一种用于真空电子束封焊钛钢复合坯的组坯方法与流程

本发明属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种定位装置，特别地，还涉及一种钛钢复合坯。

背景技术：

钛钢复合板具有钛复层优良的耐腐蚀性能，又具有基层结构钢的强度和塑性，并且与钛板相比，其经济成本大幅度下降，因此成为了耐腐蚀环境设备制造的理想材料。作为生产钛钢复合板的基础，钛钢复合板中复合坯的制备，受到人们的广泛关注。目前，常用的组坯方式是将钛板置于由两块碳钢板和一定厚度的钢框组成的空心复合坯中，然后再采用真空电子束焊接技术进行封焊组坯。其中，在钛钢复合板的制备中，钛板的材料成本占产品总成本的80％左右。因此，在生产过程中，钛材的利用率直接影响到钛钢复合板的成本核算。但目前的封焊组坯形式，往往在轧制复合后，双边需要进行大量裁剪才能实现分板并获得规则形状的钛钢复合板，钛材损耗量较大，极大的提高了钛钢复合板的材料成本。

技术实现要素：

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前的封焊组坯形式，钛钢复合坯中的钛板在吊运过程中发生错位移动，同时由于钛板和钢板这两种材料在加热过程中的膨胀差异，经吊运、辊道移动和转钢时，在轧制复合之前钛板易发生偏向一侧或错位移动。钛板在复合坯心部以不规则位置进行轧制后，在工业产线中，采用横向剪切设备进行复合板头部和尾部裁剪实现分板，由于头部尾部面积较小，在分板时，且裁剪量对钛材产生的损耗较小。在进行纵向裁剪分板时，通常采用双边剪进行，即按照复合板两边向中间裁剪相同宽度的形式同时进行。而且若在进行复合轧制时，钛板以不居中位置轧制，需进行双边大量裁剪才能进行分板并获得规则形状钛钢复合板，钛材损耗量较大，极大的提高了钛钢复合板的材料成本。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种定位装置以及应用此定位装置的钛钢复合坯，该定位装置不仅在吊装组坯和吊装加热过程中对钛板的位置进行了限定，还进一步地在加热后继续对钛板的位置继续保持限定，防止其在轧制复合前发生错位移动，使钛钢复合坯轧制复合后用双边剪进行分板操作的准确率提高，钛材损耗减小，提高了钛钢复合板的成材料，降低了钛钢复合板的成本。

根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，包括上钢板、下钢板、钢框、钛板和定位装置；所述钢框设在所述下钢板的上表面上，所述上钢板设在所述钢框的上表面上；所述钛板设在所述下钢板的上表面上，所述钛板位于所述钢框的内侧，所述钛板与所述钢框间隔开。

所述钛板的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的每一者与所述钢框之间设有所述定位装置。也就是说，所述钛板的前表面与所述钢框之间设有至少两个所述定位装置，所述两个定位装置分别放置于所述前表面在长度方向上靠近两端的位置，所述钛板的后表面与所述钢框之间设有至少两个所述定位装置，所述两个定位装置分别放置于所述后表面在长度方向上靠近两端的位置，所述钛板的左侧面与所述钢框之间设有至少两个所述定位装置，所述两个定位装置分别放置于所述左侧面在长度方向上靠近两端的位置，所述钛板的右侧面与所述钢框之间设有至少两个所述定位装置，所述两个定位装置分别放置于所述右侧面在长度方向上靠近两端的位置。

根据本发明实施例的带来的优点和技术效果，钛钢复合坯中的钛板与钢框之间存在间隔，钛板在吊运过程中会发生错位移动。在对钛钢复合坯加热之后，由于钢框的热膨胀系数大于钛板的热膨胀系数，从而导致钢框与钛板之间的间隔变大，这导致钛板在复合坯心部的活动范围进一步变大。为限定钛板在吊运过程、辊道移动过程和转钢过程中的位置，在钛板的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的每一者与钢框之间设有定位装置，所述定位装置包括第一部分、第二部分、第一销轴、第二销轴和躯干部分，第一部分通过第一销轴相对所述躯干部分可转动地与所述躯干部分相连，第二部分通过第二销轴相对所述躯干部分可转动地与所述躯干部分相连。定位装置的躯干部分垂直放置于所述钢框以及所述钛板的所述前表面、所述后表面、所述左侧面和所述右侧面中的相应的一者之间，并且定位装置的第一部分倚靠在所述钢框上，第二部分倚靠在所述钛板的所述前表面、所述后表面、所述左侧面和所述右侧面中的相应的一者上。在吊运过程、辊道移动过程和转钢过程中，躯干部分限定了钛板的位置，随后当热膨胀发生，钢框与钛板之间的间隔变大，此时，定位装置的第一部分和第二部分在其重力作用下自然向下，从而可以使定位装置的该至少一部分与水平面的夹角变小，进而导致定位装置的该至少一部分在水平方向上的长度增加。从而达到了在这个动态过程中限定钛板位置的目的。

根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述上钢板、所述下钢板和所述钛板中的每一者水平地设置。根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述定位装置包括第一部分、第二部分、第一销轴、第二销轴和躯干部分，所述躯干部分和所述第一部分中的每一者与所述第一销轴配合，所述躯干部分和所述第一部分中的至少一者相对所述第一销轴可转动，以便所述第一部分通过所述第一销轴相对所述躯干部分可转动地与所述躯干部分相连，所述躯干部分和所述第二部分中的每一者与所述第二销轴配合，所述躯干部分和所述第二部分中的至少一者相对所述第二销轴可转动，以便所述第二部分通过所述第二销轴相对所述躯干部分可转动地与所述躯干部分相连，其中所述定位装置的躯干部分垂直放置于所述钢框以及所述钛板的所述前表面、所述后表面、所述左侧面和所述右侧面中的相应的一者之间，所述第一部分倚靠在所述钢框上，所述第二部分倚靠在所述钛板的所述前表面、所述后表面、所述左侧面和所述右侧面中的相应的一者上，所述定位装置的第一部分和第二部分中的至少一者相对水平面能够倾斜地设置。

根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述第一销轴和所述第二销轴水平地设置，所述第一销轴和所述第二销轴平行于所述钛板的所述前表面、所述后表面、所述左侧面和所述右侧面中的相应的一者。

根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述定位装置为平板状。

根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述定位装置的所述躯干部分、所述第一部分和所述第二部分中的每一者包括：

长方体部，所述长方体部具有在其长度方向上相对的第一端面和第二端面；以及第一半圆柱部和第二半圆柱部，所述第一半圆柱部设在所述第一端面上，所述第二半圆柱部设在所述第二端面上。

根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述第一部分为两个，所述躯干部分在所述第一销轴的轴向上夹持在两个所述第一部分之间，所述第二部分为两个，所述躯干部分在所述第二销轴的轴向上夹持在两个所述第二部分之间。

根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述躯干部分、所述第一部分和所述第二部分中的每一者具有在其长度方向上相对的第一端部和第二端部，所述第一销轴穿过所述第一部分的所述第二端部，所述躯干部分的所述第一端部具有孔，所述第一销轴与所述躯干部分的所述第一端部的所述孔配合；所述第二销轴穿过所述第二部分的所述第一端部，所述躯干部分的所述第二端部具有孔，所述第二销轴与所述第二部分的所述第一端部的所述孔配合。根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述躯干部分、所述第一部分和所述第二部分中的每一者的高度为1mm-2mm，所述躯干部分、所述第一部分和所述第二部分中的每一者的宽度为2mm-6mm，所述躯干部分、所述第一部分和所述第二部分中的每一者的宽度和高度之比为3：1。

根据本发明实施例的钛钢复合坯，其中，所述定位装置水平放置时总长度l为：

l＝(α钢×t×l钢-α钛×t×l钛)×0.5+d实-1

其中，t为所述钛钢复合坯的最高加热温度；l钢为所述钛钢复合坯的钢板的在所述躯干部分的长度方向上的室温长度；l钛为所述钛钢复合坯的钛板的在所述躯干部分的长度方向上的室温长度；d实为所述钛钢复合坯的钛板与钢框间在所述躯干部分的长度方向上的室温实际间隙宽度；α钢为钢板的热膨胀系数；α钛为工业纯钛的热膨胀系数。

附图说明

图1是本发明实施例所述的钛钢复合坯在加热前的示意图；

图2是本发明实施例所述的钛钢复合坯在加热后的示意图；

图3是本发明实施例所述定位装置主视图；

图4是本发明实施例所述定位装置俯视图；

附图标记：

上钢板1；下钢板2；钢框3；钛板4；

定位装置5；第一部分51；第二部分52；第一销轴53；第二销轴54；躯干部分55。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的钛钢复合坯包括上钢板1、下钢板2、钢框3、钛板4和定位装置5。钢框3设在下钢板2的上表面上，上钢板1设在钢框3的上表面上。钛板4设在下钢板2的上表面上，钛板4位于钢框3的内侧，钛板4与钢框3间隔开。

钛板4可以为一块钛板，也可以为两块或两块以上的钛板叠放而成。

钛板4的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的每一者与钢框3之间设有定位装置5。也就是说，钛板4的前表面与钢框3之间设有至少两个定位装置5，所述两个定位装置5分别放置于所述前表面在长度方向上靠近两端的位置；钛板4的后表面与钢框3之间设有至少两个定位装置5，所述两个定位装置5分别放置于所述后表面在长度方向上靠近两端的位置；钛板4的左侧面与钢框3之间设有至少两个定位装置5，所述两个定位装置5分别放置于所述左侧面在长度方向上靠近两端的位置；钛板4的右侧面与钢框3之间设有至少两个定位装置5，所述两个定位装置5分别放置于所述右侧面在长度方向上靠近两端的位置。

其中，在钛板4与钢框3之间的间隙内放入定位装置5，在钛板4每条边长度的四分之一和四分之三位置各放置一个定位装置5。

其中，在钛板4每条边长度的四分之一和四分之三位置的定位装置5两侧，间距10～50mm，再各放置一个定位装置5。也就是说，在钛板4每条边上共计放置了六个定位装置5。

定位装置5倚靠在钢框3以及钛板4的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的相应的一者上。换言之，设在钛板4的前表面与钢框3之间的定位装置5倚靠在钢框3和钛板4的前表面上，钛板4的后表面与钢框3之间的定位装置5倚靠在钢框3和钛板4的后表面上，钛板4的左侧面与钢框3之间的定位装置5倚靠在钢框3和钛板4的左侧面上，钛板4的右侧面与钢框3之间的定位装置5倚靠在钢框3和钛板4的右侧面上。

定位装置5的至少一部分相对水平面能够倾斜地设置。定位装置5的至少一部分相对水平面能够倾斜地设置是指：在对钛钢复合坯进行加热前，定位装置5的至少一部分相对水平面倾斜地设置。

在对钛钢复合坯加热之后，由于钢框3的热膨胀系数大于钛板4的热膨胀系数，从而导致钢框3与钛板4之间的间隔变大。具体地，钛板4的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的每一者与钢框3之间的间隔变大。此时，由于定位装置5的至少一部分相对水平面倾斜地设置，定位装置5的该至少一部分在其重力作用下自然向下，从而可以使定位装置5的该至少一部分与水平面的夹角变小，进而导致定位装置5的该至少一部分在水平方向上的长度增加，即定位装置5的该至少一部分在水平面上的投影的长度增加。

由此可以使定位装置5始终倚靠在钢框3以及钛板4的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的相应的一者上，从而可以使定位装置5始终对钛板4的位置进行限定，避免了钛板4的移动和错位，提高了后续分板工序中双边剪的裁剪精度，降低了材料的损耗，尤其是钛板4的损耗。

如图1-图4所示，钛钢复合坯包括上钢板1、下钢板2、钢框3、钛板4和定位装置5。上钢板1、下钢板2和钛板4中的每一者能够水平地设置。由此定位装置5的至少一部分相对钛板4能够倾斜地设置。上钢板1、下钢板2和钛板4中的每一者能够水平地设置是指：在对钛钢复合坯进行加热前，上钢板1、下钢板2和钛板4中的每一者水平地设置。

在一些实施例中，定位装置5由第一部分51、第二部分52、第一销轴53、第二销轴54和躯干部分55组成，如图3和图4所示，定位装置5包括第一部分51、第二部分52、第一销轴53、第二销轴54、躯干部分55；第一部分51和第一销轴53配合，躯干部分55与第一部分51中的至少一者相对第一销轴53可转动，以便第一部分51通过第一销轴53相对躯干部分55可转动地与躯干部分55相连；第二部分52与第二销轴54配合，躯干部分55与第二部分52中的至少一者相对第二销轴54可转动，以便第二部分52通过第二销轴54相对躯干部分55可转动地与躯干部分55相连；由此第一部分51能够相对躯干部分55转动，第二部分52也能够相对躯干部分55转动。

如图1-图4所示，定位装置5的躯干部分55垂直放置于钢框3以及钛板4的所述前表面、所述后表面、所述左侧面和所述右侧面中的相应的一者之间，第一部分51倚靠在钢框3上，第二部分52倚靠在钛板4的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的相应的一者上。第一部分51和第二部分52中的至少一者相对钛板4能够倾斜地设置。换言之，设在前表面与钢框3之间的定位装置5的第一部分51倚靠在前侧钢框3内侧表面上，第二部分52倚靠在钛板4的前表面上；设在后表面与钢框3之间的定位装置5的第一部分51倚靠在后侧钢框3内侧表面上，第二部分52倚靠在钛板4的后表面上；设在左侧面与钢框3之间的定位装置5的第一部分51倚靠在左侧钢框3内侧表面上，第二部分52倚靠在钛板4的左侧面上；设在右侧面与钢框3之间的定位装置5的第一部分51倚靠在右侧钢框3内侧表面上，第二部分52倚靠在钛板4的右侧面上。

其中第一销轴53和第二销轴54二者互相平行，并且皆平行于钛板4的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的相应的一者。具体地，设在钢框3与钛板4的前表面之间的定位装置5的第一销轴53和第二销轴54平行于钛板4的前表面，设在钢框3与钛板4的后表面之间的定位装置5的第一销轴53和第二销轴54平行于钛板4的后表面，设在钢框3与钛板4的左侧面之间的定位装置5的第一销轴53和第二销轴54平行于钛板4的左侧面，设在钢框3与钛板4的右侧面之间的定位装置5的第一销轴53和第二销轴54平行于钛板4的右侧面。

钛钢复合坯中的钛板4与钢框3之间存在间隔，钛板4与钢框3间隔为10mm以上，在加热前，定位装置5的躯干部分55限制了钛板4在吊运过程中会发生错位移动。在加热后，由于钛和钢两种材料的热膨胀系数存在差异，其中工业纯钛的热膨胀系数为0.8×10^-5℃，钢材的热膨胀系数为1.2×10^-5℃，因此在复合坯加热过程中，间隙还将进一步增大。按照宽2m、长3m的复合坯计算，其两种材料的宽度膨胀差为10mm左右，长度膨胀差为15mm左右。这导致钛板4在复合坯心部的活动范围进一步增大，因此，单一的固定方式无法保证钛板4在吊运过程和加热过程中的位置稳定。

本发明定位装置5包括定位装置5由第一部分51、第二部分52、第一销轴53、第二销轴54和躯干部分55组成，第一部分51能够相对躯干部分55转动，第二部分52也能够相对躯干部分55转动。这种结构使定位装置5在水平方向上的长度可以变化。当钛钢复合坯加热之后，所对应的钛板4与钢框3的间隔变大，定位装置5倚靠在钢框3的第一部分51在重力作用下自然向下，定位装置5倚靠在钛板4的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的相应的一者的第二部分52在重力作用下自然向下，定位装置5在水平方向上的长度增加，此时定位装置5依旧可以对钛板4保持支撑的作用，稳定钛板4位置。

在不放置定位装置5的复合轧制后，钛板4的位置发生偏转错位，进行双边剪裁剪进给宽度91mm-98mm，钛材损耗百分比1.55％-2.17％；放置定位装置5后进行复合轧制，钛板4的位置居中，进行双边剪裁剪进给宽度71mm-75mm，钛材损耗百分比0.34％-0.55％。

如图3-图4所示，定位装置5的第一部分51、第二部分52和躯干部分55包括：第一半圆柱部、第二半圆柱部和长方体部。长方体部具有在其长度方向上相对的第一端面和第二端面，第一半圆柱部设在第一端面上，第二半圆柱部设在第二端面上。其中，第一半圆柱部和第二半圆柱部的两端形状为半圆形或1/4圆形。

如图3-图4所示，根据本发明实施例的用于钛钢复合坯的定位装置5，其中，第一部分51为两个，第一部分51中的每一者与躯干部分55的高度和宽度完全相同，躯干部分55在第一销轴53的轴向上夹持在两个第一部分51之间。第二部分52为两个，第二部分52中的每一者与躯干部分55的高度和宽度完全相同，躯干部分55在第二销轴54的轴向上夹持在两个第二部分52之间。其中，第一部分51和第二部分52皆为两个，可以使定位装置5与钢框3和钛板4相抵时，位置更加稳定。

根据本发明实施例的用于钛钢复合坯的定位装置5，其中，所述躯干部分55、第一部分51和第二部分52中的每一者的高度a为1mm-2mm，躯干部分55、第一部分51和第二部分52中的每一者的宽度b为2mm-6mm，躯干部分55、第一部分51和第二部分52中的每一者的宽度和高度之比b：a＝3：1。

根据本发明实施例的用于钛钢复合坯的定位装置5，其中，所述定位装置5水平放置时总长度l为：

l＝(α钢×t×l钢-α钛×t×l钛)×0.5+d实-1

其中，t为所述钛钢复合坯的最高加热温度；l钢为所述钛钢复合坯的钢板的在所述躯干部分的长度方向上的室温长度；l钛为所述钛钢复合坯的钛板的在所述躯干部分的长度方向上的室温长度；d实为所述钛钢复合坯的钛板与钢框间在所述躯干部分的长度方向上的室温实际间隙宽度；α钢为钢板的热膨胀系数；α钛为工业纯钛的热膨胀系数；1为1mm。

其中，定位装置5的躯干部分55长度l1＝d实-1。

其中，定位装置5的第一部分51中的每一者在搭靠与钢框3的内表面上时，第一部分51中的每一者与水平方向的夹角小于45°；定位装置5的第二部分52中的每一者在搭靠在钛板4的前表面、后表面、左侧面和右侧面中的相应的一者上时，第二部分52中的每一者与水平方向的夹角小于45°。

其中，定位装置5由熔点高于1000℃的金属制成。可选地，定位装置5由普碳钢制成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。