氧枪喷头空气炉中钎焊技术的研究

摘要

氧枪喷头是转炉炼钢工艺中非常重要的供氧工具，它在距钢水液面约1400mm处工作，正常吹炼时，氧气流以2马赫左右的速度从喷嘴喷出并吹入钢液中，其底面要承受高于2000℃的高温辐射。在倾钢后氧枪喷头伸入渣液中改为吹氮气，进行溅渣护炉。所以氧枪失效的主要形式是熔蚀、侵蚀、变形和渗漏，尤其采用高压水冷却时，使用中绝不允许焊缝渗漏、开裂，对安全性要求极高。因此正确的选定氧枪喷头的母材材质及成型工艺，合理的选择钎焊方法，科学的选择钎焊钎料、研制适合的改性钎剂，制订工艺方法及确定工艺参数是钎焊成功的关键，对于提高冶炼水平具有十分重大的现实意义。
　　 经综合考虑分析，本文采用空气炉中钎焊技术钎焊氧枪喷头。在钎料选择方面，选用银基钎料(BAg45CuZn)和(BAg50CuZnCd)。在钎剂使用方面，通过分析与实验，在国内钎剂的基础上设计和配制了空气炉中钎焊用膏状银钎剂即改性钎剂。通过实验测定了改性钎剂的熔点、润湿铺展性及其化学成分，利用光学金相显微镜、X射线衍射、电镜等手段，对改性钎剂作用下的钎缝的微观组织进行了分析。研究结果表明改性钎剂具有保存性好、水解复用性好的共性特点，更具有涂挂性好，熔点低，气密性好，润湿和铺展性强的优良性能，在改性钎剂的作用下的钎缝组织致密，接头的力学性能得到了保证。
　　 在钎焊工艺参数选择方面，试验结果表明：使用BAg45CuZn钎料炉内空气钎焊时，采取熔点以下预等温措施，钎焊温度以820℃、保温时间以10min、间隙为0.1mm，并采用随炉冷却时较为理想。另外壁厚对焊缝组织和性能也有一定的影响：加热温度一定，保温时间与壁厚的平方成正比；当壁厚一定，保温时间与加热温度成反比。
　　 使用改性钎剂，以及较为合理的工艺参数钎焊氧枪喷头，并对其进行测试。测试结果表明：其焊缝致密，冶金作用良好；产品的一次交验合格率达到了90％，产品使用寿命平均为513炉，与同期进口的德国氧枪喷头的使用寿命538炉接近。