真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法，將清理后的板坯水平組合對(duì)齊，整體水平吊運(yùn)至工作臺(tái)車上，將工作臺(tái)車移至電子束焊機(jī)真空室內(nèi)，電子束與組合坯接觸面在同一水平面上，與板坯垂直方向呈2～4°夾角，焊接起始點(diǎn)位于待焊接邊的相鄰側(cè)邊邊部10mm，將真空室抽深真空至氣壓≤3×10-3Pa，通過旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)90度或180度，依次將組合坯接觸面的四周一次性焊接完成，保證焊縫均勻且熔深大于50mm，使組合坯之間的復(fù)合界面處于深真空狀態(tài)，將焊接完成后的復(fù)合板坯進(jìn)行加熱、軋制、探傷及熱處理最終生產(chǎn)出特厚鋼板。實(shí)現(xiàn)了復(fù)合板坯的深真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)，提高了焊接效率和焊接成功率，大大提高了復(fù)合坯的復(fù)合軋制成材率。
【專利說明】
真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及特厚鋼板的生產(chǎn)，特別涉及真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，大單重(> 20t)、特厚(> 200mm)鋼板在高端裝備制造、海洋平臺(tái)、鉆井平臺(tái)、建筑結(jié)構(gòu)、大型艦載機(jī)跑道等用鋼領(lǐng)域均有著越來越多的需求和廣泛的應(yīng)用。目前，特厚板的生產(chǎn)方法主要有模鑄法和電渣重熔法。其中，模鑄鋼錠直接乳制特厚板工藝生產(chǎn)效率低，成本高，周期長(zhǎng)，成材率低，而且生產(chǎn)工序復(fù)雜，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展的需要，主要用于批量不大的特殊鋼、沸騰鋼、合金鋼特厚板的生產(chǎn)；而電渣重熔工藝由于受生產(chǎn)能力限制且生產(chǎn)成本較高，僅適用生產(chǎn)軍工等高檔品種。采用真空復(fù)合板坯乳制特厚板新技術(shù)以常規(guī)厚板連鑄坯為原料，不僅解決了由于連鑄板坯厚度限制無法乳制特厚板的原料問題，而且克服了上述兩種工藝的不足，在保證成材率的同時(shí)，大幅提高了年產(chǎn)量，必將是未來特厚特寬板生產(chǎn)的趨勢(shì)。
[0003]真空復(fù)合乳制特厚板工藝過程，核心關(guān)鍵問題是如何利用連鑄坯生產(chǎn)出符合乳制條件的特厚復(fù)合板坯，并高效率、低成本生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)特厚板。
[0004]目前，先進(jìn)的復(fù)合板坯生產(chǎn)工藝即是真空電子束焊接生產(chǎn)方法。由于復(fù)合板坯屬于大型焊接件，較為成熟的真空電子束焊接方式是立式焊接方式，此方式主要是考慮到電子束焊接過程中熔化的金屬液能充分填充至焊縫內(nèi)，不會(huì)流淌至焊縫外。以復(fù)合板坯焊接生產(chǎn)為例，即組合好的復(fù)合板坯以立式方式裝卡夾緊后進(jìn)入真空室，抽真空后進(jìn)行復(fù)合坯相鄰兩邊的復(fù)合焊接；待相鄰兩邊焊接完成后，真空室破空將復(fù)合坯移出真空室，進(jìn)行翻轉(zhuǎn)180度，重新立式裝卡再次進(jìn)入真空室，二次抽真空后進(jìn)行其余相鄰兩邊的焊接。真空電子束立式焊接方式相當(dāng)于一組復(fù)合坯需要反復(fù)進(jìn)入兩次真空室完成焊接，其焊接連續(xù)性差，焊接效率非常低，且夾固構(gòu)件困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、高成材率和高質(zhì)量的生產(chǎn)特厚復(fù)合板坯及特厚鋼板，徹底解決了特厚板厚度受限的問題，其工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約能耗。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法，將去除表面氧化層的待復(fù)合板坯用工業(yè)酒精擦拭清洗加工面，并用干凈壓縮空氣進(jìn)行表面吹掃，由翻坯及對(duì)齊裝置將待復(fù)合板坯水平組合對(duì)齊，將組合板坯整體水平吊運(yùn)至工作臺(tái)車上，使其固定在工作臺(tái)的中心位置，將工作臺(tái)車移至電子束焊機(jī)真空室內(nèi)，電子槍的電子束方向與組合坯接觸面在同一水平面上，與板坯垂直方向呈2?4°夾角，焊接起始點(diǎn)位于待焊接邊的相鄰側(cè)邊邊部10mm，將真空室抽深真空至氣壓< 3 X 13Pa,通過旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)90度或180度，依次將組合坯接觸面的四周一次性焊接完成，保證焊縫均勻且熔深大于50mm，使組合坯之間的復(fù)合界面處于深真空狀態(tài)，將焊接完成后的復(fù)合板坯進(jìn)行加熱、乳制、探傷及熱處理最終生產(chǎn)出特厚鋼板。
[0008]所述的復(fù)合板坯加熱過程中復(fù)合板坯在加熱爐內(nèi)700°C保溫7?8h，700?1240°C間加熱升溫7?8h，并在1200±20°C間均熱保溫6?8h，保證在爐總時(shí)間彡24h。
[0009]所述的復(fù)合板坯乳制過程中控制乳制溫度為900?IlOOcC，橫乳道次采用15?20mm小壓下量慢速乳制，縱乳道次采用道次壓下量40?45mm的大壓下量慢速乳制，控制乳速 0.8 ?1.5m/s0
[0010]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0011]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了復(fù)合板坯的深真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)，焊接起始點(diǎn)位于待焊接邊的相鄰側(cè)邊上，起始點(diǎn)處被焊接兩次，這樣更好的保證了組合板坯的角部密封，提高了焊接效率和焊接成功率，大大提高了復(fù)合坯的復(fù)合乳制成材率。本發(fā)明可穩(wěn)定生產(chǎn)出厚度大于200mm以上的特厚復(fù)合鋼板，成品探傷及力學(xué)性能檢驗(yàn)完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:
[0013]實(shí)例一:以單塊鑄坯規(guī)格為4070 X 2100 X 300mm(長(zhǎng)X寬X厚)的AGMJ45高碳鋼為原料，進(jìn)行600_厚雙層復(fù)合板坯及最終鋼板成品規(guī)格9100X2100X260_的生產(chǎn)。
[0014](I)板坯表面清理:將待復(fù)合板坯原料的上表面及四周側(cè)面全部由銑床進(jìn)行銑削加工以去除其表面氧化層，并保證兩塊板坯銑后尺寸偏差必須< 2mm。銑后的板坯加工面用工業(yè)酒精擦拭清洗并用干凈壓縮空氣吹掃。
[0015](2)組坯:將其中一塊加工后的板坯吊運(yùn)至翻坯裝置上進(jìn)行翻坯操作使其加工面向下；將板坯依次吊運(yùn)至對(duì)齊裝置上，保證翻轉(zhuǎn)后的那塊板坯置于最上層，由對(duì)齊裝置將待復(fù)合板坯組合對(duì)齊。
[0016](3)深真空電子束水平復(fù)合焊接:將組合對(duì)齊后的板坯整體水平吊運(yùn)至真空室的圓形工作臺(tái)車上，并定位于工作臺(tái)的中心位置。然后將工作臺(tái)車移至真空室內(nèi)，電子束與組合坯接觸面在同一水平面上，與板坯垂直方向呈2?4°夾角，焊接起始點(diǎn)位于待焊接邊的相鄰側(cè)邊邊部10mm，將真空室抽真空至氣壓< 3X10 3Pa0首先，為防止高碳鋼焊接過程產(chǎn)生熱應(yīng)力變形，對(duì)組合后的高碳鋼板坯復(fù)合界面四周焊縫進(jìn)行小電流的真空電子束點(diǎn)焊操作，即在焊縫上每隔300mm進(jìn)行長(zhǎng)度為150mm的點(diǎn)焊操作，其焊接電流200mA，焊接速度10mm/so點(diǎn)焊完成后進(jìn)行連續(xù)焊接，采用“對(duì)焊”的焊接方式，即焊接完成一邊后，將板坯水平旋轉(zhuǎn)180°進(jìn)行對(duì)稱另一邊的焊接，最終將復(fù)合界面四周全部水平焊接完成；連續(xù)焊接的焊接電流350mA，焊接速度8mm/s，恪深50mmo
[0017](4)復(fù)合板坯加熱:將焊接完成后的復(fù)合板坯吊送至室式加熱爐內(nèi)在< 700°C裝爐保溫7h，然后在700?1240°C間加熱升溫8h，并在1200±20°C間均熱保溫6h。
[0018](5)復(fù)合板坯乳制和熱處理:將加熱后的復(fù)合板坯運(yùn)送至乳機(jī)進(jìn)行乳制，乳制前為防止乳制過程鋼板變形上翹，先將輥道間下噴水打開對(duì)復(fù)合坯進(jìn)行適當(dāng)冷卻；乳制過程控制乳制溫度為900?1050°C，橫乳道次采用15mm小壓下量慢速乳制，縱乳道次采用道次壓下量40mm的大壓下量慢速乳制，控制乳速0.8?1.3m/s ;乳制完成后的復(fù)合鋼板下線后直接與熱鋼板堆垛緩冷48h ;然后進(jìn)行相應(yīng)的探傷檢驗(yàn)及熱處理。至此，生產(chǎn)出合格的特厚復(fù)合鋼板。
[0019]實(shí)例二:以單塊鑄坯規(guī)格為3840 X 2180 X 300mm (長(zhǎng)X寬X厚)的Q345B鋼為原料，進(jìn)行900mm厚三層復(fù)合板坯及最終鋼板成品規(guī)格3450 X 2410 X 440mm的生產(chǎn)。
[0020](I)板坯表面清理:將待復(fù)合板坯原料的上表面及四周側(cè)面全部由銑床進(jìn)行銑削加工以去除其表面氧化層，中間層板坯兩表面需全部進(jìn)行銑削加工，并保證相鄰兩塊板坯銑后尺寸偏差必須< 2_。銑后的板坯加工面用工業(yè)酒精擦拭清洗并用干凈壓縮空氣吹掃。
[0021](2)組坯:將其中一塊加工后的板坯吊運(yùn)至翻坯裝置上進(jìn)行翻坯操作使其加工面向下；將板坯依次吊運(yùn)至對(duì)齊裝置上，保證翻轉(zhuǎn)后的那塊板坯置于最上層，由對(duì)齊裝置將待復(fù)合板坯組合對(duì)齊。
[0022](3)真空電子束焊接:將組合對(duì)齊后的板坯整體水平吊運(yùn)至真空室的圓形工作臺(tái)車上，并定位于工作臺(tái)的中心位置。然后將工作臺(tái)車移至真空室內(nèi)，電子束與組合坯接觸面在同一水平面上，與板坯垂直方向呈2?4°夾角，焊接起始點(diǎn)位于待焊接邊的相鄰側(cè)邊邊部10mm，將真空室抽真空至氣壓< 3X 10 3Pa0采用“對(duì)焊”的焊接方式直接對(duì)組合板坯的復(fù)合界面四周進(jìn)行水平連續(xù)焊接。連續(xù)焊接的焊接電流400mA，焊接速度6mm/s，熔深60mm。
[0023](4)復(fù)合板坯加熱:將焊接完成后的復(fù)合板坯吊送至室式加熱爐內(nèi)在700°C裝爐保溫7h，然后在700?1240°C間加熱升溫8h，并在1200±20°C間均熱保溫7h。
[0024](5)復(fù)合板坯乳制和熱處理:將加熱后的復(fù)合板坯運(yùn)送至乳機(jī)進(jìn)行乳制，控制乳制溫度為900?1050°C，橫乳道次采用20mm小壓下量慢速乳制，縱乳道次采用道次壓下量45mm的大壓下量慢速乳制，控制乳速0.8?1.5m/s ;乳制完成后的復(fù)合鋼板下線后直接與熱鋼板堆垛緩冷48h ;然后進(jìn)行相應(yīng)的探傷檢驗(yàn)及熱處理。至此，生產(chǎn)出合格的特厚復(fù)合鋼板。復(fù)合鋼板成品探傷及力學(xué)性能檢驗(yàn)完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。該方法生產(chǎn)的特厚復(fù)合鋼板的復(fù)合界面結(jié)合良好，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0025]上面所述僅是本發(fā)明的基本原理，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是依據(jù)本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行等同變化和修飾，均在本專利技術(shù)保護(hù)方案的范疇之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法，其特征在于，將去除表面氧化層的待復(fù)合板坯用工業(yè)酒精擦拭清洗加工面，并用干凈壓縮空氣進(jìn)行表面吹掃，由翻坯及對(duì)齊裝置將待復(fù)合板坯水平組合對(duì)齊，將組合板坯整體水平吊運(yùn)至工作臺(tái)車上，使其固定在工作臺(tái)的中心位置，將工作臺(tái)車移至電子束焊機(jī)真空室內(nèi)，電子槍的電子束方向與組合坯接觸面在同一水平面上，與板坯垂直方向呈2?4°夾角，焊接起始點(diǎn)位于待焊接邊的相鄰側(cè)邊邊部10mm，將真空室抽深真空至氣壓< 3 X 13Pa,通過旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)90度或180度，依次將組合坯接觸面的四周一次性焊接完成，保證焊縫均勻且熔深大于50mm，使組合坯之間的復(fù)合界面處于深真空狀態(tài)，將焊接完成后的復(fù)合板坯進(jìn)行加熱、乳制、探傷及熱處理最終生產(chǎn)出特厚鋼板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法，其特征在于，所述的復(fù)合板坯加熱過程中復(fù)合板坯在加熱爐內(nèi)700°C保溫7?8h，700?1240°C間加熱升溫7?8h，并在1200±20°C間均熱保溫6?8h，保證在爐總時(shí)間彡24h。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空電子束水平復(fù)合焊接生產(chǎn)特厚板的方法，其特征在于，所述的復(fù)合板坯乳制過程中控制乳制溫度為900?IlOOcC，橫乳道次采用15?20mm小壓下量慢速乳制，縱乳道次采用道次壓下量40?45mm的大壓下量慢速乳制，控制乳速0.8?.1.5m/sο
【文檔編號(hào)】B23K15/06GK105855685SQ201510033850
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日
【發(fā)明人】于海岐, 李超, 費(fèi)鵬, 趙雷, 殷東明, 龍山
【申請(qǐng)人】鞍鋼股份有限公司