100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头埋弧焊接方法技术

本发明专利技术公开一种100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头强韧性优良的埋弧焊接方法，BB503钢板抗拉强度为500～600MPa，屈服强度为330～400MPa，延伸率为≥24%，‑20℃低温冲击功≥100J。采用和力学性能优良的高炉壳体用BB503钢板相匹配的焊接材料，采用对称K型坡口；埋弧焊剂进行（200~350）℃×2h处理；焊前免预热，对厚度为100mm+100mm组合钢板采用多层多道埋弧焊焊接，焊缝层间温度≤200℃。本发明专利技术焊接接头具有优良的综合力学性能，生产效率高，实用性强，适合于高炉壳体用钢焊接的应用推广。

Submerged Arc Welding Method for Welding Joints of BB503 Steel Plate for 100 mm Thick Blast Furnace Shell

The invention discloses a submerged arc welding method with excellent strength and toughness for welded joint of BB503 steel plate for 100 mm thick blast furnace shell. The tensile strength of BB503 steel plate is 500-600 MPa, the yield strength is 330-400 MPa, the elongation is more than 24%, and the low temperature impact work at 20 C is more than 100J. The welding material matched with BB503 steel plate for blast furnace shell with good mechanical properties is adopted, symmetrical K-groove is adopted, submerged arc flux is treated at (200-350) The welding joint of the invention has excellent comprehensive mechanical properties, high production efficiency and strong practicability, and is suitable for the application and popularization of steel welding for blast furnace shell.

【技术实现步骤摘要】
100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头埋弧焊接方法
本专利技术属于钢铁材料焊接领域，特别是涉及一种100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头强韧性优良的埋弧焊接方法。
技术介绍
随着钢铁去产能及节能环保要求的提高，高炉炼铁对能源和环境的影响日益受到关注。高污染、高消耗、环保指标低的小型高炉逐渐被淘汰，随着高炉炉役时间的临近，自动化、大型化、生产效率高、低成本且节能环保的高炉将成为高炉改造的新需求和发展方向。高炉结构外有钢体结构支撑、内有循环水冷设备系统和耐火炉衬的一个密封高温的竖炉，用于将铁矿石、焦炭、石灰石、空气等通过化学反应冶炼生产铁水及副产品。高炉炉壳作为炉体结构重要的支撑构件，起到密闭煤气泄漏的作用，同时需要承受自重、设备荷重、炉料冲击力、炉内煤气压力、内衬膨胀作用力、温度应力及环境腐蚀等作用，使用工况复杂。随着对高炉炉壳大型化、长寿命等要求提高，大型高炉炉壳用钢需要进行微合金化成分设计，钢板厚度规格在30～100mm内，且趋于大厚度。对高炉炉壳结构用钢在强度、韧性、加工性能及时效性能方面都提出较高的要求；尤其在关键的高炉壳体拼装过程中，对高炉壳体用钢大厚度钢板的焊接性能提出了更高的要求。为确保高炉炉壳的制造和运行安全，需要充分研究大厚度(100mm厚)BB503钢焊接接头的力学性能强韧性匹配。要求焊接接头的拉伸性能不低于母材，对接接头低温韧性KV2(-20℃)≥47J。焊接热输入量是影响焊接接头强度和低温韧性的关键。为确保高炉壳体用钢BB503焊接接头的强韧性能，合理匹配焊接材料、控制焊接热输入量、优化焊接工艺参数显得尤为重要。专利技术内容本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提出一种100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头强韧性优良的埋弧焊接方法，焊接接头强韧性优良，焊前免预热，使得大厚度钢板焊接接头力学性能优良和焊接效率较高。本专利技术解决以上技术问题的技术方案是：一种100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头埋弧焊接方法，其特征在于：㈠高炉壳体用BB503钢板，抗拉强度为500～600MPa，屈服强度为330～400MPa，延伸率为A≥24％，-20℃低温冲击功≥200J；㈡焊丝采用与高炉壳体用BB503钢板相匹配的焊接材料；㈢坡口型式为对称K型坡口；㈣埋弧焊接工艺参数：焊前免预热，并对埋弧焊剂进行(200～350)℃×2h处理，焊接电流400～750A，焊接电压26～40V，焊接速度30～45cm/min，焊接热输入量15～60kJ/cm；对厚度为100mm+100mm组合钢板对接接头采用多层多道埋弧焊焊接，其焊缝层间温度控制在≤200℃。本专利技术进一步限定的技术方案是：选用匹配的焊丝，焊丝直径Φ3～6mm，焊丝抗拉强度≥540Mpa。焊剂为880M，埋弧焊丝配880M焊剂熔敷金属的力学性能为：抗拉强度≥540MPa，屈服强度≥350MPa，延伸率A≥30％，-20℃冲击功KV2≥47J，焊缝组织以细小的铁素体为主。焊丝化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.20％，Mn：0.6～1.8％，Si：0.30～0.90％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：0.02～0.20％，Cu：≤0.35％，余量为Fe及不可避免杂质。K型坡口的正面坡口和反面坡口斜边角度为45°～55°，坡口装配间隙为2～6mm。本专利技术所述100mm厚高炉壳体用BB503钢板的埋弧焊接方法，焊接接头部位的力学性能为：抗拉强度Rm≥530MPa，接头侧弯d＝3a时180°合格，钢板厚度1/4和1/2处的焊缝、熔合线及线外1mm、2mm、5mm处KV2(-20℃)≥90J，焊接接头拉伸试验断裂位置为母材。本专利技术100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头强韧性优良的焊接工艺方案制定理由如下：⑴焊接材料：针对所述钢，在选用焊接材料时，考虑焊缝金属强度和-20℃冲击韧性与母材相匹配，选用埋弧焊丝抗拉强度Rm≥600MPa，所用焊丝化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.20％，Mn：0.6～1.8％，Si：0.30～0.90％，S：≤0.03％，P：≤0.03％，Ti：0.02～0.20％，Cu：≤0.35％，余量为Fe及不可避免杂质。配烧结剂880M作为焊接材料，形成的焊缝金属纯净度较高，且焊缝组织以细小的铁素体为主，强韧性兼备；埋弧焊丝配880M焊剂熔敷金属的力学性能：抗拉强度≥540MPa，屈服强度≥350MPa，延伸率A≥24％，-20℃冲击功KV2≥47J。⑵焊接热输入量：焊接热输入量影响焊接热循环过程，对焊接接头的焊缝金属和热影响区的组织和力学性能带来影响。本专利技术研究了不同焊接热输入量对100mm厚BB503钢板埋弧焊对接接头力学性能的影响，分别对焊接接头焊缝金属的拉伸性能、焊接接头各部位-20℃夏比V型缺口冲击功。结果表明，焊接热输入量在15～60kJ/cm条件下，100mm厚高炉壳体用BB503钢板强韧性优良的埋弧焊焊接接头力学性能：抗拉强度Rm≥530MPa，延伸率A≥30％，-20℃冲击功KV2≥90J，接头侧弯d＝3a时180°合格。本专利技术的有益效果是：⑴本专利技术满足焊接接头强韧性优良的100mm厚高炉壳体用BB503钢板的埋弧焊接方法，采用合适的焊接材料和焊接工艺能够保证焊接接头强度不低于母材和-20℃冲击韧性高于47J的标准要求，焊接接头具有优良的强韧性匹配。⑵本专利技术实现了大型化高炉壳体用BB503钢板对接接头埋弧焊制造过程焊前免预热，在实施过程中，可以达到焊接接头力学性能优良和兼顾提高焊接效率的效果，实用性强，适用于大型化高炉壳体改造工程推广应用。附图说明图1为本专利技术焊接工艺K型坡口型式。具体实施方式一种100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头强韧性优良的埋弧焊接方法，正火态交货的100mm厚高炉壳体用强韧性优良的BB503钢板，焊接试板组合为100mm+100mm，试板尺寸为900mm(长)×200mm(宽)×100mm(厚)，完成埋弧焊焊接。实施例1、2、3钢板母材的性能如表1所示。表1母材性能实施例Rp0.2/MPaRm/MPaA/％(-20℃)KV2/J实施例136556330272,261,285实施例236854933244,212,231实施例334453132265,241,256与焊丝匹配的焊剂为880M，相应的埋弧焊熔敷金属的力学性能：抗拉强度≥540MPa，屈服强度≥350MPa，延伸率A≥24％，-20℃冲击功KV2≥47J。焊缝组织以细小的铁素体为主。实施例1、2、3采用焊丝成分和规格如表2所示。表2焊丝直径、成分实施例直径/mmCSiMnPSCuTi实施例13.20.070.301.600.0100.0050.250.14实施例24.00.100.391.300.0090.0100.300.17实施例35.00.150.551.100.0100.0070.250.09埋弧焊坡口采用对称K型坡口，正、反面坡口角度相同，焊剂烘焙工艺为(200～350)℃×2h；焊前免预热，对厚度为100mm+100mm组合钢板对接接头采用多层多道埋弧焊焊接，焊接热输入量15～60kJ/cm，焊缝层间温度控制在≤200℃。实施例1、2、3焊接工艺参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头埋弧焊接方法，其特征在于：㈠高炉壳体用BB503钢板抗拉强度为500～600MPa，屈服强度为330～400MPa，延伸率A≥24%，‑20℃低温冲击功≥200J；㈡焊丝采用与高炉壳体用BB503钢板相匹配的焊接材料；㈢坡口型式为对称K型坡口；㈣埋弧焊接工艺参数：焊前免预热，并对埋弧焊剂进行（200~350）℃×2h处理，焊接电流400～750A，焊接电压26～40V，焊接速度30～45cm/min，焊接热输入量15～60kJ/cm；对厚度为100mm+100mm组合钢板对接接头采用多层多道埋弧焊焊接，其焊缝层间温度控制在≤200℃。

【技术特征摘要】
1.一种100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头埋弧焊接方法，其特征在于：㈠高炉壳体用BB503钢板抗拉强度为500～600MPa，屈服强度为330～400MPa，延伸率A≥24%，-20℃低温冲击功≥200J；㈡焊丝采用与高炉壳体用BB503钢板相匹配的焊接材料；㈢坡口型式为对称K型坡口；㈣埋弧焊接工艺参数：焊前免预热，并对埋弧焊剂进行（200~350）℃×2h处理，焊接电流400～750A，焊接电压26～40V，焊接速度30～45cm/min，焊接热输入量15～60kJ/cm；对厚度为100mm+100mm组合钢板对接接头采用多层多道埋弧焊焊接，其焊缝层间温度控制在≤200℃。2.如权利要求1所述的100mm厚高炉壳体用BB503钢板焊接接头的埋弧焊接方法，其特征在于：焊丝化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.20%，Mn：0.6～1.8%，Si：0.30～0.90%，S：≤0.03%，P：≤0.03%，Ti：0.02～0.20%，Cu：≤0.35%，余量为Fe及不可避免杂质。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恒坤，崔强，邓伟，陈林恒，车马俊，汪晶洁，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32