專利名稱：一種真空復(fù)合軋制特厚板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種真空復(fù)合軋制特厚板的方法。
背景技術(shù)：
在鋼板生產(chǎn)中，特厚板在重型機(jī)械、鍋爐、核電、船舶制造、海洋平臺(tái)、橋梁、機(jī)場(chǎng)等 方面有著非常廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的制造特厚板方法主要有模型鑄造法和電渣重熔制造法， 其中模鑄法生產(chǎn)工藝效率低，成材率低，一般在75%左右。另外，鋼坯的化學(xué)成分和物理性 質(zhì)不均勻，坯料心部的缺陷難以消除。電渣重熔法生產(chǎn)效率低，能源消耗大，生產(chǎn)成本高。真 空復(fù)合軋制法是利用常見的連鑄坯為原料，首先將兩塊或多塊連鑄坯的切割為定尺，然后 將待復(fù)合表面通過龍門銑床機(jī)械清理干凈，將坯料疊合在一起或并排立放在一起，在真空 室內(nèi)對(duì)復(fù)合面四周進(jìn)行真空電子束焊接，焊接深度為50 100mm，然后將焊接完成的坯料 送入加熱爐加熱，最后進(jìn)行軋制，得到特厚板。在大量的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在一些通過真空復(fù)合 軋制法制備的坯料的心部(即復(fù)合界面處)發(fā)現(xiàn)有細(xì)小的夾雜物出現(xiàn)，在夾雜物密集的位 置，Z向力學(xué)性能急劇惡化。此外，發(fā)現(xiàn)界面夾雜物的成分主要為氧化鋁，氧化硅，氧化錳和 氧化鐵等氧化物。 在真空復(fù)合軋制生產(chǎn)過程中，由于機(jī)械加工的表面平整度有限，以及在吊裝和焊 接過程中坯料的變形，使得兩塊坯料的接合面極可能形成閉合區(qū)域或半閉合區(qū)域，這些區(qū) 域內(nèi)的空氣很難被真空泵組排除，因而在后續(xù)的焊接過程中將空氣封在復(fù)合界面處，在加 熱過程中將會(huì)在復(fù)合界面處即復(fù)合板心部形成氧化夾雜物，而且這些氧化物主要是由于低 真空下的大量氧原子的選擇性氧化機(jī)制形成。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中為防止真空復(fù)合軋制特厚板心部夾雜物的產(chǎn)生，本發(fā)明提供一種 真空復(fù)合軋制特厚板的方法，采用雙板重合，在真空條件下熱壓的工藝方法，以達(dá)到防止生 產(chǎn)特厚板過程中特厚板心部產(chǎn)生夾雜物的目的。
本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行 步驟1、分別將兩塊具有相等長(zhǎng)、寬的連鑄坯的待復(fù)合面加工至全部露出新鮮金屬 表面，設(shè)置兩個(gè)坯料在水平方向待復(fù)合面相對(duì)，完全重合的疊在一起，通過機(jī)械升降裝置使 疊在上面的坯料緩慢升起^ lmm距離，升起速度(1 60)mm/min ; 步驟2、將兩個(gè)坯料置于真空條件下，要求真空度《1 X 10—2Pa，再將兩個(gè)坯料緊密 貼合在一起，對(duì)兩個(gè)坯料接合面的四周進(jìn)行真空電子束焊接，焊接電壓(60 150)kV，電流 (50 200) mA，焊接速度(100 500)mm/min，熔深(50 100) mm ; 步驟3、將焊接完成的坯料加熱至(1000 1300) 。C保溫(1 2)h，進(jìn)行軋制，獲得 厚度超過100mm的特厚板。 上述方法中，當(dāng)設(shè)置兩個(gè)坯料距離^ lmm時(shí)，采用機(jī)械升降裝置進(jìn)行升降兩個(gè)坯 料，所述的機(jī)械升降裝置包括兩塊支撐板、四個(gè)支撐桿、一個(gè)電機(jī)和支架，支架為矩形，四個(gè)
3支撐桿安裝在矩形支架的四個(gè)頂點(diǎn)上，其中相鄰兩個(gè)支撐桿的上端安裝一塊支撐板，另外 兩個(gè)支撐桿的上端安裝另外一塊支撐板，兩塊支撐板相平行，電機(jī)主軸與支撐桿連接；
預(yù)先在上層坯料的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面焊接支撐板，兩塊支撐板的長(zhǎng)寬厚要一致，在
兩側(cè)連鑄坯的焊接位置也要保持一致，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械升降裝置的四個(gè)支撐桿將支撐
板升起，使上層坯料的待復(fù)合面與下層坯料的待復(fù)合面之間的距離^ lmm，四個(gè)支撐桿的上 升速度要一致；當(dāng)真空度《1X10—乍a時(shí)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械升降裝置使上層坯料下降， 將上層坯料的待復(fù)合面貼合到下層坯料的待復(fù)合面上，其中機(jī)械升降裝置使上層坯料下降 時(shí)，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)各支撐桿以相同的速度下降。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的特厚板復(fù)合面內(nèi)無夾雜物，通過將坯料的待復(fù)合面在抽 真空前預(yù)先設(shè)置間距，避免了部分空氣在焊接前被封存在待復(fù)合面內(nèi)，防止了復(fù)合面上發(fā) 生氧化的現(xiàn)象；同時(shí)通過移動(dòng)坯料使兩個(gè)復(fù)合面貼合過程中，保持兩個(gè)待復(fù)合面處于平行 狀態(tài)，避免端部不整齊影響電子束焊接。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單，操作方便，效果明顯，具有良好 的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明坯料采用機(jī)械升降裝置進(jìn)行軋制特厚板主視圖；
圖2是本發(fā)明坯料采用機(jī)械升降裝置進(jìn)行軋制特厚板側(cè)視圖； 圖3是本發(fā)明運(yùn)用機(jī)械升降裝置最終得到的特厚板復(fù)合界面微觀組織，電子束焊 接時(shí)真空度為1X10—2Pa; 圖4為本發(fā)明未運(yùn)用機(jī)械升降裝置得到的特厚板復(fù)合界面微觀組織，電子束焊接 時(shí)真空度為1X10—2Pa; 圖5為本發(fā)明運(yùn)用機(jī)械升降裝置得到的特厚板復(fù)合界面微觀組織，電子束焊接時(shí) 真空度為1X10—中a; 圖中l(wèi)支撐板、2支撐桿、3電機(jī)、4坯料、5支架。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例中采用的坯料厚度為270mm ;
本發(fā)明實(shí)施例中制備的特厚板厚度為100mm;
本發(fā)明實(shí)施例中采用的坯料升降裝置為電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 本發(fā)明實(shí)施例中真空電子束焊接的工藝參數(shù)為電壓150kV，電流200mA，焊接速 度200mm/min。 本發(fā)明實(shí)施例中采用的軋制工藝參數(shù)為壓縮比5. 4，軋制溫度為900 1200°C ;
本發(fā)明實(shí)施例中采用的待復(fù)合面加工設(shè)備為龍門銑床。
本發(fā)明實(shí)施例中采用的加熱爐為電阻加熱爐。
實(shí)施例1 本發(fā)明一種真空復(fù)合軋制特厚板的方法結(jié)合實(shí)施例及附圖加以說明。
本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行 步驟1、選取兩個(gè)連鑄還還料材質(zhì)為Q235B，尺寸為270mmX2100mmX2400mm，在其 中一個(gè)坯料的兩個(gè)側(cè)面分別焊接兩個(gè)支撐板，支撐板材質(zhì)為Q235。采用龍門銑床將兩個(gè)坯
4料的待復(fù)合面加工至露出金屬表面，將兩塊坯料的復(fù)合面相對(duì)疊合在臺(tái)車上，其中焊接有 支撐板的坯料作為上層坯料、采用機(jī)械升降裝置進(jìn)行升降兩個(gè)坯料，升起速度lmm/min，升 起高度=lmm ; 所述的機(jī)械升降裝置如圖1和2所示包括兩塊支撐板、四個(gè)支撐桿、一個(gè)電機(jī)和支 架，支架為矩形，四個(gè)支撐桿安裝在矩形支架的四個(gè)頂點(diǎn)上，其中相鄰兩個(gè)支撐桿的上端安 裝一塊支撐板，另外兩個(gè)支撐桿的上端安裝另外一塊支撐板，兩塊支撐板相平行，電機(jī)主軸 與支撐桿連接； 步驟2、運(yùn)用機(jī)械升降裝置將上層坯料升起，然后開始抽真空，抽真空度= 1 X 10—2Pa時(shí)，利用坯料升降機(jī)構(gòu)將疊合的兩塊坯料的上層坯料降下，使兩塊坯料重新疊合 在一起，對(duì)坯料接合面四周進(jìn)行電子束焊接，焊接電壓60kV，電流50mA，焊接速度100mm/ min，熔深50mm ; 步驟3、將焊接完成的坯料送入加熱爐中在1200 °C加熱2小時(shí)，然后進(jìn) 行軋制，軋制工藝參數(shù)為壓縮比5.4，軋制溫度為900 120(TC，最終得到尺寸為 100mmX2500mmX 10000mm的特厚板，該特厚復(fù)合板的復(fù)合界面處的微觀組織如圖3所示， 從圖中可以看出無夾雜物出現(xiàn)，說明該方法消除了特厚板心部的夾雜物。
采用相同材質(zhì)、尺寸的連鑄坯坯料進(jìn)行對(duì)比1#試驗(yàn)，抽真空前不采用液壓升降機(jī) 構(gòu)將上層坯料升起，其他步驟與上述步驟相同，得到尺寸為100mmX2500mmX2400mm的對(duì) 比1#特厚板。復(fù)合界面處的微觀組織如圖4所示，從圖中可以看出復(fù)合界面存在一定量的 夾雜物，這也說明復(fù)合界面存在未抽凈的殘余空氣，這些空氣對(duì)復(fù)合界面產(chǎn)生了氧化。
采用相同材質(zhì)、尺寸的連鑄坯坯料進(jìn)行對(duì)比2#試驗(yàn)，抽真空度《1X10—中a 時(shí)，將上層坯料與下層坯料貼合，其他步驟與上述第一個(gè)試驗(yàn)相同，得到尺寸為 100mmX2500mmX2400mm的對(duì)比2#特厚板。復(fù)合界面處的微觀組織如圖5所示，從圖中可 以看出復(fù)合界面存在夾雜物，這也說明當(dāng)真空度降低后，復(fù)合界面發(fā)生了氧化，出現(xiàn)細(xì)小夾 雜物。 實(shí)施例2 步驟1、兩個(gè)連鑄還還料材質(zhì)為Q235B，尺寸為270mmX2100mmX2400mm，在其中一 個(gè)坯料的兩個(gè)側(cè)面分別焊接兩個(gè)支撐板，支撐板材質(zhì)為Q235。采用龍門銑床將兩個(gè)坯料的 待復(fù)合面加工至露出金屬表面，將兩塊坯料的復(fù)合面相對(duì)疊合在臺(tái)車上，其中焊接有支撐 板的坯料作為上層坯料、采用機(jī)械升降裝置進(jìn)行升降兩個(gè)坯料，升起速度30mm/min，升起高 度=1. 5mm ; 步驟2、運(yùn)用機(jī)械升降裝置將上層坯料升起，然后開始抽真空，抽真空度= 0. 5X 10—2Pa時(shí)，利用坯料升降機(jī)構(gòu)將疊合的兩塊坯料的上層坯料降下，使兩塊坯料重新 疊合在一起，對(duì)坯料接合面四周進(jìn)行電子束焊接，焊接電壓80kV，電流100mA，焊接速度 300mm/min，熔深80mm ; 步驟3、將焊接完成的坯料送入加熱爐中在120(TC加熱1.5小時(shí)，然后進(jìn) 行軋制，軋制工藝參數(shù)為壓縮比5.4，軋制溫度為900 120(TC，最終得到尺寸為 100mmX2500mmX 10000mm的特厚板。該特厚復(fù)合板的復(fù)合界面處的微觀組織如圖3所示，
從圖中可以看出無夾雜物出現(xiàn)，說明該方法消除了特厚板心部的夾雜物。
實(shí)施例3
步驟1、兩個(gè)連鑄還還料材質(zhì)為Q235B，尺寸為270mmX2100mmX2400mm，在其中一 個(gè)坯料的兩個(gè)側(cè)面分別焊接兩個(gè)支撐板，支撐板材質(zhì)為Q235。采用龍門銑床將兩個(gè)坯料的 待復(fù)合面加工至露出金屬表面，將兩塊坯料的復(fù)合面相對(duì)疊合在臺(tái)車上，其中焊接有支撐 板的坯料作為上層坯料、采用機(jī)械升降裝置進(jìn)行升降兩個(gè)坯料，升起速度60mm/min，升起高 度=2mm ; 步驟2、運(yùn)用機(jī)械升降裝置將上層坯料升起，然后開始抽真空，抽真空度= 0. 75X10—2Pa時(shí)，利用坯料升降機(jī)構(gòu)將疊合的兩塊坯料的上層坯料降下，使兩塊坯料重新 疊合在一起，對(duì)坯料接合面四周進(jìn)行電子束焊接，焊接電壓150kV，電流200mA，焊接速度 500mm/min，熔深100mm ; 步驟3、將焊接完成的坯料送入加熱爐中在1300 °C加熱2小時(shí)，然后進(jìn) 行軋制，軋制工藝參數(shù)為壓縮比5.4，軋制溫度為900 120(TC，最終得到尺寸為 100mmX2500mmX 10000mm的特厚板。該特厚復(fù)合板的復(fù)合界面處的微觀組織如圖3所示， 從圖中可以看出無夾雜物出現(xiàn)，說明該方法消除了特厚板心部的夾雜物。
權(quán)利要求
一種真空復(fù)合軋制特厚板的方法，其特征在于方法按以下步驟進(jìn)行步驟1、分別將兩塊具有相等長(zhǎng)、寬的連鑄坯的待復(fù)合面加工至全部露出新鮮金屬表面，設(shè)置兩個(gè)坯料在水平方向待復(fù)合面相對(duì)，完全重合的疊在一起，通過機(jī)械升降裝置使疊在上面的坯料緩慢升起≥1mm距離，升起速度(1～60)mm/min；步驟2、將兩個(gè)坯料置于真空條件下，要求真空度≤1×10-2Pa，再將兩個(gè)坯料緊密貼合在一起，對(duì)兩個(gè)坯料接合面的四周進(jìn)行真空電子束焊接，焊接電壓(60～150)kV，電流(50～200)mA，焊接速度(100～500)mm/min，熔深(50～100)mm；步驟3、將焊接完成的坯料加熱至(1000～1300)℃保溫(1～2)h，進(jìn)行軋制，獲得厚度超過100mm的特厚板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述真空復(fù)合軋制特厚板的方法，其特征在于所述的機(jī)械升降裝置 包括兩塊支撐板、四個(gè)支撐桿、一個(gè)電機(jī)和支架，支架為矩形，四個(gè)支撐桿安裝在矩形支架 的四個(gè)頂點(diǎn)上，其中相鄰兩個(gè)支撐桿的上端安裝一塊支撐板，另外兩個(gè)支撐桿的上端安裝 另外一塊支撐板，兩塊支撐板相平行，電機(jī)主軸與支撐桿連接。
全文摘要
一種真空復(fù)合軋制特厚板的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。按以下步驟進(jìn)行1、將坯料在水平方向待復(fù)合面相對(duì)，完全重合的疊在一起，通過機(jī)械升降裝置升起坯料；2、在真空條件下對(duì)兩個(gè)坯料接合面的四周進(jìn)行真空電子束焊接；3、將焊接的坯料進(jìn)行軋制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的特厚板復(fù)合面內(nèi)無夾雜物，通過將坯料的待復(fù)合面在抽真空前預(yù)先設(shè)置間距，避免了部分空氣在焊接前被封存在待復(fù)合面內(nèi)，防止了復(fù)合面上發(fā)生氧化的現(xiàn)象；同時(shí)通過移動(dòng)坯料使兩個(gè)復(fù)合面貼合過程中，保持兩個(gè)待復(fù)合面處于平行狀態(tài)，避免端部不整齊影響電子束焊接。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單，操作方便，效果明顯，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B23K15/06GK101773931SQ20091024887
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者吳慶林, 王國(guó)棟, 王黎筠, 謝廣明, 駱宗安 申請(qǐng)人:東北大學(xué)