高炉炉壳加工中的焊接技术

　　对已组装找正完毕的高炉炉壳带，进行焊缝连接的作业过程。高炉炉壳加工承受内压，具有压力容器的焊接特点。但由于高炉炉壳承受多种静力、动力荷载及多变的热应力作用，其应力状态远较一般容器复杂。加之炉容不断扩大，炉壳板厚已达90mm，炉壳焊难度就更大。

　　炉壳常用钢材 由于各国用于高炉炉壳计算的数学模型、选用与控制的应力数值以及气候、焊接条件等不同，选用的钢种及厚度颇不一致。如前苏联1986年建造的5580m3特大型高炉，其炉壳用钢为12Γ2АФ(相当于中国的15MnVN)，屈服强度为450MPa，大板厚为60mm;日本建造的4063m3特大型高炉其炉壳则用屈服强度为330～350MPa的低合金结构钢，大板厚为90mm。通常，特大型高炉炉壳均采用有良好焊接性能、屈服强度为330～350MPa的普通低合金结构钢，常用板厚为32～90mm。90mm特厚板主要用于工作条件恶劣的风口带及炉缸带。大型高炉的炉壳，也采用屈服强度为330～350MPa的普通低合金结构钢，常用的板厚为30～85mm，炉壳较多采用普通低合金结构钢，也有部分采用普通碳素结构钢的，常用的板厚为20～50mm。中小型高炉炉壳有的部分用普通低合金结构钢，也有全部用普通碳素结构钢的，板厚约为16～30mm。

　　炉壳组焊工艺 中国目前高炉炉壳组焊，通常采用的工艺有：手工电弧焊，强迫成型自动立缝丝极电渣焊，强迫成型管状焊条丝极电渣焊，自保护药芯焊丝强迫成型自动立焊，二氧化碳保护药芯焊丝强迫成型自动立焊，自保护焊丝机械化横焊，药芯焊丝半自动立、横焊，二氧化碳充氩混合气体保护实芯焊丝自动立、横焊等。

　　手工电弧焊 一种传统的炉壳施焊工艺，适用于各类钢种与板厚的炉壳的立、横缝焊接，并可获得较为理想的接头性能。熔敷率约为1～1.5kg/h，焊后残余变形较大，施焊劳动强度大，功效低在板材进行预热情况下条件恶劣，一般仅用于中、小型高炉炉壳的厚板焊接。保证手工电弧焊质量的关键是施焊者的操作水平、焊材匹配和施焊参数优选的程度。当焊接普通低合金结构钢厚板时，焊前应进行预热、控制层间温度，焊后应及时进行后热脱氢处理。

　　强迫成型自动立缝丝极电渣焊(KES法) 一种广泛用于大型、特大型高炉炉壳立缝焊接的工艺，熔敷率可达3～6kg/h，适用于各类钢种及板厚的炉壳焊接。有时为改善接头性能，可采用低碳超低硫、磷的含镍焊丝。焊接特厚板时，应重视电源容量的配置，坡口应开成X型，施焊分两次进行，后焊的对先焊的有热处理作用。该法采用的自动焊机结晶器冷却水系统未采用闭式循环，在寒冷地区使用不便。

　　强迫成型管状焊条丝极电渣焊(SES法) 一种比KES法应用范围更广的高炉炉壳立缝焊接工艺，它可利用埋弧焊机电源，只需配置送丝机构及控制装置，可用于倾斜40°位置的施焊，熔敷率约为5～7kg/h，适用于各类钢种与板厚炉壳的焊接，并可获得较好的接头性能，特别是炉壳风口带已装有风口法兰，采用其他焊接工艺难于施焊的炉壳焊接。此SES法的坡口为Ⅰ、Ⅴ、Ⅹ型。

　　自保护药芯焊丝强迫成型自动立焊(Ransome法) 一种采用自保护焊丝的自动焊接工艺，熔敷率约为8～15kg/h，焊机沿板厚方向设有摆动装置，适用于板厚为19～125mm的炉壳焊接。此法熔敷率高，施焊中沿焊缝停留时间短，焊缝收缩量较小，且晶粒度等级较高、接头性能好。该工艺的壳体坡口为Ⅰ型，宽度为19～25mm。焊机采用闭式冷却系统，使用防冻液可用于严寒地区。

　　二氧化碳保护药芯焊丝强迫成型自动立焊(EG法) 适用于中、厚板炉壳的立缝焊接工艺，接头性能好，应用广泛，熔敷率约为3～6kg/h。该工艺的坡口型式通常不留钝边(间隙9mm)，α=20°，允许错边小于2mm。

　　自保护焊丝机械化横焊工艺(Bug-O法) 焊机机头沿设于炉壳圆周的弧形齿条导轨移动，手动调整，进行多道叠焊的工艺。其熔敷率取决于选用的保护焊丝种类和施焊参数，波动范围较大，一般为3～8kg/h。该法适用于不同板厚与不同钢种的炉壳焊接。

　　自保护药芯焊丝半自动立、横焊接工艺 一种利用半自动焊进行多道叠焊的焊接工艺，其熔敷率取决于焊丝种类及施焊参数，一般为3～8kg/h，可用于不同板厚及各类钢种炉壳的横焊及立焊。

　　CO2充氩混合气体或CO2保护实芯焊丝半自动焊工艺 一种用于板厚为19～36mm的炉壳横缝和立缝的焊接工艺，接头性能好，熔敷率约为2～4.5kg/h。使用时要采取防风措施。

　　施焊前的技术准备 高炉炉壳焊接前要做好技术、物资和现场条件的各种准备工作。技术准备主要包括：(1)编制炉壳施焊方案、焊接操作规程及焊接质量控制与管理方法。(2)做好焊接机具(包括焊机、稳压装置、磨削及清渣工具、预热、后热以及程控热处理装置等)的检修与整理配套。(3)通过试验优选匹配的焊接材料。(4)进行焊接性能试验和施工工艺评定，确定施焊工艺参数。(5)通过试验，测定各种施焊工艺与不同参数情况下的应变数据(如焊缝收缩量等)，并找出其变化规律作为炉壳板组装预控依据。(6)制订焊接措施。(7)组织施焊人员培训。

　　组焊关键部位的措施 炉底板、炉缸带、风口带及炉喉法兰是高炉炉壳组焊的关键部位，其焊接质量直接关系到下一工序的设备安装质量及以后的高炉生产。这些关键部位的组焊措施为：(1)炉底板组焊前须作好施焊方案，优化施焊顺序，以确保其变形及严密性符合施工规范要求，焊后除用超声波检验外，还需进行真空检漏。(2)炉缸带的板厚和钢板高度都较大，焊后应变、应力状况复杂，组焊时，应做好沿焊缝长度方向收缩状况的预控。(3)风口带的组焊是考核风口安装质量的重要项目，其精度直接影响各个风口中心线在炉中心的交汇。施焊时要认真优选施焊参数，严格控制焊接应力和应变。(4)炉喉法兰组焊后的平整度，直接影响炉顶装料设备的安装精度，必须采取防变形措施，使组焊后的精度符合安装要求。