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高炉风口中套异种金属焊接工艺研究 张晓东， 巩 涛 （中冶宝钢技术服务有限公司，上海宝山 200941） 摘 要： 本文主要针对宝钢高炉风口中套内无氧铜和Q235钢两种材料的焊接工艺进行研究。通过对两种材料的焊接性能进行分析，确定了对应的焊接材料和焊接参数，并通过现场实验，最终制定了适合铜钢异种材料在高炉中套在线检修的不预热状态下的焊接工艺。 关键词：高炉风口中套；无氧铜；Q235；不预热；焊接工艺 welding procedure research on heterogeneous metal in BF tuyere ZHANG Xiao-dong，GONG Tao (MCC Baosteel Technology Service CO., LTD，Baoshan Shanghai 200941) Abstract: The paper mainly researched on the welding procedure of oxygen free copper-Q235 steel in the blast furnace(BF) tuyere. The corresponding welding materials and parameters were fixed through analyzing the two materials’welding performance,and the appropriate welding procedure in the non-preheat state of BF tuyere online repairing was worked out through onspot experiments. Key words: BF tuyere; oxygen free copper; Q235 steel; non-preheat; welding procedure 引言 宝钢高炉设备经过多年运行，逐渐出现各种设备故障。其中，炉前中套由于生产工艺等因素的影响，造成中套边缘铜钢焊接部分开裂。高炉中套位于风口与大套之间，外接大套内连风口，为炉前关键设备之一（如图1、图2示）。其材质为无氧铜(Cu≤99.95﹪)，在外口边缘采用Q235钢，用于与大套密封板焊接之用。由于中套开裂处无法离线检修，只能在现场进行焊接。所以，对于本身焊接难度就较高的铜钢异种金属焊接带来了更大的难度。更重要的是一般铜钢焊接时的焊接工艺都要求采取焊前预热，而由于高炉中套内采取循环水强制冷却工艺，导致不可能实现焊前预热。 检修方受设备方委托，须对中套开裂部位进行修复，就必须克服由于上述原因而导致的焊接困难，而由于铜钢焊接采用不预热的方法国内在技术上还未有较大的突破，故对铜钢不预热焊接技术进行研究，以解决现场的焊接难题。 2 无氧铜与低碳钢焊接性能分析 Cu与Fe的原子半径、点阵类型、晶格常数及外层电子数都比较接近，,在固态下也是以(α+ε)的双相组织形式存在,这是二者实现焊接的理论基础，但是由于铜与铁的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同(表3)，容易在焊接接头中产生应力集中,导致各种焊接裂纹，进而导致焊接接头力学性能降低。焊缝中的铁元素对热裂纹倾向的影响也比较大，据有关资料介绍，当铁含量在10～43％时，焊缝具有最好的抗裂性能，因此，控制焊缝的熔合比也是相当重要的环节。,如金属表面的氧化膜、表面吸附的空气、水等,都会给焊接造成很大的影响,焊接过程中也应给予充分重视【1】【2】。 基于对铜钢焊接性的分析，制定合理的焊接工艺是保证铜钢焊接质量的前提。 3 无氧铜与低碳钢接工艺保护气体Ar＋He）的混合气体作为保护气体，这样既可以节约焊接施工成本，又可以利用氦气能细化熔滴、减少飞溅、提高电弧稳定性、增加熔深及提高电弧密度的长处。 3.2 焊接材料 由于中套不同个体间铜钢两种材料的间隙不一，当铜钢间隙d≤3mm时采用纯铜焊丝HS201；当铜钢间隙d＞3mm时采用纯镍焊丝Z308。 3.3 坡口形式，铜钢焊接坡口形式。 坡口清理30mm以内）的油污、氧化物及其它夹杂物，使其露出金属光泽。尤其是钢侧锈蚀必须清理净，以杜绝由于锈蚀缺陷产生。3.5 焊 电源 极性 电流 L／A 电压 U／V 氩气流量 Q／L·min-1 氦气流量 Q／L·min-1 焊丝直径 Φ／mm 铈钨极直径 Φ／mm 喷嘴直径 D／mm 打底焊 直流正接 250-300 21 5 10 2.5 3 25 盖面焊 直流正接 350以上 21 5 10 3.0 4 25 3.6 焊接操作手法 传统的铜钢焊接工艺要求在焊接时电弧必须偏向铜母材一侧，以保证铜母材有足够的热量输入，但是电弧偏离焊缝中心线距离过大，