轉(zhuǎn)爐托圈漏水處理方法研究

關(guān)曉光，尚玉濱

(1.河北鋼鐵集團 唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山063016;2.河北鋼鐵集團 唐鋼公司)

托圈是轉(zhuǎn)爐的重要承載和傳動部件，它在工作中除承受爐殼、爐襯和自重等全部靜負(fù)荷外，還要承受由于頻繁啟、制動所產(chǎn)生的動負(fù)荷和操作過程所引起的沖擊負(fù)荷，以及來自爐體、鋼水包等輻射作用產(chǎn)生的熱負(fù)荷［1］。生產(chǎn)實際中，經(jīng)常會出現(xiàn)托圈在其耳軸座附近產(chǎn)生裂紋而發(fā)生漏水的問題，而當(dāng)泄漏的冷卻水遇到爐坑中高溫的爐渣或者在出鋼時流入到爐下鋼水包中時，可能引起爆炸，存在巨大的安全隱患。

針對轉(zhuǎn)爐托圈漏水的問題，目前大多數(shù)鋼廠根據(jù)檢修時間的長度，普遍采用以下兩種處理方法。方法一是在常規(guī)定修或臨時性停爐檢修(一般時長為2h～16h)時對漏水處裂紋進行較為粗糙、簡單的焊補;方法二是在一年一度的爐役大修時，對漏水處裂紋進行比較徹底的焊補。

1 目前處理方法存在的問題

前言中提到的兩種處理方法都是從裂紋焊補出發(fā)，以達到阻止托圈漏水的目的。它們根據(jù)檢修時長的不同，采取了不同的焊補工藝。下面從工藝角度出發(fā)，分析它們各自存在的問題及原因。

1.1 方法一存在的問題及原因

這種處理方法因檢修時間較短，采用的工藝也較為簡單，具體見表1。

表1 方法一采用的焊補工藝

方法一存在的問題為:焊補后一周以內(nèi)焊補處或原裂紋的擴展部位重新發(fā)生漏水現(xiàn)象。這種問題產(chǎn)生的原因(排除檢修人員的操作水平因素)如下:

(1)對于托圈這樣重要的結(jié)構(gòu)件，理論上應(yīng)采用506、507這類低氫型的堿性焊條，因為它們抗裂性好，但同時這類焊條焊接工藝性較差，油、銹、水必須徹底清除，且需要350～380℃的烘烤后才能使用。對于檢修時間較短的方法一無法采用，方法一采用的502焊條為酸性焊條，焊接工藝性好，但抗裂性相對較差。

(2)方法一采用氣割方式加工坡口，方便快捷，但坡口質(zhì)量很差，雖然焊前要經(jīng)過角磨機修整，但因檢修時間有限，坡口質(zhì)量(包括表面質(zhì)量和尺寸精度)均無法保證，導(dǎo)致焊接過程中極易出現(xiàn)氣孔、夾渣和未焊透等缺陷，這些都是焊后裂紋重新開裂的原因。

(3)托圈裂紋漏水處板厚在一般60mm以上，針對厚板焊接，焊前無預(yù)熱措施，焊中不能保持恒溫，在焊接過程中，冷卻速度快，收縮應(yīng)力大，容易產(chǎn)生裂紋。而焊后無保溫措施，焊縫金屬中的擴散氫不能迅速逸出，而焊縫及熱影響區(qū)的含氫量較高，可導(dǎo)致應(yīng)力集中而產(chǎn)生冷裂紋。

(4)托圈漏水處的裂紋，表面上看即水漬處的紋路，但實際的裂紋很可能比表面看到的裂紋長。這時盲目施焊，實際存在的隱藏裂紋可能在焊接熱輸入的熱影響下加快擴展［2］。這就需要通過探傷查出隱藏裂紋，但探傷需要的時間較長，再者即使查出隱藏裂紋的紋路，也沒有時間對這些裂紋進行處理，因為除了隱藏裂紋一般很長的原因外，還涉及到氣刨、打止裂孔等較為繁瑣的工藝措施。

綜合上述幾個導(dǎo)致托圈裂紋焊補后重新開裂漏水的原因，歸根到底，皆因檢修時間有限，無法避免。目前，鋼廠中的實際情況是:除了定修時對托圈漏水進行處理外，其它時間發(fā)現(xiàn)托圈漏水，如果生產(chǎn)節(jié)奏允許，利用補爐時間進行簡單焊補，效果很差;如果生產(chǎn)節(jié)奏緊張，只能冒險在托圈漏水情況下繼續(xù)煉鋼，存在較大的安全隱患。

1.2 方法二存在問題及原因

關(guān)于方法二的相關(guān)研究較多［3］，采用的工藝措施也大同小異，總結(jié)后詳見表2。

表2 方法二采用的焊補工藝

方法二采用的工藝措施可以說是在檢修時間充足的前提下，對方法一中分析的焊補后裂紋重新開裂漏水原因的有針對性的處理。由于關(guān)于方法二的研究較多，這里對其工藝措施的實施不做過多的敘述。而現(xiàn)場實際(以唐鋼熱軋部3座150t轉(zhuǎn)爐為例)應(yīng)用后的情況是:這種處理方法對托圈裂紋的焊補效果最好的能保證裂紋焊補處6個月左右不再重新漏水，6個月后又會出現(xiàn)托圈漏水的問題(這里僅指原裂紋處或原裂紋擴展處的漏水)。

因此方法二存在的問題是:因工藝措施較為繁瑣、耗時長，一年中只能進行一次這樣的處理，且僅能保證半年內(nèi)托圈不漏水。托圈重新漏水后，依然存在方法一中裂紋焊補后重新開裂反復(fù)漏水的問題。

2 將帶壓堵漏技術(shù)應(yīng)用到托圈漏水處理中

前面提到的兩種轉(zhuǎn)爐托圈漏水的處理方法，無論效果如何，目的都是針對托圈裂紋進行焊補，進而阻止托圈漏水，且各自仍然存在問題。因此本文提出的處理方法重點不是放在裂紋焊補上，而是直接針對泄漏問題，即將常用于高壓管道泄漏的帶壓堵漏技術(shù)應(yīng)用到托圈漏水處理中。

具體實施過程如下:

(1)將轉(zhuǎn)爐搖爐停止在適合方便檢修人員上下、施工的位置，停電，做好安全措施。

(2)排出托圈內(nèi)部的冷卻水，在轉(zhuǎn)爐水旋接頭處關(guān)閉托圈冷卻水進回水閥門，在回水管放氣閥上接膠管，將膠管引入下水道里，防止冷卻水與爐坑中熔融鋼渣接觸發(fā)生爆炸。在進水管放氣閥門上接高壓氮氣吹掃，以加快排水的速度，縮短檢修時間。

(3)將裂紋處覆蓋的冷鋼、積渣清理干凈。

(4)根據(jù)裂紋長度，用Φ108mm，壁厚10mm的碳鋼管從中間一分為二，兩頭用10mm厚鋼板封頭，做成密封罩。在密封罩上開出兩個Φ10mm的孔。(開孔的數(shù)量可根據(jù)密封罩的長度增減，但至少有兩個，一個用來注膠，一個用來排氣)，焊接兩個M12的螺母，如圖1所示。

圖1 堵漏用密封罩

(5)用密封罩罩住裂紋，焊接在托圈上。用注膠槍泵將堵漏膠棒從M12螺母處打入罩內(nèi)，確認(rèn)密封罩注滿后，用M12螺栓與密封罩上的螺母擰緊。

(6)試水，恢復(fù)生產(chǎn)。

采用帶壓堵漏技術(shù)來治理托圈漏水，有以下幾個優(yōu)點:

(1)此處理方法不是直接對裂紋進行焊補，因此避免了方法一中涉及到的焊條選擇、坡口處理、焊前預(yù)熱、焊后保溫等焊接工藝缺陷或缺失造成的裂紋焊補后重新開裂漏水的問題，也避免了方法一中提到的盲目施焊使隱藏裂紋加速擴展的危害。生產(chǎn)實踐證明，采用此種處理方法，一般可以保證3個月左右堵漏處不會再次發(fā)生漏水問題。

(2)堵漏用的密封罩制作簡單，也可事先備好，一般按500mm長制備，實際應(yīng)用時可酌情切割成適宜長度。因不必加工裂紋處的坡口，焊接密封罩的工作量也遠(yuǎn)小于焊接裂紋的工作量，因此大大縮短了處理托圈漏水的時間。

3 結(jié)語

本文比較并分析了目前鋼廠處理轉(zhuǎn)爐托圈漏水的兩種主流方法，指出了這兩種方法各自存在的問題。并在此基礎(chǔ)之上提出了一種將帶壓堵漏技術(shù)應(yīng)用到托圈漏水處理中的方法，較為有效的解決了方法一中裂紋焊補處反復(fù)開裂漏水的問題。另外，將本文提出的方法與方法二結(jié)合使用，可較為有效的解決轉(zhuǎn)爐在一個爐役內(nèi)托圈漏水的問題。該方法已在唐鋼熱軋部3座150t轉(zhuǎn)爐上得到驗證，對其它有類似問題的鋼廠具有很好的借鑒意義。

［1］羅振才.煉鋼機械［M］.第2版.北京:冶金工業(yè)出版社，1989:16.

［2］石成，茹國和.鋼結(jié)構(gòu)焊接裂紋的防治［J］.建筑施工，2010，第32卷第5期:431－434.

［3］劉志軍.轉(zhuǎn)爐托圈焊補工藝［J］.價值工程，2012，第3期:28.