錢振平

【摘要】轉(zhuǎn)爐托圈是轉(zhuǎn)爐極其重要的設(shè)備，起著轉(zhuǎn)爐支撐、傾動的作用，托圈的狀況是否正常直接關(guān)系到煉鋼工序的進行和鋼產(chǎn)量的實現(xiàn)。生產(chǎn)實際中，經(jīng)常會出現(xiàn)托圈在其耳軸座附近產(chǎn)生裂紋而發(fā)生漏水的問題，而當(dāng)泄漏的冷卻水遇到爐坑中高溫的爐渣或者在出鋼時流入到爐下鋼水包中時，可能引起爆炸，存在巨大的安全隱患。文章就此進行分析。

【關(guān)鍵詞】煉鋼廠；轉(zhuǎn)爐托圈；裂紋；改造措施

一、裂縫產(chǎn)生的原因分析

轉(zhuǎn)爐托圈產(chǎn)生裂紋與其結(jié)構(gòu)、材料、載荷和使用溫度有關(guān)。

包鋼和攀鋼的材料好于武鋼，而爐殼溫度高于武鋼，且托圈無冷卻；經(jīng)過對比分析得出結(jié)論：托圈在長期過熱的環(huán)境中使用，導(dǎo)致托圈材料因蠕變而降低承載能力；托圈自身的溫度在冶煉過程有較大的變化。托圈受熱脹冷縮的影響，會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，繼而產(chǎn)生裂紋。

經(jīng)過受力分析可知，裂紋的產(chǎn)生還有機械應(yīng)力的原因，一是托圈受力不均，托圈在傳動側(cè)的一端不僅承受爐體的重量，而且還承受爐體轉(zhuǎn)動的扭矩，在第三象限的靠近耳軸塊處，托圈彎矩最大，所以裂縫發(fā)生在第三象限；二是在生產(chǎn)過程中，由于搖爐時爐體對托圈造成沖擊，尤其出鋼口常常撞擊到其它的設(shè)備上，沖擊力通過把持器作用在托圈上，更加大了托圈的應(yīng)力。

綜合以上分析，裂紋產(chǎn)生的主要原因是熱應(yīng)力和機械應(yīng)力的聯(lián)合作用，反復(fù)作用在危險點超過了強度極限。熱應(yīng)力比機械應(yīng)力的影響大得多?？紤]到裂紋僅僅是局部現(xiàn)象，只要不繼續(xù)擴展就不致發(fā)生破壞。因此在設(shè)計改造中采取以降低托圈的使用溫度和消除沖擊力為原則的改造措施，將原有的托圈修復(fù)后繼續(xù)使用，從而降低投資費用?；诖怂枷雽ΜF(xiàn)有托圈進行了增加水冷和增設(shè)緩沖器的技術(shù)改造。

二、改造措施

（一）泄漏問題

直接針對泄漏問題，即將常用于高壓管道泄漏的帶壓堵漏技術(shù)應(yīng)用到托圈漏水處理中。具體實施過程如下：

①將轉(zhuǎn)爐搖爐停止在適合方便檢修人員上下、施工的位置，停電，做好安全措施。②排出托圈內(nèi)部的冷卻水，在轉(zhuǎn)爐水旋接頭處關(guān)閉托圈冷卻水進回水閥門，在回水管放氣閥上接膠管，將膠管引入下水道里，防止冷卻水與爐坑中熔融鋼渣接觸發(fā)生爆炸。在進水管放氣閥門上接高壓氮氣吹掃，以加快排水的速度，縮短檢修時間。③將裂紋處覆蓋的冷鋼、積渣清理干凈。④根據(jù)裂紋長度，用Φ108mm，壁厚10mm的碳鋼管從中間一分為二，兩頭用10mm厚鋼板封頭，做成密封罩。在密封罩上開出兩個Φ10mm的孔。（開孔的數(shù)量可根據(jù)密封罩的長度增減，但至少有兩個，一個用來注膠，一個用來排氣），焊接兩個M12的螺母。⑤用密封罩罩住裂紋，焊接在托圈上。用注膠槍泵將堵漏膠棒從M12螺母處打入罩內(nèi)，確認(rèn)密封罩注滿后，用M12螺栓與密封罩上的螺母擰緊。⑥試水，恢復(fù)生產(chǎn)。

采用帶壓堵漏技術(shù)來治理托圈漏水，有以下幾個優(yōu)點：一是此處理方法不是直接對裂紋進行焊補，因此避免了方法一中涉及到的焊條選擇、坡口處理、焊前預(yù)熱、焊后保溫等焊接工藝缺陷或缺失造成的裂紋焊補后重新開裂漏水的問題，也避免了方法一中提到的盲目施焊使隱藏裂紋加速擴展的危害。生產(chǎn)實踐證明，采用此種處理方法，一般可以保證3個月左右堵漏處不會再次發(fā)生漏水問題。二是堵漏用的密封罩制作簡單，也可事先備好，一般按500mm長制備，實際應(yīng)用時可酌情切割成適宜長度。因不必加工裂紋處的坡口，焊接密封罩的工作量也遠小于焊接裂紋的工作量，因此大大縮短了處理托圈漏水的時間。

（二）裂紋修復(fù)的焊接工藝

1.焊接材料及保護氣體的選擇

由于托圈開裂處修復(fù)時已采用型號為ER50-6的普通CO2焊絲進行過多次焊接，但是經(jīng)使用后焊縫仍然出現(xiàn)開裂漏水現(xiàn)象，所以本次焊接決定采用奧氏體不銹鋼焊絲進行焊接，即異種材料的焊接。但是采用異種材料焊接時容易出現(xiàn)以下的問題：一是熔合區(qū)容易出現(xiàn)馬氏體脆性層，使焊接接頭的塑性和韌性降低。二是熔合區(qū)附近存在碳的遷移，即熔合區(qū)靠近珠光體母材一側(cè)產(chǎn)生脫碳層，而靠近奧氏體焊縫一側(cè)產(chǎn)生！碳層，使熔合區(qū)附近出現(xiàn)軟化和硬化現(xiàn)象。三是由于材料的線膨脹系數(shù)不同，會是焊接接頭存在較大的殘余應(yīng)力，影響接頭的強度和使用性能。

2.焊接工藝

預(yù)熱。焊接前應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度在120℃左右。焊接過程中，嚴(yán)格控制層間溫度，施焊中，焊道層間溫度不得低于120℃，否則停止施焊，重新加熱至120℃后再焊；不得高于250℃，當(dāng)溫度高于250℃時，冷卻至120℃再進行施焊。

焊接。采用直流反接，電流范圍為100～210A，電壓范圍為17～22V。由于焊接時會導(dǎo)致焊接部位的化學(xué)成分和金相組織不均勻或是生成脆性化合物，所以盡量用小電流，高速焊；為了減小焊接應(yīng)力和焊接變形，采用多層多道焊；為了避免應(yīng)力集中，焊接接頭應(yīng)錯開。對于人孔處呈樹枝狀分布的裂紋應(yīng)該先進行焊接，焊接結(jié)束后再對人孔進行焊接，目的是防止應(yīng)力集中到一點而導(dǎo)致裂紋的延伸。焊接過程中要嚴(yán)格地控制層間溫度。

焊后處理。熱處理過程中焊接接頭會發(fā)生碳的遷移，在母材金屬一側(cè)形成脫碳層，并且使脫碳層的晶粒長大，沿熔合區(qū)形成粗晶粒層，導(dǎo)致焊接接頭性能脆化，所以一般不進行焊后熱處理。

在轉(zhuǎn)爐托圈的改造過程中，針對托圈產(chǎn)生裂縫的問題，應(yīng)當(dāng)依據(jù)實際的情況來對其進行分析，并采取合理的措施加以改造，從而保證其能夠充分發(fā)揮作用。

參考文獻

[1]張曉東，沈國強，鞏濤.大型轉(zhuǎn)爐托圈裂紋的補焊修復(fù)[J].焊接，2014（10）：65～67.