宝武重工有限公司钢结构工程分公司 安徽马鞍山 243000
摘要：随着金属冶炼行业的发展，高炉设备的应用范围越来越广泛，其自身质量也成为生产效率的重要影响因素。基于此，文章对高炉焊接工艺技术进行研究，并且提出焊接大套结构风口段的制造技术，希望对相关从业人员提供参考与借鉴。
关键词：高炉设备；焊接工艺；风口大套；现场精整
在我国综合经济体系的发展过程中，金属冶炼行业对我国工业与社会的发展影响深远。高炉设备是金属冶炼作业中的核心设备，其运行质量与稳定程度会直接影响到金属冶炼产品的生产效率。风口是高炉设备的重要组成部分，在全新的高炉设备中，风口结构设计采用革新理念，将风口段炉与风口大套直接焊接，以此来减少不必要的冶炼程序，减少生产成本。但是，这种焊接方式对施工精度的要求非常高，因此本文针对这种全新的焊接方式进行研究，提出相应的技术参数，对强化高炉设备的运行质量具有重要意义。
1 高炉炉壳风口段概述
本次研究中的高炉有效容积为1080m3，该设备将第四带设置为风口段，风口段炉壳材质为Q345R，其内径为
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9500mm，高度为2000mm，整体由四个分段拼接而成，高炉设备风段周围均匀设置20个风口。此外，风口大套材质为16Mn，其外径为
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1000mm，风口与大套之间选择全面焊接的方式，将理论环形长度公差设定为20mm以内，同时还要保证大套筒的内孔直径公差为0.15mm左右。
2 风口段制造关键技术与难点
2.1 风口带炉壳开孔
高炉设备的风口上分布冷却板、冷却水管孔、风口大套装配孔等孔道，具体如下：（1）冷却壁水管孔，主要负责冷却壁的水流，需要与风口带炉壳的内径进行贴合，同时还要保证自身的曲率半径处于正常范围内。此外，由于冷却板安装孔与冷却壁水管孔的内径较小，而且制作精度要求有待提升，因此在进行焊接时需要对孔道内径进行检查，并且将风口段分为多层次模式，在中间层的管孔焊接时，要保证开孔孔径与中间层的契合程度[1]。（2）风口大套装配孔，由于该部分的孔径为
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1024mm，相对来说孔径较大。因此在焊接时要考虑装配精度与焊接质量，可以将四段拼接壳体提前摆放完毕，并且根据焊接计划方案逐步执行作业，利用全站仪与盘尺划出20条竖直中心线，并且对相应风口位置的准确性进行测定，保证炉壳与大套之间的装配间隙为2mm左右[2]。
2.2 风口大套装配
首先在工作面上对风口大套进行找平，利用组对调整工装，将风口大套十字中心线与风口段炉壳十字中心线对齐，保证整体结构的稳定性。其次，按照风口大套的焊接顺序准确相应配件，利用角度仪、全站仪以及各类量具对偏差数值进行找出，并且根据焊接设计方案对风口大套的摆放位置进行调整，保证位置与向心精度。最后还要在炉壳内部采用十字分布的方式对待焊接区域进行固定，例如将风口大套中心四个位置进行定位，将定位焊接长度设定为80mm，等到大套定位完毕后，还要进行支撑加固作业[3]。
2.3 风口大套焊接
在风口大套的焊接环节，首先要保证风口大套与炉壳接口处的良好性，炉壳板厚度为45mm，风口大套焊接部位的板厚度为55mm，坡口形式为K型，焊接方式为全融透焊接，此类焊接技术的难点在于很难控制风口大套与炉壳的对接位置，或者在焊接过程中可能会出现变形情况。由于风口大套为锻件，其内部组织严密，力学性能良好，因此也可以在一定程度上避免焊接过程中的变形现象。因此，需要在以下几个方面进行控制：
（1）严格控制焊接材料质量，明确焊接方式与材料之间的契合程度，根据风口大套的材质与强度原则，还要预先考虑到焊接变形问题。可以采用C02气体保护焊、YJ502药芯焊丝、焊丝直径为
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1.2mm的工艺方式进行焊接。（2）在焊接前可以用角磨机与钢丝刷对风口大套与炉壳的接口区域进行处理，去除各类有害杂质，必要时还可以打磨至露出金属光泽。（3）采取提前预热的焊接方式，将预热温度控制在80-100℃之间，预热范围为焊接周围200mm以内，在预热过程中要使用红外测温枪进行温度监控。
在开展具体焊接作业时，将工件固定在操作台上，各段之间连板连接成整体，以此来增加强度，为保证坡口的稳定性，可以先焊接内侧两至三层焊道，这样在后续焊接中可以使应力相互抵消，减少参与应力。当发现焊接质量隐患时，需要及时停止作业，清除后再进行焊接，焊接工艺参数情况具体如表1所示。
表1 焊接工艺参数
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2.4 矫形及机械加工
在风口大套的焊接过程中，容易出现焊接变形问题，因此需要进行二次预组装与矫正变形。可以在操作台进行放样，按照内径放样调整变形情况，保证连接板之间的拼接段，确保风口大套尺寸、位置以及向心精度。本次研究中的机械加工环节采取风口带单片尺寸为6800mm×1500mm×2000mm，现场将风口带与上下带组装焊接完毕，并且根据大套断面进行找平与矫正处理，这样可以更加有效的控制焊接精度。
3 结语
综上所述，高炉设备在金属冶炼生产制造中作用极为明显，当高炉设备产生质量问题时，将会直接影响到金属冶炼行业的生产效率。由于高炉设备都是分段焊接生产，因此其焊接作业的质量便成为影响应用质量的主要原因。因此，本文针对高炉设备的大套结构风口段的焊接工艺进行研究，首先介绍了高炉炉壳风口段，其次对风口带炉壳开孔、风口大套装配、风口大套焊接、矫形及机械加工进行介绍，这种焊接工艺方式突破国内沿用的常规制作方法，在保证焊接质量和精度方面取得了良好效果。
参考文献：
[1]吴林川，陆一平，彭杰.大型高炉新型结构风口段制造技术[J].武钢技术，2016，54（002）：30-33.
[2]符寒光，蒋志强，邢建东.高炉风口应用爆炸焊接复合材料的研究[J].期刊，2016，23（05）：55-56.
[3]王海洋，邓勇，张建良，等.高炉风口制造技术进展及应用中的问题[J].炼铁，2016，35（5）：56-59.