[发明专利]用于制备高碳当量特厚钢板的真空焊接装置及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201810142150.4 申请日: 2018-02-11
公开(公告)号: CN108381027B 公开(公告)日: 2020-11-17
发明(设计)人: 骆宗安;谢广明;吴庆林 申请(专利权)人: 东北大学
主分类号: B23P15/00 分类号: B23P15/00;B23K15/00;B23K15/06;B23K101/18
代理公司: 沈阳东大知识产权代理有限公司 21109 代理人: 宁佳
地址: 110819 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 用于 制备 当量 钢板 真空 焊接 装置 及其 方法
【说明书】:

一种用于制备高碳当量特厚钢板的真空焊接装置及其制备方法,装置包括真空室,真空室顶部设上补热单元,还包括有下补热单元,真空室内设双电子枪,双电子枪与上下补热单元间设隔热装置。制备步骤如下:取两/多组连铸坯或钢板,对待复合表面铣削加工后在待复合面四周边缘处加工出相应尺寸台阶,叠合对齐,并在台阶中加入中间过渡层,将组合坯料预热保温后抽真空并补热,先预热后焊接,完成焊缝连接,缓冷并保证焊接合格加热保温,控制轧制参数进行轧制,制得高碳当量特厚钢板,其冶金界面结合优异,满足Z35性能要求。该装置及方法可降低高碳当量连铸钢坯或钢板在真空电子束焊接中开裂倾向,消除接头脆性组织,得到具有高强、高韧组织结构。

技术领域

本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种用于制备高碳当量特厚钢板的真空焊接装置及其制备方法。

背景技术

由于高碳、高合金(Cr、Mo等合金元素)含量的各类高碳当量特厚钢板中含有各类合金碳化物,因而具有极为优异的强度、硬度、耐磨性以及耐高温性能。目前,随着我国大规格模具、大型核电设施以及重型化工冶炼反应器等关键装备的开发和建设,对于高碳当量特厚钢板的需求十分旺盛,产品具有很高的附加值,市场前景广阔。

目前,我国的高碳当量特厚钢板主要采用铸锭法进行生产,但是铸锭法容易产生严重的心部偏析,以及气孔和夹杂等缺陷,因此产品质量很不稳定。并且铸锭法的成材率也较低,生产成本较高,因而严重地限制了其应用范围。另外,电渣重熔法也被用于制备高碳当量特厚板,但是其耗电极高,生产成本居高不下,仅用于特殊的高合金特厚板应用领域。

真空轧制复合技术是国际上非常先进的特厚板制备技术。与传统的铸锭技术相比,真空轧制复合技术由于采用高质量的连铸坯或钢板,因而特厚板具有很高的产品质量,心部无明显成分偏析,气孔、夹杂等缺陷也较少。另外真空轧制复合技术的成材率和生产效率也都很高。因此,与铸锭法和电渣重熔法相比,真空轧制复合技术生产特厚板,无论是从产品质量还是生产成本上有很大的优势。

针对真空轧制复合技术制备的特厚钢板,通过真空电子束焊接封装坯料,可以避免复合界面在后续的加热和轧制过程中的界面氧化,确保了界面优良的结合性能。然而,对于高碳钢、高合金Cr-Mo钢等碳当量≥0.4%的高碳当量钢,由于具有很强的淬硬倾向,其中钢板的碳当量计算公式采用:C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。因此,当碳和合金元素的含量足够高以后,特厚钢板甚至可以在空冷条件下产生强烈的淬火现象。另外,由于电子束的能量密度很高,焊缝与周围冷金属之间的温度梯度很大,因而焊接接头的冷却速度很快,接头极易出现冷裂纹和延迟裂纹等焊接缺陷,整个焊缝和热影响区生成高硬度的马氏体组织,极大影响了接头的结合强度,最终导致特厚板坯在加热和轧制过程中出现开裂、漏气等现象,无法有效地实现轧制复合过程。

此前我们获批了一项发明专利技术:“一种特厚合金钢板的制备方法”CN201310707559.3。在该专利中,我们采用了双电子枪结构来减缓焊接裂纹的产生,即一把电子枪预热+另一把电子枪焊接的模式。这种方法在一定程度上减缓了裂纹的产生,但对于较高碳当量和较大尺寸规格的合金钢板,例如碳当量超过0.4%钢的高碳或高合金钢且厚度超过300mm,由于其存在强烈的淬硬倾向以及较大的焊接变形约束作用,焊接接头的质量很难进行有效的控制。因此,在真空轧制复合技术的基础上,开发出更出色的可适应高碳当量复合的工艺技术显得十分迫切。

发明内容

针对现有技术存在的问题,本发明提供一种用于制备高碳当量特厚钢板的真空焊接装置及其制备方法。采用该装置及方法可降低高碳当量的连铸钢坯或钢板在真空电子束焊接封装过程中的开裂倾向,消除接头的高硬马氏体等脆性组织,从而在焊接接头中得到具有高强、高韧的组织结构,最终制备出具有优异冶金界面结合的高品质高碳当量特厚复合板。

本发明的技术方案为:

一种用于制备高碳当量特厚钢板的真空焊接装置,包括真空室,所述的真空室顶部设有上补热单元;

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