氧枪喷头厂家(120T转炉氧枪制作工艺研究)

Posted 2023-05-30

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氧枪喷头厂家(120T转炉氧枪制作工艺研究)

120T转炉氧枪制作工艺研究

关键词：转炉；氧枪；喷头；焊接工艺

某钢提钒炼钢厂随生产规模逐渐扩大、品种不断拓展，现拥有2座120T提钒转炉、5座120T炼钢转炉，都采用氧枪顶吹与炉底通惰性气体底吹技术。氧枪是氧气顶吹转炉的关键设备，主要由枪尾、枪身和喷头组成，每部分构件由三根同心圆钢管组成，内层除正常冶炼吹氧外，可用于溅渣护炉时吹氮气；中间层为冷却水进水；外层为冷却水出水。由于枪身和枪头长时间处于高温的炉内，工作环境及其恶劣，氧枪使用到约400炉就下线更换枪头，其焊接质量决定氧枪使用寿命长短。为此，研究合理的焊接工艺，以保证检修质量。

1、氧枪材料特性

目前某钢使用的枪头都是由专业生产厂家提供的成品，其锻造紫铜材质的喷头本体已经用氩弧焊焊接有三层无缝钢管，更换喷头时只需要将氧管和外管与枪体进行焊接。枪头与枪身采用20#流体无缝钢管，其性能如表1：

表1 20#钢物化特性

2、焊接工艺

2.1 焊接材料选择

结合现场条件采用手工电弧焊，20#钢焊接常用J422焊条，交直两用。由于J422属钛钙型酸性药皮焊条，其药皮含氢量高，抗裂纹性能差,不能满足氧枪高温、高压生产要求。为减少焊缝夹渣及气孔等缺陷，提高抗裂性，焊接材料选用低氢型直流焊条E4315（J427）替代E4303（J422）焊条，见表2。

使用前经350℃烘干，保温2小时，烘干后放入保温桶内，随用随取。在常温下超过4小时，应重新烘干，但重新烘干的次数为宜超过2次，见表3所示。

表3 焊条烘干参数

2.2 焊接参数制定

焊接电流的数值与生产效率和焊接质量有着密切的关系，焊接中采用的电流值主要根据焊条直径和焊接位置确定。焊接电流与焊条直径大致为下列关系：

I＝（30～50）d

式中 I——焊接电流（A）

d——焊条直径（mm）

（30～50）为因数，由焊条性质决定。对于不锈钢焊条取较低的因数；立焊、橫焊时焊接电流应比平焊低10%～15%；仰焊的电流值应比平焊时低15%～20%。参数见表4。

表4 焊接参数表

2.3 焊件破口

1）为了保证充分焊透，参考GB/T985.1-2008，当管子直径在φ=159～273 mm且壁厚在大于9mm时，坡口角为60°±5°，间隙 2±0.2 mm，钝边1±0.5 mm。枪头与枪身用坡口机加工30°的坡口，坡口见图1。

图1 V形破口

2）坡口需精心清理，用手砂轮或磨光机将坡口表面的氧化铁及微小裂纹打磨彻底，露出金属光泽，规范组对。避免出现焊缝背面成型较差，产生焊瘤、气孔，从而导致应力集中，影响焊接质量。

2.4 焊件定位

1）枪身存放

由于氧枪长度约18米，管道在生产、运输、存储过程中受外力的影响，直线度存在一定误差，对中时就会有焊缝错口的情况发生，进而影响氧枪焊缝的质量。为有效控制管道直线度误差，保证喷头对接时偏差≤5°，更换喷头时氧枪采用V型存放架（图2），氧枪可以自由转动，对中采用水平仪控制错边量。

图2 V型存放架

2）管层定位

由于氧枪的工作环境温度高达1700℃，需足够的冷却水流量才能带走氧枪受到的热辐射，在焊接喷头前需将三层管道之间用限位块定位管层间隙，保证三层管同心度小于0.1mm，限位块分布在圆周的三个等分点上（见图3），确保足够的冷却水通道空间，同时有利于喷头的对中焊接。

图3 限位块布置图图4 喷头定位图

3）喷头定位

由于氧枪外管直径为273mm，焊接时采用四点定位，定位点分别在圆周的四个等分点上（见图4），定位焊缝厚度为3～4mm，长度约为6～8 mm。定位焊接时，必须保证定位焊缝成型良好，无焊瘤及未熔合现象。定位完后进行分段焊接，为减小焊接应力底层采用对称焊接，二、三层采取顺时针方向依次转动焊接。

2.5 焊缝后期检查与处理

焊接后对焊缝认真进行外观检查，焊缝余高≤3mm，表面平整、光滑，无咬边、夹渣等缺陷。打压30KG，稳压1小时后，检查各连接部位无渗漏的情况，达到使用要求后对焊缝进行打磨处理，有效避免焊缝细小裂纹在使用中劣化，减少氧枪粘渣情况发生。制作完毕后，用布将喷头包扎好，氧管、进出水管用盖板盖好，防止渣子进入。

3、结束语

通过制定合理的焊接工艺，大大提高了焊缝的抗裂性能，延长了氧枪的使用寿命，达到降本增效的目的，为转炉炼钢生产提供了有力的保障。