专利名称：一种冷裂纹敏感性高的特厚钢板生产方法
技术领域：
本发明涉及一种厚度在IOOmm 300mm特厚钢板的生产方法,特别是一种冷裂纹敏感性高的钢板生产方法，属于冶金领域。
背景技术：
冷裂纹敏感性高低作为评定钢材焊接性能好坏的重要依据而被从事冶金行业的工作者普遍关注。通常情况下，钢的冷裂纹敏感性越强，焊后出现冷裂纹的倾向就越大，这类钢焊接前需要预热处理，敏感性越强，预热温度就越高，特别是碳当量大于0. 61 %以上的钢种。因此开发新钢种时为了避免焊后产生冷裂纹，设计人员普遍采用低碳、低合金、低碳当量的成分设计理念。但实际情况是很多行业的装备部件、特种特殊设备的制造却需要高强度、超高强度的钢材作为材料，这些材料普遍含碳量很高又含有多种合金元素，由此带来的碳当量相对很大，加之很多设备、部件所用钢板的厚度要求较大，这给此类钢板的生产带来了一定困难。目前特厚板的生产普遍采用连铸坯直接轧制和模铸生产钢锭再经过压力加工生产，但前者因其连铸坯料厚度规格有限，不能生产更大厚度规格的钢板，后者因其铸坯采用模铸生产，有钢锭内部质量不稳定、缺陷多等不足之处。因此采用板坯叠轧的方式生产特厚板是行之有效的方式，板坯的组合需要在真空环境下，通过电子束焊接来完成，通常的冷裂纹敏感性钢焊前需要预热处理，预热方式较多，但普遍存在预热热源获得方式复杂、预热焊接工艺设备繁琐、预热后温降快和需要保温处理等问题，结果造成焊缝质量不好，易出现冷裂纹，难以制造特厚规格的冷裂纹敏感性钢板。本发明之前，公开了 “一种真空电子束焊接方法”(公开号CN1962153A)。该发明采用一支电子束焊枪进行预热和两次焊接，并且中间需要真空保温处理，工艺繁琐。本发明之前，公开了“高温电子束焊接”(公开号CN 101172316A)。该发明的预热温度虽然能够达到至少1500° F，但预热的热源来自电阻、感应或者辐射，且焊接过程需要往焊缝中添加填充物。本发明之前，公开了 “一种高强或超高强钢激光-电弧复合热源焊接方法”(公开号CN 101367157A)。该发明采用激光-电弧复合热源焊接方法，虽然能够降低钢板焊接预热温度或无预热焊接，但该方法运用的焊接热源方式复杂，操作不便。本发明之前，公开了“真空电子束焊接方法”(公开号CN101559515A)。该发明同(公开号CN 1962153A)采用一支电子束焊枪进行预热和两次焊接，中间虽采用无需真空保温处理，但应用领域单一。
发明内容
本发明目的是通过在真空环境下，将两块钢坯叠放在一起，通过两支电子束枪一前一后将两块板坯预热焊接在一起，再经过后续轧钢生产，特别针对低合金高强度、超高强度的冷裂纹敏感性钢，采用其他方式无法达到的焊后无裂纹效果的冷裂纹敏感性高的钢种，发明一种特厚钢板的生产方法，该方法生产的钢板具有生产工艺简单、厚度规格大、焊后无裂纹等的特点。本发明一种冷裂纹敏感性特厚钢板的生产工艺如下a)原料选用碳当量彡0.61%的对冷裂纹非常敏感的钢种，母坯采用连铸方式生产，铸还上下表面平面度不大于1. Omm/mm2。规格根据真空室大小进行切割，150mm <厚度^ 300mm、IOOOmm <长度< 6000mm、IOOOmm < 宽度< 3000mm ；b)对母坯表面和立面进行清理，除去氧化铁皮，焊接面为连铸坯外弧面，表面粗糙度要达到6. 3 i! m以上，侧面粗糙度达到12. 5 i! m ;c)机加工后的两块铸坯外弧面对扣对齐后进入真空室内进行焊接，焊接前进行抽真空处理，真空度小于I X KT1Pa ；d)母坯在真空环境下，采用电子束进行预热焊接，本发明运用双电子束焊枪进行预热焊接，每把枪都拥有独立的真空系统、冷却系统和电气控制系统，双枪同时工作时互不干扰，加速电压60kV 80kV，电子束流强度30mA 120mA ；e)母坯进行预热焊接时，两把枪一前一后沿焊缝同时工作，两枪轴线距离为400mm 700mm、焊点到枪的工作距离为150mm 300mm、束斑直径为0.1 1mm、电子束扫描范围为±6°和扫描频率为I 1000Hz、预热温度范围为0°C 1000°C、预热、焊接速度为0.1 lm/min。此步骤详见附图1 ;f)焊后组坯进入室式炉加热保温，使组合坯料受热均匀，轧制采用直接轧制方式，控制开轧和终轧温度；g)轧后钢板根据需要进行热处理。本发明的有益效果 是通过在真空环境下，采用双电子束枪布置方式对碳当量^ 0.61%的冷裂纹焊接敏感性钢板进行预热和焊接，然后进行加热轧制生产特厚钢板。此发明预热温度范围宽、温降很小、焊接后的特厚板坯无冷裂纹出现，生产工艺简单、工期短、适合工业大生产，能产生显著的经济和社会效益。
图1双枪预热焊接组坯工艺图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详细说明l、12Cr2MolR钢是一种用于制造加氢反应器和高压换热器等特种设备用钢，由于该钢种碳含量较高，合金元素含量大，因此碳当量非常大，且需要成品钢板的厚度都很大，焊接时容易产生冷裂纹，因此焊前必须经过预热处理。本实施例选用2块连铸坯进行表面处理，焊接面为连铸坯外弧面，粗糙度达到6. 3 y m以上，侧面达到12. 5 u m,坯料平面度为0. 8mm/mm2,然后将2块厚度为250mm、长度为4000mm、宽度为2300mm的组还焊接面对齐推入真空室预热焊接。焊接室真空度< 5X 10_2Mpa，预热枪的加速电压为60kV、束流强度为60mA 80mA、预热速度为200mm/min、束斑直径为0. 8mm、电子束扫面范围±6°、扫描频率为500Hz、预热温度280°C ;焊枪的加速电压为80kV、束流强度为80mA 100mA、焊接速度为200mm/min、束斑直径为0. 5mm、电子束扫面范围±2°、扫描频率600Hz、两枪的轴线距离为500mm、焊点到枪的工作距离为180mm。电子束焊后组合钢坯进行加热保温，加热温度为1200°C，保温时间20小时，将钢坯完全烧透、受热均匀；均热的钢坯直接进行轧制，开轧温度为1150°C，终轧温度890°C，轧制成品钢板厚度为150mm;轧后进行热处理，正火温度920°C、回火685°C。实施例成分、性能如表1、2中编号I所示，结果均满足该钢种的国家标准要求。2、18MnMoNbR钢是一种制造大型中温锅炉和压力容器用钢，系低合金高强钢，该钢碳含量很高、碳当量很大、应用厚度要求较厚，因此焊前需要较高的预热温度。选用2块连铸坯进行表面处理，焊接面为连铸坯外弧面，粗糙度达到6. 3 y m以上，侧面达到12. 5 u m,坯料平面度为0. 6mm/mm2，然后将2块厚度为200mm、长度为4500mm、宽度为2000mm的组坯焊接面对齐的组坯推入真空室预热焊接。焊接室真空度< 5Xl(T2Mpa，预热枪的加速电压为60kV、束流强度为60mA 80mA、预热速度为240mm/min、束斑直径为0. 8mm、电子束扫面范围±6°、扫描频率500Hz、预热温度140°C;焊枪的加速电压为80kV、束流强度为80mA 100mA、焊接速度为240mm/min、束斑直径为0. 5mm、电子束扫面范围±2°，两枪的轴线距离为500mm、焊点到枪的工作距离为220mm。电子束焊后的组合坯进行加热保温处理，加热温度为1200°C，保温时间17小时；受热均匀后，直接进行轧制，开轧温度1140°C，终轧温度为870°C，成品厚度为100mm;热处理工艺参数为正火温度930°C、回火670°C。实施例成分、性能如表1、2中编号2所示，结果均满足该钢种的国家标准要求。表I实施例化学成分(wt % )
权利要求
1.一种冷裂纹敏感性高的特厚钢板生产方法，其特征在于主要包括以下步骤a)原料选用碳当量>O. 61%的钢种，母坯采用连铸方式生产，铸坯上下表面平面度不大于1. Omm/mm2,规格根据真空室大小进行切割；b)对母坯表面和立面进行清理，除去氧化铁皮，焊接面为连铸坯外弧面，表面粗糙度要达到6. 3 μ m以上,侧面粗糙度达到12. 5 μ m ;c)两块铸坯外弧面对扣对齐后进入真空室内进行焊接，焊接前进行抽真空处理，真空度小于IXlO-1Pa ；d)运用双电子束焊枪进行预热焊接，两把枪一前一后沿焊缝同时工作，两枪轴线距离为400 700mm、焊点到枪的工作距离为150 300mm、束斑直径为O.1 1mm、电子束扫描范围为±6°和扫描频率为I 1000Hz、预热温度范围为O 1000°C、预热焊接速度为O.1 lm/min ；e)焊后组坯进入室式炉加热保温，使组合坯料受热均匀，轧制采用直接轧制方式，轧后进行热处理。
2.根据权利要求1所述的一种冷裂纹敏感性高的特厚钢板生产方法，其特征在于室式炉加热温度为1150 1350°C，保温15 25小时，开轧温度大于1100°C，终轧温度大于850。。。
3.根据权利要求1所述的一种冷裂纹敏感性高的特厚钢板生产方法，其特征在于铸坯规格为150mm < 厚度< 300mm, 1000mm < 长度< 6000mm, 1000mm < 宽度< 3000mm。
4.根据权利要求1所述的一种冷裂纹敏感性高的特厚钢板生产方法，其特征在于每把枪都拥有独立的真空系统、冷却系统和电气控制系统，双枪同时工作时互不干扰，加速电压60 80kV，电子束流强度30 120mA。
全文摘要
本发明公开一种冷裂纹敏感性高的特厚钢板生产方法，通过在真空环境下，采用双电子束枪布置方式对碳当量≥0.61％的冷裂纹焊接敏感性钢板进行预热和焊接，然后进行加热轧制生产特厚钢板。此发明预热温度范围宽、温降很小、焊接后的特厚板坯无冷裂纹出现，生产工艺简单、工期短、适合工业大生产，能产生显著的经济和社会效益。
文档编号B21B1/38GK103028897SQ20111030310
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者高强, 王文仲, 王储, 敖列哥, 梁福鸿, 胡昕明 申请人:鞍钢股份有限公司