CN110899903A - 转炉耳轴切向键与顶架焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，首先加工坡口，顶架开单V坡口与切向键平口对齐，然后采用手工焊打底，并采用多层多道焊，焊后用保温纤维棉包缠焊缝区域，冷却至室温后清除铁锈和焊渣。本发明工艺改进后转炉耳轴切向键能够顺利拔出，保证了工期，避免了不必要的经济损失。

Description

转炉耳轴切向键与顶架焊接方法

技术领域

本发明涉及异种钢焊接领域，具体是一种转炉耳轴切向键与顶架焊接方法。

背景技术

转炉检修过程中，炉体旋转轴承破裂需更换轴承，更换轴承过程需拔出连接耳轴切向键，而主轴在生产过程中长期承受高、低温温差变化与切向键卡死，切向键不容易拨不出来。一旦切向键不能拔出就必须更换主轴，造成的经济损失巨大。转炉耳轴的切向键材料为S50CrMo，顶架材质为Q235B，顶架开单V坡口与切向键平口焊接，属于异种钢焊接，用常规的焊接工艺焊接后进行测试，采用2台320吨液压机顶起、焊缝在靠切向键侧的过渡层位置发生了断裂，切向键无法正常拔出，且造成炉体旋转主轴破裂。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，工艺改进后转炉耳轴切向键能够顺利拔出，保证了工期，避免了不必要的经济损失。

本发明包括以下步骤：

1）加工坡口，顶架开单V坡口与切向键平口对齐，先用切枪烤掉油污、铁锈，再用磨光机磨光，清除氧化层和渗碳层；所述的坡口角度为45-75°，优选角度为50°。

2）采用手工焊打底，焊条直径采用Φ3.2mm或Φ4mm，小电流，慢速，将根部填满。

3）采用多层多道焊，中间层和盖面层采用直径Φ4mm焊条多层焊接，层间温度2500C。打底层的操位采用锯齿形运条法，因为保证母材与顶架根部都焊透，形成单面焊双面成型工艺。在组对中坡口时间隙预留大，可采用断弧锯齿形运条法。填充盖面采用连弧焊接月牙型运条法，因为填充盖面连弧焊接可保证焊缝中没有出现熔池、氧化、气孔、冷裂纹的发生，焊缝成型好。

4）焊后用保温纤维棉包缠焊缝区域，纤维棉三层以上，再用烤枪在保温纤维棉加热，加热到3500C，保温1小时，自然缓冷焊缝。

5）冷却至室温后，检查是否存在裂缝。

6）将装入键倒角缝的间隙清理干净，用细的硬胶管顺间隙把松动剂喷入切向键中；间隔1小时喷一次，清除铁锈和焊渣。

进一步改进，所述的焊条型号为E5017，焊接前用烤箱经350-450℃烘烤3-4小时，随用随取。该焊条型号为E5017，牌号为J507，属于低氢钠型药皮，低合金结构钢焊条。直流反接极性焊接（地线夹接负极-，焊钳接正极+），用于焊接Q345级别强度重要构件，对焊缝韧性，抗裂性等有一定要求的的低合金结构钢，中碳结构钢。

进一步改进，步骤3）所述的多层多道焊过程中，每层用手锤捶击焊缝，消除焊接应力，达到表面麻点。

进一步改进，所述的焊接过程采用直流电焊机，并采用直流反接法。

进一步改进，焊接前，对焊接用烤枪进行预热，预热温度150-180℃，预热长度大于焊接长度的2-3倍。

进一步改进，步骤4）所述的自然冷却过程中，当焊缝温度冷却到100-150℃时，进行的低温热处理加热到200~350℃，保温2-6小时，再进行自然冷却。该步骤加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止低合金钢焊接时产生焊接裂纹的效果极为显著。

本发明有益效果在于：因现有焊接工艺方法不正确，炉体旋转轴承破裂需更换轴承，一旦切向键不能拔出就必须更换主轴，直接经济损失约为16000元。工艺改进后转炉耳轴切向键能够顺利拔出，保证了工期，避免了不必要的经济损失。

附图说明

图1为转炉耳轴的切向键与顶架的剖口示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明完整的工艺流程如下：

（一）、加工坡口。

1、转炉耳轴的切向键2材料为S50CrMo，顶架1材质为Q235B，顶架开单V坡口与切向键平口焊接，如图1所示，属于异种钢焊接；所述的坡口角度为45-75°，优选角度为50°；

2、先用切枪烤掉油污、铁锈，再用磨光机磨光，清除氧化层和渗碳层。

（二）、焊前预热。

焊接前，对焊接用烤枪进行预热，预热温度150-180℃，预热长度大于焊接长度的2-3倍。

（三）、焊接准备。

1、所有焊缝焊接都必须由取得压力容器焊接合格证的焊工担任。

2、在正式焊接前，应对焊接人员进行培训和技术交底。

3、焊接前应检查坡口尺寸是否符合规定，符合后才能进行焊接。焊接前将坡口两侧50mm范围内的铁锈、油污、水分等杂物清理干净。

4、焊接设备采用直流电焊机，并采用直流反接法。

（四）、焊接工艺改进。

1、焊条采用E5017（J507）, 用烤箱经350-450℃烘烤3-4小时，随用随取。

2、采用多层多道焊，中间层和盖面层采用直径Φ4mm焊条多层焊接，层间温度2500C。打底层的操位采用锯齿形运条法，因为保证母材与顶架根部都焊透，形成单面焊双面成型工艺。在组对中坡口时间隙预留大，可采用断弧锯齿形运条法。填充盖面采用连弧焊接月牙型运条法，因为填充盖面连弧焊接可保证焊缝中没有出现熔池、氧化、气孔、冷裂纹的发生，焊缝成型好。

3、焊后应力消除可以采用如下几种方法：

1）整体热处理：消除应力的程度主要决定于材质的成分、组织、加热温度和保温时间。低碳钢及部分低合金钢焊接构件在650度，保温20~40h，可基本消除全部残余应力。另外还有爆炸消除应力。

2）局部热处理：大型焊接结构，受加热炉的限制或要求不高时采用这种方法。可采用火焰、红外、电阻、感应等加热方式，应保持均匀加热并具有一定的加热宽度。低合金高强钢，一般在焊缝两侧各100~200mm。

3）机械拉伸、水压试验、温差拉伸、振动法等这几种方法只能消除20~50%的残余应力，前两种方法在生产上广泛应用。

焊接后进行去应力处理，有自然时效处理（时间长，去应力不彻底，）、震动时效（效率高，费用低，只能去除焊接应力的70%左右）人工加热时效（ 时间短费用较高，能100%去除焊接应力，同时能进行去氢处理）。

本发明一种具体实施方式采用的应力消除方法如下：

1、焊后用保温纤维棉包缠焊缝区域，纤维棉三层以上，再用烤枪在保温纤维棉加热，加热到3500C，保温1小时；然后自然缓冷焊缝。

2、当焊缝温度冷却到100-150℃时，进行的低温热处理加热到200~350℃，保温2-6小时，再进行自然冷却。该步骤加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止低合金钢焊接时产生焊接裂纹的效果极为显著。

3、冷却至室温后，检查无裂缝。

（五）、断裂现象测试。

利用2台320液压机顶起，焊缝在靠切向键侧的过渡层位置发生断裂。转炉耳轴切向键能够顺利拔出，保证了工期，集团公司安全生产得到了保障。

经济效益估算，年创效：16000元。

因焊接工艺方法不正确，炉体旋转轴承破裂需更换轴承，一旦切向键不能拔出就必须更换主轴，集团公司工程设备管理部没有备货，联系厂家订货，主轴加工工期15天，运输时间5天，共计工期滞后20天。窝工费300元/天×20天=6000元，更换主轴1根10000元，直接经济损失16000元。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，其特征在于包括以下步骤：

1）加工坡口，顶架开单V坡口与切向键平口对齐，先用切枪烤掉油污、铁锈，再用磨光机磨光，清除氧化层和渗碳层；

2）采用手工焊打底，焊条直径采用Φ3.2mm或Φ4mm，小电流，慢速，将根部填满；

3）采用多层多道焊，中间层和盖面层采用直径Φ4mm焊条多层焊接，层间温度2500C，打底层的操位采用锯齿形运条法，形成单面焊双面成型工艺，坡口采用断弧锯齿形运条法，填充盖面采用连弧焊接月牙型运条法；

4）焊后用保温纤维棉包缠焊缝区域，纤维棉三层以上，再用烤枪在保温纤维棉加热，加热到3500C，保温1小时，自然缓冷焊缝；

5）冷却至室温后，检查是否存在裂缝；

6）将装入键倒角缝的间隙清理干净，用细的硬胶管顺间隙把松动剂喷入切向键中；间隔1小时喷一次，清除铁锈和焊渣。

2.根据权利要求1所述的转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，其特征在于：所述的焊条型号为E5017，焊接前用烤箱经350-450℃烘烤3-4小时，随用随取。

3.根据权利要求1所述的转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，其特征在于：步骤3）所述的多层多道焊过程中，每层用手锤捶击焊缝，消除焊接应力，达到表面麻点。

4.根据权利要求1所述的转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，其特征在于：所述的焊接过程采用直流电焊机，并采用直流反接法。

5.根据权利要求1所述的转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，其特征在于：焊接前，对焊接用烤枪进行预热，预热温度150-180℃，预热长度大于焊接长度的2-3倍。

6.根据权利要求1所述的转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，其特征在于：步骤4）所述的自然冷却过程中，当焊缝温度冷却到100-150℃时，进行的低温热处理加热到200~350℃，保温2-6小时，再进行自然冷却。

7.根据权利要求1所述的转炉耳轴切向键与顶架焊接方法，其特征在于：步骤1）所述的坡口角度为45-75°。

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