。

布料溜槽主要是溜槽下端1/2到1/3部位易受落料沖擊下塌變形，磨損穿孔，影響生產(chǎn)順暢和產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時會造成某些設備運轉(zhuǎn)不正常，甚至直接導致停產(chǎn)，影響高爐的正常生產(chǎn)。目前國內(nèi)高爐布料溜槽普遍存在使用壽命偏低的現(xiàn)象，一般在8個月左右。因此提高溜槽的使用壽命，對減少生產(chǎn)損失、降低高爐休風率以及充分發(fā)揮無料鐘爐頂高爐的優(yōu)勢具有十分重要的意義。

1　焊接性分析

溜槽主要是由溜槽本體和積窩結(jié)構(gòu)等組成，溜槽見圖1。

圖1　溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

溜槽工作在爐頂500℃高溫惡劣環(huán)境，其本體需具有較好的耐熱耐沖擊性能，選取溜槽本體材質(zhì)為耐熱鑄鋼ZG35CrMo,該材質(zhì)具有良好的鑄造性能、耐蝕性與熱沖擊韌性，能夠滿足溜槽的工作環(huán)境要求，該材質(zhì)的可焊性較好。ZG35CrMo化學成分見表1。

表1　ZG35CrMo鋼的化學成分(質(zhì)量分數(shù))(%)

雖然在溜槽內(nèi)部有料打料防磨損的積窩結(jié)構(gòu)，但溜槽長期受到爐頂爐料下落的沖擊易發(fā)生磨損，為了延長溜槽的使用壽命，需在溜槽積窩結(jié)構(gòu)的鋼板表面堆焊耐磨合金層，因耐磨合金的含碳量高，其可焊性較差，焊接時易產(chǎn)生裂紋，所以需對堆焊表面易產(chǎn)生裂紋的鐵銹、氧化物和油污等雜物清理干凈直至露出金屬光澤[3-4]。焊接時采用抗裂紋性好的焊絲，直流反接，宜采用小線能量焊接，采取二氧化碳氣體保護焊，確保其表面耐磨層的質(zhì)量。 積窩結(jié)構(gòu)鋼板Q345B的化學成分見表2。

表2　積窩結(jié)構(gòu)鋼板Q345B的化學成分(質(zhì)量分數(shù))(%)

2　合理選擇焊材及焊接工藝

2.1　焊接材料的選擇

為了保證溜槽內(nèi)部積窩結(jié)構(gòu)表面堆焊耐磨合金的質(zhì)量，需要進行工藝堆焊試驗，確定合理的表面堆焊耐磨合金層的焊接材料。在工藝試板表面分別堆焊ERZ-C-15和ERWC-B-15這兩種耐磨合金，堆焊完成后對這兩種焊接試板進行表面外觀質(zhì)量檢測，表面質(zhì)量均較好，并且進行了表面硬度的檢查，堆焊ERZ-C-15表面的洛氏硬度為HRC48～49，而ERWC-B-15該合金堆焊后的表面洛氏硬度為HRC62～63，通過工藝試驗比較分析可以得出其耐磨焊絲ERWC-B-15具有更加耐高溫耐磨損的性能，所以采取在積窩結(jié)構(gòu)鋼板表面堆焊ERWC-B-15耐磨合金，可以提高耐磨襯板的耐磨性，減緩溜槽受物料沖擊磨損的影響，延長溜槽的使用壽命，滿足生產(chǎn)工藝技術的要求。焊絲ERWC-B-15化學成分見表3。

表3　焊絲ERWC-B-15的化學成分(質(zhì)量分數(shù))(%)

2.2　焊接工藝

因耐磨合金的含碳量高，焊接時易出現(xiàn)裂紋。為了確保堆焊耐磨合金層的質(zhì)量，焊接時防止晶粒長大，防止裂紋的出現(xiàn)，不要采用過大的線能量，易選擇耐磨合金焊絲直徑為φ=1.6mm，采用直流電流反接焊接。操作者適當擺動焊絲，收弧時一定要填滿弧坑，并且弧坑要圓滑，避免造成應力集中。經(jīng)過工藝試驗，得出比較合理的耐磨合金堆焊的工藝參數(shù)，焊絲ERWC-B-15 焊接工藝參數(shù)見表4。

表4　焊絲ERWC-B-15的焊接工藝參數(shù)

3　焊接過程

焊接前徹底清除積窩結(jié)構(gòu)鋼板表面需要堆焊耐磨合金層范圍內(nèi)的鐵銹、氧化物和油污等雜物直至露出金屬光澤。采取二氧化碳氣體保護焊，進行直流反接，調(diào)節(jié)焊接電流、焊接電壓、焊接速度，開始堆焊耐磨合金ERWC-B-15，堆焊層數(shù)為一層，厚度為5mm，焊接過程中可以適當調(diào)整工件位置，使操作者始終處于便于堆焊的位置。在焊接過程中不要在有風通過的地方進行焊接，以免造成合金層冷卻過快，易使焊接表面出現(xiàn)裂紋。焊接時后面的焊道一定要熔接前道焊道的1/2～2/3，確保焊接耐磨合金層的厚度大于5mm。焊接完成后，自然冷卻，避免水、風引起的冷卻速度過快而使焊接表面出現(xiàn)裂紋。焊接過程中要進行檢查，對于不合格處應及時進行修復焊接，確保堆焊耐磨合金層的質(zhì)量。

4　焊后檢查

焊接完成后，對堆焊表面進行了肉眼檢測，表面無缺肉等焊接缺陷，并進行了表面硬度的檢測，洛氏硬度為HRC≥62，表面硬度符合技術要求，檢查為合格。

5　結(jié)語

布料溜槽采用焊絲ERWC-B-15進行焊接，溜槽積窩結(jié)構(gòu)表面堆焊質(zhì)量完全合格。在運行期間溜槽使用壽命達到12個月以上。實踐證明此次焊接是成功的，對國內(nèi)同類型設備的焊接修復有較好的借鑒作用，可以為以后焊接此類的高爐溜槽提供實踐經(jīng)驗。

[1]高曉剛,高曉柏.長壽命布料溜槽的研制[J].中國設備工程,2005，(4)：31-32.

[2]李固成.含Nb、W高鉻鑄鐵溜槽襯板的研制[J].鑄造工程,2014，(4)：17-22.

[3]周振豐,張文鉞.焊接冶金與金屬焊接性[M].北京：機械工業(yè)出版社,1989：189-211.

[4]曾樂.現(xiàn)代焊接手冊[M].上海：科學技術出版社,1993：681-691.