Фурма доменной печи и способ изготовления сварного шва фурмы доменной печи

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при ремонте и изготовлении фурм доменной печи. Сущность изобретения: фурма доменной печи содержит соединенные между собой сварными швами рыльную часть, фланец, наружный и внутренний корпус, при этом сварной шов, соединяющий наружный корпус фурмы с ее рыльной частью, имеет с наружной стороны защитный слой толщиной 0,6-1,2 толщины стенки наружного корпуса и шириной 1,5-3,0 ширины покрываемого сварного шва. Способ получения защитного слоя включает подготовку поверхности, подогрев до 200-300^oC, плазменную наплавку при токе (31-42)б (А), где б - толщина наружного корпуса, мм, в процессе плазменной наплавки фурму поворачивают на 65% ее диаметра, затем плавно уменьшают ток к концу наплавки на 10-20% от его первоначального значения, при этом подогрев и наплавку осуществляют в течение времени не более двух часов. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении и ремонте фурм доменной печи.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является фурма металлургической печи, содержащая рыльную часть, фланец, наружный и внутренний корпус, которые соединены между собой сварными швами [1] Недостатком известной фурмы является ее низкая стойкость из-за разрушения по околошовной зоне шва, соединяющего наружный корпус и рыльную ее часть.

Цель изобретения повышение стойкости фурмы.

Это достигается тем, что фурма содержит соединенные между собой сварными швами рыльную часть, фланец, наружный и внутренний корпус, причем на сварном шве, соединяющем наружный корпус с рыльной частью с наружной стороны, выполнен защитный слой толщиной 0,6-1,2 толщины стенки наружного корпуса и шириной 1,5-3,0 ширины этого сварного шва.

Фурма доменной печи работает в сложных условиях: в условиях воздействия высоких температур, агрессивной среды и истирания шихтовыми материалами. При этом составные части фурмы и сварные швы выполнены из меди и часто фурма разрушается по околошовной зоне, не выработав и 50% своего ресурса. Для повышения срока службы фурмы поверхность сварного шва (при изготовлении фурмы или при отработке 30% своего ресурса) имеет защитное покрытие из сплава типа бронзы. Толщина защитного покрытия взята в зависимости от толщины стенки наружного корпуса для обеспечения равномерного износа покрытия и стенки. Так, при выполнении толщины покрытия менее 0,6 толщины стенки покрытие изнашивается быстрее, чем стенки и фурма разрушается по околошовной зоне, а при толщине покрытия более 1,2 толщины стенки фурма выходит из строя вследствие износа стенки наружного корпуса и дальнейшее повышение толщины покрытия нецелесообразно.

Ширина покрытия взята в зависимости от ширины защищаемого сварного шва. При ширине покрытия менее 1,5 ширины шва не защищена полностью зона термического влияния на рыльной части и наружном корпусе и фурма быстро выходит из строя. Повышение ширины покрытия более 3,0 ширины шва уже является нецелесообразным, так как полностью покрывает шов и зону термического влияния.

На чертеже дана схема осуществления предлагаемого способа.

На чертеже: 1 рыльная часть, 2 корпус наружный, 3 корпус внутренний, 4 защитный слой, 5 фланец, б толщина стенки наружного корпуса, в ширина шва, а толщина защитного слоя, В ширина защитного слоя.

Пример. Рыльная часть фурмы, фланец, корпус внутренний и наружный выполнены из меди марки М1 и соединены между собой сваркой под флюсом. В качестве присадочного материала использовалась медная проволока. Толщина стенки наружного корпуса составляет 4 мм, ширина сварного шва 10 мм. Защитный слой выполнен из бронзы состава: 8,2% Sn, 1% Si, 0,8% B, 5% Ni, медь остальное. Толщина защитного слоя 3,7 мм, ширина 25 мм.

Предлагаемая конструкция фурмы позволяет значительно повысить ее стойкость за счет исключения контакта зоны термического влияния наружной стенки фурмы с агрессивной атмосферой доменной печи.

Известен способ сварки и наплавки меди а защитных газах неплавящимся электродом, включающий зачистку электродной проволоки и основного металла до блеска, предварительно подогрев до 300-400^oC и последующую сварку или наплавку.

Недостатком известного способа является разрушение сварного шва деталей, пребывающих длительное время при повышенной температуре. При этом способе не учитываются тепловложения в основной металл и не регламентируется корректировка режимов сварки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сварки в защитных газах неплавящимся электродом [2] включающий предварительную подготовку поверхности, предварительный подогрев до 200-300^oC и сварку в защитных газах.

Недостатком известного способа является низкое качество сварного шва, особенно при наплавке плазменно-дуговым способом на деталь, пребывающую длительное время при повышенной температуре. В прототипе также не учитывается влияние тепловложений от сварочной дуги на качество сварного шва.

Цель изобретения осуществление возможности качественной наплавки фурм доменной печи, изготовленных из меди и ее сплавов плазменно-дуговым способом.

Это достигается тем, что способ изготовления сварного шва фурмы доменной печи включает в себя механическую подготовку под наплавку, предварительный подогрев до 200-300^oC, наплавку при токе (31-42) б (А), где б толщина стенки наружного корпуса, мм, в процессе плазменной наплавки фурму поворачивают на 65% ее диаметра, затем плавно уменьшают ток к концу наплавки на 10-20% от его первоначального значения, при этом подогрев и наплавку осуществляют в течение времени не более двух часов.

В предлагаемом способе используется плазменно-дуговой метод наплавки, так как он обладает рядом преимуществ: малая глубина проплавления (до 0,1 мм) и, следовательно, небольшая зона термического влияния, а также возможность наплавки широких слоев за один проход (с применением колебания электрода). Предварительный подогрев осуществляют до 200-300^oC. При подогреве ниже 200^oC наблюдается несплавление на рыльной части фурмы из-за ее большой массы и быстрого теплоотвода, а при подогреве выше 300^oC происходит прожог стенки наружного корпуса фурмы. Наплавку начинают при токе (31-42)·б (А), где б толщина стенки наружного корпуса, мм. Интервал тока выбран из тех же соображений, что и подогрев: при токе ниже 31·б наблюдается несплавление на рыльной части, а при значениях тока выше 42·б прожог стенки наружного корпуса. В процессе наплавки деталь получает дополнительное тепло от воздействия дуги, в результате поднимается ее температура, нарушается формирование шва, а при дальнейшем повышении температуры наблюдаются прожоги тонкой стенки фурмы. Для предотвращения этого, после наплавки 65% от длины шва, ток начинают плавно уменьшать и к концу наплавки шва его значение уменьшают на 10-20% от первоначального. Причем при снижении менее 10% наблюдается перегрев детали, что приводит к уже описанным выше дефектам, а при снижении тока более чем на 20% наблюдается снижение температуры ниже 200^oC и происходит несплавление с толстой частью фурмы (так как глубина проплавления при плазменно-порошковой наплавке 0,1 мм). Общее суммарное время подогрева и наплавки должно составлять не более 2-х ч. Это связано с тем, что при повышенной температуре медная фурма быстро окисляется и через 2 ч при 200-300^oC уже имеет достаточно толстый оксидный слой, соизмеримый с глубиной проплавления при плазменно-порошковом методе наплавки. В результате при наплавке по окисленному слою наблюдается несплавление и другие дефекты.

Новизна и изобретательский уровень предлагаемого технического решения подтверждается тем, что только с использованием этого способа возможна качественная наплавка медных фурм доменной печи, что позволяет значительно продлить срок их эксплуатации.

Ниже приведен пример реализации предлагаемого способа. Сварную фурму, изготовленную из меди марки М1, подвергают дробеструйной обработке в области сварного шва, соединяющего рыльную часть с наружным корпусом. Наружный диаметр фурмы составляет 364 мм, длина 445 мм, толщина наружного корпуса 7 мм, фурму закрепляют в манипулятор, осуществляют газовый подогрев до 250^oC в течение 50 мин. Температуру подогрева контролируют с помощью оптического пирометра типа "Гефест". Наплавку начинают при сварочном токе 250 А, после оборота фурмы на 65% от ее диаметра ток плавно уменьшают к концу наплавки до 210 А. Совокупное время подогрева и наплавки составляет 1,7 ч. Наплавку производят порошком следующего состава, мас. 8,2 Sn, 1 Si, 0,8 B, 5 Ni, медь остальное. Толщина наплавленного слоя 3,7 мм, ширина 25 мм.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что только с использованием этого способа возможна качественная наплавка плазменно-порошковым способом медных изделий, имеющих разную толщину.

Формула изобретения

1. Фурма доменной печи, содержащая соединенные между собой сварными швами рыльную часть, фланец, наружный и внутренний корпуса, отличающаяся тем, что на сварном шве, соединяющем наружный корпус с рыльной частью, с наружной стороны выполнен защитный слой толщиной 0,6 1,2 толщины стенки наружного корпуса и шириной 1,5 3,0 ширины этого сварного шва.

2. Способ изготовления сварного шва фурмы доменной печи, включающий механическую подготовку поверхности, предварительный подогрев ее до 200 - 300^oС и плазменную наплавку, отличающийся тем, что плазменную наплавку начинают при токе (31 - 42)δ, A, где δ - толщина стенки наружного корпуса, мм, в процессе плазменной наплавки фурму поворачивают на 65% ее диаметра, затем плавно уменьшают ток к концу наплавки на 10 20% от его первоначального значения, при этом подогрев и наплавку осуществляют в течение времени не более 2 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1