CN112475794A - 一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，该方法是在组坯工序中，在两块板坯之间增加了0.5‑1mm的IF钢冷轧板作为过渡层，同时，通过真空电子束焊接工艺改进，大幅提高真空电子束的焊接强度，保证轧制稳定性。与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明方案的实施，解决了高强钢真空电子束焊接后轧制开裂的问题。实现了高强钢真空复合焊接‑轧制的稳定生产，为同类钢种生产提供了技术指导，拓展了品种，提高了合格率和供货能力。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，尤其涉及一种解决真空电子束焊接高强度钢(屈服强度大于600MPa)复合板开裂的工艺。
背景技术
高强度结构钢是指加入硼元素的钢，硼在钢中的作用主要是增加钢的淬透性，钢中添加硼能显著节省镍、铬、钼等昂贵的合金元素，有可观的经济效益，并且在保证钢具有所需淬透性和力学性能的同时，钢的热、冷加工性能较好，主要缺点是，淬透性的波动比不含硼元素的钢大。高强度钢的研制原则是利用尽可能少的合金元素获得尽可能高的综合力学性能，高强度钢能够满足工程上各种结构(如大型桥梁、压力容器及船舶等)要求承载大，同时又要求减轻结构自重，提高可靠性及节约材料和资源的要求。
高强度钢的合金化原理主要是利用合金元素产生的固容强化、细晶强化以及沉淀强化来提高钢的强度，同时利用细晶强化使钢的韧脆转化温度降低效应，来抵消钢中碳氮化物析出强化使钢韧脆转化温度升高这种不利的影响，使钢在获得高强度的同时又能保持较好的低温性能。由于高强度级别钢材的合金化体系比较复杂，合金元素含量较高，屈强比较大，且为调质状态供货，因此有许多焊接方面的技术问题亟待解决。
真空电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业，钢铁行业采用真空电子束焊接后轧制工艺生产特厚板已得到广泛使用，但采用真空电子束生产高强度钢始终是领域内的难点，前期开展了工业试制，按照常规低合金复合焊接工艺生产高强钢时，100％存在裂纹。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，旨在解决高强度钢复合板焊接后加热或轧制开裂的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，该方法是在组坯工序中，在两块板坯之间增加了0.5-1mm的IF钢冷轧板作为过渡层，同时，通过真空电子束焊接工艺改进，大幅提高真空电子束的焊接强度，保证轧制稳定性，，整个工艺过程为：表面铣磨→四周加工凹槽→点焊冷轧板→组坯→预热→焊接→加热→轧制，具体包括如下方法：
1)高强钢坯料铣磨：对上基板A和下基板B进行接合面及四周表面铣磨，铣磨至各表面全部露出金属光泽；
2)在下基板B的表面四周距边部30-50mm，用铣床加工一个凹槽，凹槽深度为0.5-1mm；
3)点焊冷轧板：选择0.5-1mm厚度的IF钢冷轧板，将其切割为宽度30-50mm，长度与下基板B的长度、宽度相匹配的小块，用电焊将IF钢冷轧板固定焊接在下基板B边部的凹槽中，焊接点为每50-100cm一点，点焊后用角磨机将焊点磨平，并高纯酒精擦洗清洁，确保表面无氧化物、油污、灰尘等；
4)组坯：将下基板B放于对中机，将上基板A翻坯，保证铣磨面相对作为接合面，吊运至对中机，组坯对中上下基板；
焊前准备：真空泵提前加热，电子束焊机的成像头需要认真清理干净，并对各部件重新紧固，复合坯入真空室前标记好焊缝大小的各条边，并用图示在图纸上标记好，复合坯放旋转台上后对焊缝进行仔细清理，确保白布蘸酒精后擦拭焊缝，白布不变色，组坯后入真空室准备焊接；
5)复合坯焊接：采用真空电子束进行高强钢焊接，焊接原则是先点焊再连续焊，点焊参数100-150mA，10-15mm/s；连续焊接参数350-400mA，6-8mm/s，连续焊接顺序为先焊窄边，对称焊接。
上述步骤5)复合坯真空电子束焊接后缓冷至少1h后破空，需要补焊时，如果是局部小缺陷，采用50Am-100 Am-150Am-200Am-250Am-250Am-200Am-150Am-100Am-50Am的小程序进行补焊，补焊后，缓冷时间不小于30min破空；如果属于大于500mm长的严重凹陷等大缺陷，则需要全面重焊接一遍，焊后仍需要缓冷不少于1h破空；焊接完成后在铸坯表面采用防氧化保护涂料进行喷涂保护，并加盖冷轧板进入加热炉进行加热；轧制采用先小压下再大压下的工艺进行轧制。
上述步骤1)铣磨后的两块基板实际尺寸(长、宽以及对角线)偏差≤1mm。
上述步骤4)组坯后接合面的缝隙不大于0.5mm，组坯后在复合坯上部进行压坯。
上述步骤5)点焊时，窄边不少于4点，宽边不少于6点。
所述高强度钢为屈服强度大于600MPa的钢材，焊接板坯厚度≥200mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过本发明方案的实施，解决了高强钢真空电子束焊接后轧制开裂的问题。实现了高强钢真空复合焊接-轧制的稳定生产，为同类钢种生产提供了技术指导，拓展了品种，提高了合格率和供货能力。
附图说明
图1是下基板B坯料加工凹槽的示意图。
图2是图1的侧视图。
图中：1-凹槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明：
为解决真空电子束焊接高强度钢复合板加热开裂的问题，满足高强度钢特厚板生产要求，本发明提出一种新的高强钢真空复合板组坯焊接生产工艺，工艺路线如下：表面铣磨→四周加工凹槽→点焊冷轧板→组坯→预热→焊接→加热→轧制。
本发明创新之处在于在组坯工序，两块板坯之间增加了0.5-1mm的冷轧板作为过渡层，同时，通过真空电子束焊接工艺改进，大幅提高了真空电子束的焊接强度，保证了轧制稳定性。
实施例1：针对800MPa级高强水电钢复合坯生产，具体实施方案如下：
1)钢坯料铣磨；选择两块外观无缺陷的板坯，测量尺寸250*2100*3400mm，将结合面铣磨到全部见金属光泽，铣磨后两块板坯实际尺寸(长、宽以及对角线)偏差≤1mm。
2)在下基板B的四周边部40mm，用铣床加工一个凹槽1，凹槽1深度为1mm。
3)表面清理；对复合坯结合面以及侧面进行二次打磨，打磨后吹扫，并用高纯酒精擦洗清洁，确保表面无氧化物、油污、灰尘等。
4)点焊IF钢冷轧板；选择1mm厚度的IF钢冷轧板，将其切割为宽度40mm，长度与坯料长度、宽度相匹配的小块，用电焊将其固定焊接在下基板B边部，焊接点为每50cm一点，点焊后用高纯酒精擦洗清洁，确保表面无氧化物、油污、灰尘等。
5)组坯；将下基板B放于对中机，将上基板A翻坯，吊运至对中机，组坯对中上下基板，组坯后接合面的缝隙不大于0.5mm。
6)焊前准备；真空室提前加热，成像头需要认真清理干净，并对各部件重新紧固，杜绝过程成像丢失开门状况，复合坯入真空室前标记好焊缝大小的各条边，并用图示在图纸上标记好，组坯后需要在复合坯上部进行压坯。复合坯放旋转台上后对焊缝进行仔细清理，确保白布蘸酒精后擦拭焊缝，白布不变色。组坯后入真空室抽真空保温。
7)复合坯焊接，采用真空电子束进行焊接，焊接原则是：点焊参数150mA，10mm/s，窄边4点，宽边6点，四条边均需要点焊，连续焊接350mA，6mm/s，焊接顺序，先焊窄边，对称焊接。
8)焊接后需要缓冷1h后方可允许破空。需要补焊时，如果是局部小缺陷，采用50Am-100Am-150Am-200Am-250Am-250Am-200Am-150Am-100Am-50Am的小程序进行补焊，补焊后，缓冷时间不小于30min方可破空，如果属于大于500mm长的严重凹陷等大缺陷，则需要全面重焊接一遍，焊缝寻迹适当靠上，焊接参数为连续焊接参数一样，焊后仍需要缓冷1h后方可破空。
9)焊接完成后在铸坯表面采用防氧化保护涂料进行保护，晾干后24h内进入加热炉进行加热。
Claims (7)
1.一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，其特征在于，该方法是在组坯工序中，在两块板坯之间增加了0.5-1mm的IF钢冷轧板作为过渡层，提高真空电子束的焊接强度，整个工艺过程为：表面铣磨→四周加工凹槽→点焊冷轧板→组坯→预热→焊接→加热→轧制，具体包括：
在复合板坯表面铣磨工序后，在下基板B的表面四周距边部30-50mm，加工凹槽，凹槽深度为0.5-1mm；
点焊冷轧板：选择0.5-1mm厚度的IF钢冷轧板，将其切割为宽度30-50mm，长度与下基板B的长度、宽度相匹配的小块，用电焊将IF钢冷轧板固定焊接在下基板B边部的凹槽中，焊接点为每50-100cm一点。
2.根据权利要求1所述的一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，其特征在于，焊接工序采用真空电子束进行高强钢焊接，焊接原则是先点焊再连续焊，点焊参数100-150mA，10-15mm/s；连续焊接参数350-400mA，6-8mm/s，连续焊接顺序为先焊窄边，对称焊接。
3.根据权利要求2所述的一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，其特征在于，复合坯真空电子束焊接后缓冷至少1h后破空，需要补焊时，如果是局部小缺陷，采用50Am-100Am-150Am-200Am-250Am-250Am-200Am-150Am-100Am-50Am的小程序进行补焊，补焊后，缓冷时间不小于30min破空；如果属于大于500mm长的严重凹陷等大缺陷，则需要全面重焊接一遍，焊后仍需要缓冷不少于1h破空。
4.根据权利要求2所述的一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，其特征在于，采用真空电子束进行高强钢焊接，点焊时，窄边不少于4点，宽边不少于6点。
5.根据权利要求1所述的一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，其特征在于，表面铣磨工序后的两块基板实际尺寸偏差≤1mm。
6.根据权利要求1所述的一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，其特征在于，组坯工序中，复合板坯接合面的缝隙不大于0.5mm，组坯后在复合坯上部进行压坯。
7.根据权利要求1所述的一种解决真空电子束焊接高强度钢复合板开裂的工艺，其特征在于，所述高强度钢为屈服强度大于600MPa的钢材，焊接板坯厚度≥200mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210312 |