一种复合坯组坯焊接时真空的实现方法
【专利摘要】一种复合坯组坯焊接时真空的实现方法，包括如下步骤：1)备板，取两块板坯，将板坯表面的氧化铁皮清理干净，并在板坯结合面的四周加工倒角形成坡口；2)前期封闭焊接，对两块板坯坡口进行焊接，焊接至少三层；3)抽取真空，用机械真空泵从焊缝预留的接入孔进入对两块板坯间抽取真空，将真空度抽取到10Pa以下，然后改用分子真空泵继续抽取真空度至0.OlPa以下；4)真空条件下两步焊接控制。本发明可以保证组坯后两块板坯中间的真空，且板坯结合面上所吸附的氧分子较低，进而提高复合轧制后结合界面的复合质量。
【专利说明】一种复合坯组坯焊接时真空的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合厚板制造【技术领域】，特别涉及一种复合坯组坯焊接过程真空的实现方法。
【背景技术】
[0002]国内外进行复合轧制法生产厚板的钢铁生产企业大都采用真空电子束焊接，将表面清理后的板坯马上装进真空腔内，在真空条件下，对两块板坯的结合面四周进行焊接封闭，并维持两块板坯中间层面的真空状态。
[0003]传统的焊接方法同样可以对板坯的四周进行封闭，但是两块板坯结合面的真空状态较难维持。由于传统的焊接方法是暴露在空气中进行，焊接过程的热输入也会对板坯有加热作用，当板坯有一定温度时，原先表面清理后的新鲜金属也会加速将空气中的氧吸附在结合面的板坯表面，在轧制过程中会降低结合面的复合质量。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种复合坯组坯焊接时真空的实现方法，可以在组坯焊接结束后，实现预处理复合坯板坯结合面处的真空，并且经过清理后的板坯结合面所吸附的氧都散逸出去，保证组坯后两块板坯中间的真空，且板坯结合面上所吸附的氧分子较低，进而提高复合轧制后结合界面的复合质量。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0006]一种复合坯组坯焊接时真空的实现方法，包括如下步骤:
[0007]I)备板
[0008]取两块板坯，将板坯表面的氧化铁皮清理干净，并在板坯结合面的四周加工倒角形成坡口，然后将两块板坯的清理面面对面放置于空气中；
[0009]2)前期封闭焊接对两块板坯坡口进行焊接，焊接至少三层，每层厚度3mm-10mm，保证四周焊缝的气密性；期间在焊缝内预留一接入孔；
[0010]3)抽取真空
[0011]用机械真空泵从焊缝预留的接入孔进入对两块板坯间抽取真空，将真空度抽取到1Pa以下，然后改用分子真空泵继续抽取真空度至0.0lPa以下；
[0012]4)真空条件下两步焊接控制
[0013]在分子真空泵工作的状态下即真空度小于0.0lPa下进行进两步焊接完成剩余焊接工作量，第一步焊接工作量控制在剩余焊接工作量的40% -60%，焊接过程连续；第一步焊接完成后，需要有2-12小时时间间隔；然后进行第二步焊接，完成剩余焊接工作量，使焊缝完全充满，焊接过程结束，将真空通道封闭，保持板坯之间的真空状态。
[0014]进一步，步骤2)前期封闭焊接过程中，两块板坯坡口内预埋一导管，形成供真空泵接入的接入孔。
[0015]又，步骤4)焊接过程中对真空度进行监测，第一步焊接时，真空度波动量在20%?80%，证明焊接时板坯结合面表面吸附气体在焊接热加热时比较活跃，在真空条件下加速散逸；第二步焊接时，真空度波动量小于10%，证明在第一步焊接时，板坯结合面表面吸附气体已经散逸耗尽，焊接完成。
[0016]复合轧制法生产厚板对两块板坯之间真空状态的需求:
[0017](I)真空度。复合轧制法生产厚板，需要实现并保持两块复合板之间的真空状态，任何残留气体都有可能会导致复合失效。因此，在复合组坯时，要保证两块板坯之间的真空达到小于0.1Pa。
[0018](2)板坯结合面表面的吸附氧分子散逸。板坯在经过表面清理后到焊接工艺完成，清理后的表面暴露在空气中，会吸附一定的空气，需要将吸附的空气尽量散逸。
[0019]本发明考虑上述两个需求，与现有常规组坯焊接过程的真空实现有较大的改进。
[0020]现有常规组坯焊接有两种方法，一种是通过昂贵的真空电子束焊接设备，将板坯置于真空室内，在真空室达到真空度要求时，开始对板坯进行四周焊接直至焊接结束。该方法的设备投入较为昂贵，且需要对整个真空室进行抽取真空，抽真空的时间较长。
[0021]第二种方法在空气中进行组坯，然后进行四周焊接，在焊接工作完成后再从预留接入装置抽取真空。该方法在焊接的整个过程中，板坯结合面一直是与空气接触状态，焊接热对板坯具有一定的加热作用，较长的焊接过程中，备坯时经过清理的板坯结合面产生一定的氧化。在实施复合轧制后，板坯结合面会产生一些黑点。由于这些黑点对板坯的结合有影响，该方法也一直被否定。
[0022]本发明采取空气中组坯，不需要昂贵的真空电子束设备。先实施封闭焊接，其焊接工作量较少，时间也较短，可避免经过清理的板坯结合面氧化问题。而后实施抽取真空，由于抽取真空的空间仅限在两块板坯结合面之间的狭小空间，抽取真空的效率也较高。在真空达到0.0lPa后再对焊缝实施真空条件下的两步焊接控制，既避免了焊接氧化，又利用了焊接热对板坯的加热作用，促进了板坯清理后表面吸附空气分子的散逸。
[0023]本发明的有益效果:
[0024]通过本发明的方法，可以在组坯焊接结束后，实现预处理复合坯板坯结合面处的真空，并且经过清理后的板坯结合面所吸附的氧都散逸出去，保证组坯后两块板坯中间的真空，且板坯结合面上所吸附的氧分子较低，进而提高复合轧制后结合界面的复合质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例中的坡口示意图。
[0026]图2为为现有复合坯轧制后结合面金相。
[0027]图3为采用本发明的复合坯轧制后结合面金相。
【具体实施方式】
[0028]参见图1，本发明的一种复合坯组坯焊接时真空的实现方法，包括如下步骤:
[0029]I)备板
[0030]取两块板坯1、2，将板坯表面的氧化铁皮清理干净，并在板坯结合面A的四周加工倒角形成坡口 3，然后将两块板坯1、2的清理面面对面放置于空气中；
[0031]2)前期封闭焊接
[0032]对两块板坯1、2坡口 3进行焊接，焊接至少三层，每层厚度3mm-10mm，保证四周焊缝的气密性；期间在焊缝内预留一接入孔；
[0033]3)抽取真空
[0034]用机械真空泵从焊缝预留的接入孔进入对两块板坯间抽取真空，将真空度抽取到1Pa以下，然后改用分子真空泵继续抽取真空度至0.0lPa以下；
[0035]4)真空条件下两步焊接控制
[0036]在分子真空泵工作的状态下即真空度小于0.0lPa下进行进两步焊接完成剩余焊接工作量，第一步焊接工作量控制在剩余焊接工作量的40% -60%，焊接过程连续；第一步焊接完成后，需要有2-12小时时间间隔；然后进行第二步焊接，完成剩余焊接工作量，使焊缝完全充满，焊接过程结束，将真空通道封闭，保持板坯之间的真空状态。
[0037]进一步，步骤2)前期封闭焊接过程中，两块板坯1、2坡口 3内预埋一导管4，形成供真空泵接入的接入孔。
[0038]又，步骤4)焊接过程中对真空度进行监测，第一步焊接时，真空度波动量在20%?80%，证明焊接时板坯结合面表面吸附气体在焊接热加热时比较活跃，在真空条件下加速散逸；第二步焊接时，真空度波动量小于10%，证明在第一步焊接时，板坯结合面表面吸附气体已经散逸耗尽，焊接完成。
[0039]将焊接后的复合坯放置于加热炉内加热至1200°C，保温3小时后出炉，进行轧制、冷却。对样板进行取样分析，如图2所示，为未实施本发明复合坯轧制后的结合面，有很多小点，为里面残留的空气分子导致。如图3所示，为实施本发明复合坯轧制后的结合面，未在结合面上出现排列整齐的小点。
【权利要求】
1.一种复合坯组坯焊接时真空的实现方法，包括如下步骤: 1)备板 取两块板坯，将板坯表面的氧化铁皮清理干净，并在板坯结合面的四周加工倒角形成坡口，然后将两块板坯的清理面面对面放置于空气中； 2)前期封闭焊接 对两块板坯坡口进行焊接，焊接至少三层，每层厚度3mm-10mm，保证四周焊缝的气密性；期间在焊缝内预留一接入孔； 3)抽取真空 用机械真空泵从焊缝预留的接入孔进入对两块板坯间抽取真空，将真空度抽取到1Pa以下，然后改用分子真空泵继续抽取真空度至0.0lPa以下； 4)真空条件下两步焊接控制 在分子真空泵工作的状态下即真空度小于0.0lPa下进行进两步焊接完成剩余焊接工作量，第一步焊接工作量控制在剩余焊接工作量的40%-60%，焊接过程连续；第一步焊接完成后，需要有2-12小时时间间隔；然后进行第二步焊接，完成剩余焊接工作量，使焊缝完全充满，将接入孔封闭，焊接过程结束，保持板坯之间的真空状态。
2.如权利要求1所述的复合坯组坯焊接时真空的实现方法，其特征是，步骤2)前期封闭焊接过程中，两块板坯坡口内预埋一导管，形成供真空泵接入的接入孔。
3.如权利要求1所述的复合坯组坯焊接时真空的实现方法，其特征是，步骤4)焊接过程中对真空度进行监测，第一步焊接时，真空度波动量在20%?80%，证明焊接时板坯结合面表面吸附气体在焊接热加热时比较活跃，在真空条件下加速散逸；第二步焊接时，真空度波动量小于10%，证明在第一步焊接时，板坯结合面表面吸附气体已经散逸耗尽，焊接完成。
【文档编号】B23K31/02GK104209659SQ201310211969
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】袁向前, 焦四海, 张爱文, 鲁志政, 白岩, 王治宇 申请人:宝山钢铁股份有限公司