一種連鑄坯複合焊接生產特厚鋼板的方法與流程

2023-06-21 14:55:21 2

本發明屬於軋鋼工藝技術領域，尤其涉及一種利用常規連鑄坯複合焊接生產成品厚度＞450mm特厚鋼板的方法。

背景技術：

特厚板主要用於各類大型船艦、橋梁、鍋爐、壓力容器、油氣管線、工程機械、高層建築、模具、海上石油鑽井平臺及國防軍工等鋼材性能要求較高的設施。以工程機械製造為例，從上世紀九十年代開始，結合引進或中外合作製造大型露天礦山設備，68～154噸電動輪自卸車、10～23米電鏟、各種大噸位起重機等均需採用特厚板作為受力部件。由於上述工業的發展，特厚鋼板在國內外兩個市場上的需求也越來越大。

目前，國內能生產特厚板的廠家，除寶鋼外，只有上海浦鋼和舞陽鋼鐵公司兩家。鞍鋼厚板廠由於受加熱爐和軋機開口度(400mm)的限制，只能生產厚度為80～100mm的厚板。濟南鋼鐵公司新上的寬厚板軋機，受煉鋼和連鑄條件的限制，也難以生產大於100mm的厚板。複合法生產特厚板在中國屬於最近興起，其生產方法主要有模鑄法和電渣重熔法，其中，模鑄鋼錠直接軋制特厚板工藝生產效率低，成本高，周期長，成材率低，而且生產工藝複雜，已經不能適應現代工業高速發展的需要，主要用於批量不大的特殊鋼、沸騰鋼、合金鋼特厚板的生產。而電渣重熔工藝由於受生產能力限制，且生產成本較高，僅適用於生產軍工等高檔品種。採用真空複合板坯軋制特厚板新技術以常規厚板連鑄坯為原料，雖然解決了由於連鑄板坯厚度限制無法軋制特厚板的原料問題，但是生產能力不足，生產能力的限制是真空複合板坯技術最大的短板。

技術實現要素：

本發明的目的旨在克服傳統特厚板生產方法的不足，從而提供一種工藝簡單，減少能耗，低成本、高效率、高成材率和高質量的連鑄坯複合焊接生產特厚鋼板的方法。

為此，本發明所採取的技術解決方案：

一種連鑄坯複合焊接生產特厚鋼板的方法，其利用連鑄坯複合焊接生產成品厚度＞450mm特厚鋼板的方法為：

(1)表面清理：將待覆合連鑄坯的複合面及四個端面用銑床進行銑削加工，去除連鑄坯表面氧化層；若採用三層複合，則中間層連鑄坯的所有表面均需銑削加工；加工後的連鑄坯用工業酒精或丙酮對加工面進行擦拭清洗，並用壓縮空氣進行表面吹掃。

(2)打磨坡口：沿清理後的下部連鑄坯結合面的兩個長邊打磨坡口，長邊兩端分別留出 0.4～0.6m的預留段，其餘部分均打磨出45～60°的坡口。

(3)組坯：再次檢查連鑄坯複合面清潔情況，確認結合面無氧化物、油汙及灰塵後，用翻坯機和對齊機將連鑄坯組坯成組合坯。

(4)手工焊接：對上下兩塊組合坯坡口起點處的接縫進行點焊，以防止連續焊接時組合坯的變形；然後採用低氫型焊條和兩側對稱同時施焊的方式對坡口段接縫進行連續焊接，確保焊縫飽滿。

(5)真空電子束焊接：手工焊接後的組合坯運至真空室後，將真空室抽真空至氣壓5×10-3pa，在該真空條件下通過旋轉工作檯依次將未焊接的部分焊接完，焊接電流為430～460ma，焊接速度5.8～6.2mm/s，使複合面處於密封狀態，形成複合坯。

(6)複合坯加熱：採用室式加熱爐，在700℃保溫7～8h，然後在700～1240℃之間加熱升溫7～8h，並在1200±20℃均熱保溫6～8h。

(7)軋制和熱處理：控制軋制溫度為900～1100℃，橫軋道次採用15～20mm小壓下量軋制，縱軋道次採用≥40mm的大壓下量軋制，軋制速度控制在0.8～1.5m/s；軋制複合鋼板下線後直接與熱鋼板堆垛緩冷47～50h；然後進行探傷檢驗和相應的熱處理。

本發明的有益效果為：

本發明真空焊接時不需要電焊程序，並減少了連續焊接的工作量，使真空室的生產能力提高2～3倍。本發明克服了傳統特厚板生產方法的不足，具有工藝簡單，減少能耗，低成本、高效率、高成材率和高質量的特點，適用於高品質特厚、特寬、大單重鋼板的大批量生產。

具體實施方式

實施例1：採用單塊連鑄坯規格為6000×2000×300的q370qe低合金鋼，進行600mm厚雙層複合板坯，最終鋼板成品厚度280mm。

1、表面清理：將待覆合連鑄坯的上表面及四個端面用銑床進行銑削加工，去除連鑄坯表面氧化層，兩塊連鑄坯銑削後尺寸偏差≤2mm。加工後的連鑄坯用工業酒精對加工面進行擦拭清洗，並用壓縮空氣進行表面吹掃。

2、打磨坡口：沿清理後的下部連鑄坯結合面的兩個長邊打磨坡口，長邊兩端分別留出0.5m的預留段，其餘部分均打磨出45°～60°的坡口。

3、組坯：再次檢查連鑄坯複合面清潔情況，確認結合面無氧化物、油汙及灰塵後，用翻坯機和對齊機將連鑄坯組坯成組合坯。

4、手工焊接：對上下兩塊組合坯坡口起點處的接縫進行點焊，以防止連續焊接時組合坯的變形；然後採用低氫型焊條和兩側雙人對稱同時施焊的方式對坡口段接縫進行連續焊接， 並確保焊縫飽滿。

5、真空電子束焊接：手工焊接後的組合坯運至真空室後，將真空室抽真空至氣壓5×10-3pa，在該真空條件下通過旋轉工作檯依次將未焊接的部分焊接完，焊接電流為450ma，焊接速度6mm/s，使複合面處於密封狀態。

6、複合坯加熱：採用室式加熱爐，在700℃保溫7.5h，然後在700～1240℃之間加熱升溫7h，並在1200±20℃均熱保溫8h。

7、軋制和熱處理：控制軋制溫度為980℃，橫軋道次採用16mm小壓下量軋制，縱軋道次採用45mm的大壓下量軋制，軋制速度控制在1.0m/s；軋制複合鋼板下線後直接與熱鋼板堆垛緩冷48h；然後進行探傷檢驗和相應的熱處理。

實施例2：採用單塊連鑄坯規格為5000×2200×300的q345b，進行900mm厚三層複合板坯，最終鋼板成品厚度540mm。

1、表面清理：將待覆合連鑄坯的上表面及四個端面用銑床進行銑削加工，去除連鑄坯表面氧化層，中間層連鑄坯的所有表面均銑削加工，相鄰兩塊連鑄坯銑削後尺寸偏差≤2mm。加工後的連鑄坯用丙酮對加工面進行擦拭清洗，並用壓縮空氣進行表面吹掃。

2、打磨坡口：沿清理後的下部連鑄坯結合面的兩個長邊打磨坡口，長邊兩端分別留出0.52m的預留段，其餘部分均打磨出50°的坡口。

3、組坯：再次檢查連鑄坯複合面清潔情況，確認結合面無氧化物、油汙及灰塵後，用翻坯機和對齊機將連鑄坯組坯成組合坯。

4、手工焊接：對上下兩塊組合坯坡口起點處的接縫進行點焊，以防止連續焊接時組合坯的變形；然後採用低氫型焊條和兩側四人對稱同時施焊的方式對坡口段接縫進行連續焊接，確保焊縫飽滿。

5、真空電子束焊接：手工焊接後的組合坯運至真空室後，真空室抽真空至氣壓4.5×10-3pa，在該真空條件下通過旋轉工作檯依次將未焊接的部分焊接完，焊接電流為480ma，焊接速度5.8mm/s，使複合面處於密封狀態。

6、複合坯加熱：採用室式加熱爐，在700℃保溫8h，然後在700～1240℃之間加熱升溫7.5h，並在1200±20℃均熱保溫6.5h。

7、軋制和熱處理：控制軋制溫度為1050℃，橫軋道次採用19mm小壓下量軋制，縱軋道次採用55mm的大壓下量軋制，軋制速度控制在1.3m/s。軋制複合鋼板下線後直接與熱鋼板堆垛緩冷50h。然後進行探傷檢驗和相應的熱處理。