专利名称：一种真空复合轧制特厚板的方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种真空复合轧制特厚板的方法。
背景技术：
在钢板生产中，特厚板在重型机械、锅炉、核电、船舶制造、海洋平台、桥梁、机场等 方面有着非常广泛的应用。传统的制造特厚板方法主要有模型铸造法和电渣重熔制造法， 其中模铸法生产工艺效率低，成材率低，一般在75%左右。另外，钢坯的化学成分和物理性 质不均匀，坯料心部的缺陷难以消除。电渣重熔法生产效率低，能源消耗大，生产成本高。真 空复合轧制法是利用常见的连铸坯为原料，首先将两块或多块连铸坯的切割为定尺，然后 将待复合表面通过龙门铣床机械清理干净，将坯料叠合在一起或并排立放在一起，在真空 室内对复合面四周进行真空电子束焊接，焊接深度为50 100mm，然后将焊接完成的坯料 送入加热炉加热，最后进行轧制，得到特厚板。在大量的实验中发现，在一些通过真空复合 轧制法制备的坯料的心部(即复合界面处)发现有细小的夹杂物出现，在夹杂物密集的位 置，Z向力学性能急剧恶化。此外，发现界面夹杂物的成分主要为氧化铝，氧化硅，氧化锰和 氧化铁等氧化物。 在真空复合轧制生产过程中，由于机械加工的表面平整度有限，以及在吊装和焊 接过程中坯料的变形，使得两块坯料的接合面极可能形成闭合区域或半闭合区域，这些区 域内的空气很难被真空泵组排除，因而在后续的焊接过程中将空气封在复合界面处，在加 热过程中将会在复合界面处即复合板心部形成氧化夹杂物，而且这些氧化物主要是由于低 真空下的大量氧原子的选择性氧化机制形成。
发明内容
针对现有技术中为防止真空复合轧制特厚板心部夹杂物的产生，本发明提供一种 真空复合轧制特厚板的方法，采用双板重合，在真空条件下热压的工艺方法，以达到防止生 产特厚板过程中特厚板心部产生夹杂物的目的。
本发明的方法按以下步骤进行 步骤1、分别将两块具有相等长、宽的连铸坯的待复合面加工至全部露出新鲜金属 表面，设置两个坯料在水平方向待复合面相对，完全重合的叠在一起，通过机械升降装置使 叠在上面的坯料缓慢升起^ lmm距离，升起速度(1 60)mm/min ; 步骤2、将两个坯料置于真空条件下，要求真空度《1 X 10—2Pa，再将两个坯料紧密 贴合在一起，对两个坯料接合面的四周进行真空电子束焊接，焊接电压(60 150)kV，电流 (50 200) mA，焊接速度(100 500)mm/min，熔深(50 100) mm ; 步骤3、将焊接完成的坯料加热至(1000 1300) 。C保温(1 2)h，进行轧制，获得 厚度超过100mm的特厚板。 上述方法中，当设置两个坯料距离^ lmm时，采用机械升降装置进行升降两个坯 料，所述的机械升降装置包括两块支撑板、四个支撑杆、一个电机和支架，支架为矩形，四个
3支撑杆安装在矩形支架的四个顶点上，其中相邻两个支撑杆的上端安装一块支撑板，另外 两个支撑杆的上端安装另外一块支撑板，两块支撑板相平行，电机主轴与支撑杆连接；
预先在上层坯料的两个相对的侧面焊接支撑板，两块支撑板的长宽厚要一致，在
两侧连铸坯的焊接位置也要保持一致，通过电机驱动的机械升降装置的四个支撑杆将支撑
板升起，使上层坯料的待复合面与下层坯料的待复合面之间的距离^ lmm，四个支撑杆的上 升速度要一致；当真空度《1X10—乍a时，通过电机驱动的机械升降装置使上层坯料下降， 将上层坯料的待复合面贴合到下层坯料的待复合面上，其中机械升降装置使上层坯料下降 时，通过电机驱动各支撑杆以相同的速度下降。 本发明的优点本发明的特厚板复合面内无夹杂物，通过将坯料的待复合面在抽 真空前预先设置间距，避免了部分空气在焊接前被封存在待复合面内，防止了复合面上发 生氧化的现象；同时通过移动坯料使两个复合面贴合过程中，保持两个待复合面处于平行 状态，避免端部不整齐影响电子束焊接。本发明的方法简单，操作方便，效果明显，具有良好 的应用前景。
图1是本发明坯料采用机械升降装置进行轧制特厚板主视图；
图2是本发明坯料采用机械升降装置进行轧制特厚板侧视图； 图3是本发明运用机械升降装置最终得到的特厚板复合界面微观组织，电子束焊 接时真空度为1X10—2Pa; 图4为本发明未运用机械升降装置得到的特厚板复合界面微观组织，电子束焊接 时真空度为1X10—2Pa; 图5为本发明运用机械升降装置得到的特厚板复合界面微观组织，电子束焊接时 真空度为1X10—中a; 图中l支撑板、2支撑杆、3电机、4坯料、5支架。
具体实施例方式
本发明实施例中采用的坯料厚度为270mm ;
本发明实施例中制备的特厚板厚度为100mm;
本发明实施例中采用的坯料升降装置为电机驱动； 本发明实施例中真空电子束焊接的工艺参数为电压150kV，电流200mA，焊接速 度200mm/min。 本发明实施例中采用的轧制工艺参数为压縮比5. 4，轧制温度为900 1200°C ;
本发明实施例中采用的待复合面加工设备为龙门铣床。
本发明实施例中采用的加热炉为电阻加热炉。
实施例1 本发明一种真空复合轧制特厚板的方法结合实施例及附图加以说明。
本发明的方法按以下步骤进行 步骤1、选取两个连铸还还料材质为Q235B，尺寸为270mmX2100mmX2400mm，在其 中一个坯料的两个侧面分别焊接两个支撑板，支撑板材质为Q235。采用龙门铣床将两个坯
4料的待复合面加工至露出金属表面，将两块坯料的复合面相对叠合在台车上，其中焊接有 支撑板的坯料作为上层坯料、采用机械升降装置进行升降两个坯料，升起速度lmm/min，升 起高度=lmm ; 所述的机械升降装置如图1和2所示包括两块支撑板、四个支撑杆、一个电机和支 架，支架为矩形，四个支撑杆安装在矩形支架的四个顶点上，其中相邻两个支撑杆的上端安 装一块支撑板，另外两个支撑杆的上端安装另外一块支撑板，两块支撑板相平行，电机主轴 与支撑杆连接； 步骤2、运用机械升降装置将上层坯料升起，然后开始抽真空，抽真空度= 1 X 10—2Pa时，利用坯料升降机构将叠合的两块坯料的上层坯料降下，使两块坯料重新叠合 在一起，对坯料接合面四周进行电子束焊接，焊接电压60kV，电流50mA，焊接速度100mm/ min，熔深50mm ; 步骤3、将焊接完成的坯料送入加热炉中在1200 °C加热2小时，然后进 行轧制，轧制工艺参数为压縮比5.4，轧制温度为900 120(TC，最终得到尺寸为 100mmX2500mmX 10000mm的特厚板，该特厚复合板的复合界面处的微观组织如图3所示， 从图中可以看出无夹杂物出现，说明该方法消除了特厚板心部的夹杂物。
采用相同材质、尺寸的连铸坯坯料进行对比1#试验，抽真空前不采用液压升降机 构将上层坯料升起，其他步骤与上述步骤相同，得到尺寸为100mmX2500mmX2400mm的对 比1#特厚板。复合界面处的微观组织如图4所示，从图中可以看出复合界面存在一定量的 夹杂物，这也说明复合界面存在未抽净的残余空气，这些空气对复合界面产生了氧化。
采用相同材质、尺寸的连铸坯坯料进行对比2#试验，抽真空度《1X10—中a 时，将上层坯料与下层坯料贴合，其他步骤与上述第一个试验相同，得到尺寸为 100mmX2500mmX2400mm的对比2#特厚板。复合界面处的微观组织如图5所示，从图中可 以看出复合界面存在夹杂物，这也说明当真空度降低后，复合界面发生了氧化，出现细小夹 杂物。 实施例2 步骤1、两个连铸还还料材质为Q235B，尺寸为270mmX2100mmX2400mm，在其中一 个坯料的两个侧面分别焊接两个支撑板，支撑板材质为Q235。采用龙门铣床将两个坯料的 待复合面加工至露出金属表面，将两块坯料的复合面相对叠合在台车上，其中焊接有支撑 板的坯料作为上层坯料、采用机械升降装置进行升降两个坯料，升起速度30mm/min，升起高 度=1. 5mm ; 步骤2、运用机械升降装置将上层坯料升起，然后开始抽真空，抽真空度= 0. 5X 10—2Pa时，利用坯料升降机构将叠合的两块坯料的上层坯料降下，使两块坯料重新 叠合在一起，对坯料接合面四周进行电子束焊接，焊接电压80kV，电流100mA，焊接速度 300mm/min，熔深80mm ; 步骤3、将焊接完成的坯料送入加热炉中在120(TC加热1.5小时，然后进 行轧制，轧制工艺参数为压縮比5.4，轧制温度为900 120(TC，最终得到尺寸为 100mmX2500mmX 10000mm的特厚板。该特厚复合板的复合界面处的微观组织如图3所示，
从图中可以看出无夹杂物出现，说明该方法消除了特厚板心部的夹杂物。
实施例3
步骤1、两个连铸还还料材质为Q235B，尺寸为270mmX2100mmX2400mm，在其中一 个坯料的两个侧面分别焊接两个支撑板，支撑板材质为Q235。采用龙门铣床将两个坯料的 待复合面加工至露出金属表面，将两块坯料的复合面相对叠合在台车上，其中焊接有支撑 板的坯料作为上层坯料、采用机械升降装置进行升降两个坯料，升起速度60mm/min，升起高 度=2mm ; 步骤2、运用机械升降装置将上层坯料升起，然后开始抽真空，抽真空度= 0. 75X10—2Pa时，利用坯料升降机构将叠合的两块坯料的上层坯料降下，使两块坯料重新 叠合在一起，对坯料接合面四周进行电子束焊接，焊接电压150kV，电流200mA，焊接速度 500mm/min，熔深100mm ; 步骤3、将焊接完成的坯料送入加热炉中在1300 °C加热2小时，然后进 行轧制，轧制工艺参数为压縮比5.4，轧制温度为900 120(TC，最终得到尺寸为 100mmX2500mmX 10000mm的特厚板。该特厚复合板的复合界面处的微观组织如图3所示， 从图中可以看出无夹杂物出现，说明该方法消除了特厚板心部的夹杂物。
权利要求
一种真空复合轧制特厚板的方法，其特征在于方法按以下步骤进行步骤1、分别将两块具有相等长、宽的连铸坯的待复合面加工至全部露出新鲜金属表面，设置两个坯料在水平方向待复合面相对，完全重合的叠在一起，通过机械升降装置使叠在上面的坯料缓慢升起≥1mm距离，升起速度(1～60)mm/min；步骤2、将两个坯料置于真空条件下，要求真空度≤1×10-2Pa，再将两个坯料紧密贴合在一起，对两个坯料接合面的四周进行真空电子束焊接，焊接电压(60～150)kV，电流(50～200)mA，焊接速度(100～500)mm/min，熔深(50～100)mm；步骤3、将焊接完成的坯料加热至(1000～1300)℃保温(1～2)h，进行轧制，获得厚度超过100mm的特厚板。
2. 根据权利要求1所述真空复合轧制特厚板的方法，其特征在于所述的机械升降装置 包括两块支撑板、四个支撑杆、一个电机和支架，支架为矩形，四个支撑杆安装在矩形支架 的四个顶点上，其中相邻两个支撑杆的上端安装一块支撑板，另外两个支撑杆的上端安装 另外一块支撑板，两块支撑板相平行，电机主轴与支撑杆连接。
全文摘要
一种真空复合轧制特厚板的方法，属于冶金技术领域。按以下步骤进行1、将坯料在水平方向待复合面相对，完全重合的叠在一起，通过机械升降装置升起坯料；2、在真空条件下对两个坯料接合面的四周进行真空电子束焊接；3、将焊接的坯料进行轧制。本发明的优点本发明的特厚板复合面内无夹杂物，通过将坯料的待复合面在抽真空前预先设置间距，避免了部分空气在焊接前被封存在待复合面内，防止了复合面上发生氧化的现象；同时通过移动坯料使两个复合面贴合过程中，保持两个待复合面处于平行状态，避免端部不整齐影响电子束焊接。本发明的方法简单，操作方便，效果明显，具有良好的应用前景。
文档编号B23K15/06GK101773931SQ20091024887
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者吴庆林, 王国栋, 王黎筠, 谢广明, 骆宗安 申请人:东北大学