真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法
【专利摘要】本发明涉及真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法，将清理后的板坯水平组合对齐，整体水平吊运至工作台车上，将工作台车移至电子束焊机真空室内，电子束与组合坯接触面在同一水平面上，与板坯垂直方向呈2～4°夹角，焊接起始点位于待焊接边的相邻侧边边部10mm，将真空室抽深真空至气压≤3×10-3Pa，通过旋转工作台90度或180度，依次将组合坯接触面的四周一次性焊接完成，保证焊缝均匀且熔深大于50mm，使组合坯之间的复合界面处于深真空状态，将焊接完成后的复合板坯进行加热、轧制、探伤及热处理最终生产出特厚钢板。实现了复合板坯的深真空电子束水平复合焊接生产，提高了焊接效率和焊接成功率，大大提高了复合坯的复合轧制成材率。
【专利说明】
真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法
技术领域
[0001]本发明涉及特厚钢板的生产，特别涉及真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法。
【背景技术】
[0002]随着现代工业的飞速发展，大单重(> 20t)、特厚(> 200mm)钢板在高端装备制造、海洋平台、钻井平台、建筑结构、大型舰载机跑道等用钢领域均有着越来越多的需求和广泛的应用。目前，特厚板的生产方法主要有模铸法和电渣重熔法。其中，模铸钢锭直接乳制特厚板工艺生产效率低，成本高，周期长，成材率低，而且生产工序复杂，已经不能适应现代工业高速发展的需要，主要用于批量不大的特殊钢、沸腾钢、合金钢特厚板的生产；而电渣重熔工艺由于受生产能力限制且生产成本较高，仅适用生产军工等高档品种。采用真空复合板坯乳制特厚板新技术以常规厚板连铸坯为原料，不仅解决了由于连铸板坯厚度限制无法乳制特厚板的原料问题，而且克服了上述两种工艺的不足，在保证成材率的同时，大幅提高了年产量，必将是未来特厚特宽板生产的趋势。
[0003]真空复合乳制特厚板工艺过程，核心关键问题是如何利用连铸坯生产出符合乳制条件的特厚复合板坯，并高效率、低成本生产出优质特厚板。
[0004]目前，先进的复合板坯生产工艺即是真空电子束焊接生产方法。由于复合板坯属于大型焊接件，较为成熟的真空电子束焊接方式是立式焊接方式，此方式主要是考虑到电子束焊接过程中熔化的金属液能充分填充至焊缝内，不会流淌至焊缝外。以复合板坯焊接生产为例，即组合好的复合板坯以立式方式装卡夹紧后进入真空室，抽真空后进行复合坯相邻两边的复合焊接；待相邻两边焊接完成后，真空室破空将复合坯移出真空室，进行翻转180度，重新立式装卡再次进入真空室，二次抽真空后进行其余相邻两边的焊接。真空电子束立式焊接方式相当于一组复合坯需要反复进入两次真空室完成焊接，其焊接连续性差，焊接效率非常低，且夹固构件困难。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法，实现低成本、高效率、高成材率和高质量的生产特厚复合板坯及特厚钢板，彻底解决了特厚板厚度受限的问题，其工艺简单，节约能耗。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现:
[0007]真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法，将去除表面氧化层的待复合板坯用工业酒精擦拭清洗加工面，并用干净压缩空气进行表面吹扫，由翻坯及对齐装置将待复合板坯水平组合对齐，将组合板坯整体水平吊运至工作台车上，使其固定在工作台的中心位置，将工作台车移至电子束焊机真空室内，电子枪的电子束方向与组合坯接触面在同一水平面上，与板坯垂直方向呈2?4°夹角，焊接起始点位于待焊接边的相邻侧边边部10mm，将真空室抽深真空至气压< 3 X 13Pa,通过旋转工作台90度或180度，依次将组合坯接触面的四周一次性焊接完成，保证焊缝均匀且熔深大于50mm，使组合坯之间的复合界面处于深真空状态，将焊接完成后的复合板坯进行加热、乳制、探伤及热处理最终生产出特厚钢板。
[0008]所述的复合板坯加热过程中复合板坯在加热炉内700°C保温7?8h，700?1240°C间加热升温7?8h，并在1200±20°C间均热保温6?8h，保证在炉总时间彡24h。
[0009]所述的复合板坯乳制过程中控制乳制温度为900?IlOOcC，横乳道次采用15?20mm小压下量慢速乳制，纵乳道次采用道次压下量40?45mm的大压下量慢速乳制，控制乳速 0.8 ?1.5m/s0
[0010]与现有的技术相比，本发明的有益效果是:
[0011]本发明实现了复合板坯的深真空电子束水平复合焊接生产，焊接起始点位于待焊接边的相邻侧边上，起始点处被焊接两次，这样更好的保证了组合板坯的角部密封，提高了焊接效率和焊接成功率，大大提高了复合坯的复合乳制成材率。本发明可稳定生产出厚度大于200mm以上的特厚复合钢板，成品探伤及力学性能检验完全符合国家标准要求。
【具体实施方式】
[0012]下面结合实施例对本发明进一步说明:
[0013]实例一:以单块铸坯规格为4070 X 2100 X 300mm(长X宽X厚)的AGMJ45高碳钢为原料，进行600_厚双层复合板坯及最终钢板成品规格9100X2100X260_的生产。
[0014](I)板坯表面清理:将待复合板坯原料的上表面及四周侧面全部由铣床进行铣削加工以去除其表面氧化层，并保证两块板坯铣后尺寸偏差必须< 2mm。铣后的板坯加工面用工业酒精擦拭清洗并用干净压缩空气吹扫。
[0015](2)组坯:将其中一块加工后的板坯吊运至翻坯装置上进行翻坯操作使其加工面向下；将板坯依次吊运至对齐装置上，保证翻转后的那块板坯置于最上层，由对齐装置将待复合板坯组合对齐。
[0016](3)深真空电子束水平复合焊接:将组合对齐后的板坯整体水平吊运至真空室的圆形工作台车上，并定位于工作台的中心位置。然后将工作台车移至真空室内，电子束与组合坯接触面在同一水平面上，与板坯垂直方向呈2?4°夹角，焊接起始点位于待焊接边的相邻侧边边部10mm，将真空室抽真空至气压< 3X10 3Pa0首先，为防止高碳钢焊接过程产生热应力变形，对组合后的高碳钢板坯复合界面四周焊缝进行小电流的真空电子束点焊操作，即在焊缝上每隔300mm进行长度为150mm的点焊操作，其焊接电流200mA，焊接速度10mm/so点焊完成后进行连续焊接，采用“对焊”的焊接方式，即焊接完成一边后，将板坯水平旋转180°进行对称另一边的焊接，最终将复合界面四周全部水平焊接完成；连续焊接的焊接电流350mA，焊接速度8mm/s，恪深50mmo
[0017](4)复合板坯加热:将焊接完成后的复合板坯吊送至室式加热炉内在< 700°C装炉保温7h，然后在700?1240°C间加热升温8h，并在1200±20°C间均热保温6h。
[0018](5)复合板坯乳制和热处理:将加热后的复合板坯运送至乳机进行乳制，乳制前为防止乳制过程钢板变形上翘，先将辊道间下喷水打开对复合坯进行适当冷却；乳制过程控制乳制温度为900?1050°C，横乳道次采用15mm小压下量慢速乳制，纵乳道次采用道次压下量40mm的大压下量慢速乳制，控制乳速0.8?1.3m/s ;乳制完成后的复合钢板下线后直接与热钢板堆垛缓冷48h ;然后进行相应的探伤检验及热处理。至此，生产出合格的特厚复合钢板。
[0019]实例二:以单块铸坯规格为3840 X 2180 X 300mm (长X宽X厚)的Q345B钢为原料，进行900mm厚三层复合板坯及最终钢板成品规格3450 X 2410 X 440mm的生产。
[0020](I)板坯表面清理:将待复合板坯原料的上表面及四周侧面全部由铣床进行铣削加工以去除其表面氧化层，中间层板坯两表面需全部进行铣削加工，并保证相邻两块板坯铣后尺寸偏差必须< 2_。铣后的板坯加工面用工业酒精擦拭清洗并用干净压缩空气吹扫。
[0021](2)组坯:将其中一块加工后的板坯吊运至翻坯装置上进行翻坯操作使其加工面向下；将板坯依次吊运至对齐装置上，保证翻转后的那块板坯置于最上层，由对齐装置将待复合板坯组合对齐。
[0022](3)真空电子束焊接:将组合对齐后的板坯整体水平吊运至真空室的圆形工作台车上，并定位于工作台的中心位置。然后将工作台车移至真空室内，电子束与组合坯接触面在同一水平面上，与板坯垂直方向呈2?4°夹角，焊接起始点位于待焊接边的相邻侧边边部10mm，将真空室抽真空至气压< 3X 10 3Pa0采用“对焊”的焊接方式直接对组合板坯的复合界面四周进行水平连续焊接。连续焊接的焊接电流400mA，焊接速度6mm/s，熔深60mm。
[0023](4)复合板坯加热:将焊接完成后的复合板坯吊送至室式加热炉内在700°C装炉保温7h，然后在700?1240°C间加热升温8h，并在1200±20°C间均热保温7h。
[0024](5)复合板坯乳制和热处理:将加热后的复合板坯运送至乳机进行乳制，控制乳制温度为900?1050°C，横乳道次采用20mm小压下量慢速乳制，纵乳道次采用道次压下量45mm的大压下量慢速乳制，控制乳速0.8?1.5m/s ;乳制完成后的复合钢板下线后直接与热钢板堆垛缓冷48h ;然后进行相应的探伤检验及热处理。至此，生产出合格的特厚复合钢板。复合钢板成品探伤及力学性能检验完全符合国家标准要求。该方法生产的特厚复合钢板的复合界面结合良好，各项性能指标完全满足标准要求。
[0025]上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。
【主权项】
1.真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法，其特征在于，将去除表面氧化层的待复合板坯用工业酒精擦拭清洗加工面，并用干净压缩空气进行表面吹扫，由翻坯及对齐装置将待复合板坯水平组合对齐，将组合板坯整体水平吊运至工作台车上，使其固定在工作台的中心位置，将工作台车移至电子束焊机真空室内，电子枪的电子束方向与组合坯接触面在同一水平面上，与板坯垂直方向呈2?4°夹角，焊接起始点位于待焊接边的相邻侧边边部10mm，将真空室抽深真空至气压< 3 X 13Pa,通过旋转工作台90度或180度，依次将组合坯接触面的四周一次性焊接完成，保证焊缝均匀且熔深大于50mm，使组合坯之间的复合界面处于深真空状态，将焊接完成后的复合板坯进行加热、乳制、探伤及热处理最终生产出特厚钢板。2.根据权利要求1所述的真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法，其特征在于，所述的复合板坯加热过程中复合板坯在加热炉内700°C保温7?8h，700?1240°C间加热升温7?8h，并在1200±20°C间均热保温6?8h，保证在炉总时间彡24h。3.根据权利要求1所述的真空电子束水平复合焊接生产特厚板的方法，其特征在于，所述的复合板坯乳制过程中控制乳制温度为900?IlOOcC，横乳道次采用15?20mm小压下量慢速乳制，纵乳道次采用道次压下量40?45mm的大压下量慢速乳制，控制乳速0.8?.1.5m/sο
【文档编号】B23K15/06GK105855685SQ201510033850
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】于海岐, 李超, 费鹏, 赵雷, 殷东明, 龙山
【申请人】鞍钢股份有限公司