[发明专利]一种超大直径真空自耗电极棒焊接方法

说明书

本发明公开一种超大直径真空自耗电极棒处理及焊接方法，通过多支真空感应电极熔炼一支真空自耗钢锭，达到大锭型真空自耗锭头尾偏析及锭重不足问题的解决。本发明的有益处在于：焊接结束后对电极棒焊接位置质量进行检验，焊接位置饱满，无虚焊、无未焊合、无焊接缺口等缺陷；对成品∮1050mm真空自耗锭横向钢坯的低倍测试，根据ASTM E45D标准对钢材严重视场金属夹杂物进行评级，成品锻坯的非金属夹杂物全部达到技术标准要求。

技术领域

本发明属于特种冶炼技术领域，涉及一种超大直径真空自耗电极棒焊接方法,电极棒尺寸大于∮800mm。

背景技术

真空感应炉与真空自耗炉作为特种冶炼领域主要熔炼设备，为国防工业重点领域提供优质材料，产品应用于航空航天等重要领域。真空自耗炉是在真空状态下进行提纯及精炼的一种重熔方式，采用单支真空感应电极与过渡电极棒焊接后固定在可匀速运动的拉杆上(见图1)，在高温电弧中恒速熔炼。当前国内双真空熔炼特种钢锭最大锭型为∮1050mm，最大锭重约20吨。根据航空领域装备的升级，900mm×500mm大规格锻坯材料开始熔炼，根据锻比要求，急需熔炼生产∮1050mm真空自耗锭，真空感应炉+真空自耗炉熔炼钢锭截面的不断增大，真空自耗钢锭偏析倾向增加，熔炼难度也随之增大。根据市场需求，当前真空感应炉+真空自耗熔炼钢锭的尺寸、重量在极限程度条件下，仍无法满足使用要求，且通过对∮1050mm钢锭解剖模拟分析，∮1050mm钢锭经锻造加工后，与之对应的感应电极缩孔端成分存在正偏析，底垫端成分存在负偏析，头尾位置坯料性能差异性较大。在真空自耗炉调整不同熔炼速度及电弧长度等工艺参数，并增加氦气冷却的状态下，∮ 1050mm锭型成分偏析情况仍未得到改善；且单支真空感应电极熔炼的真空自耗钢锭重量远远满足不了大锭型钢锭的市场迫切需求，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明公开一种超大直径真空自耗电极棒焊接方法，通过多支真空感应电极熔炼一支真空自耗钢锭，达到大锭型真空自耗锭头尾偏析及锭重不足问题的解决。

具体技术方案：

第一步：了解焊接材料成分，观察电极棒焊接端面外观及焊接端面有无孔洞情况；

第二步：真空感应电极棒平头操作，采用带锯进行切割；

第三步：对切割后的电极棒端面进行车光，保证端面平整，倾斜度不超过2度；

第四步：端车后电极棒进行真空自耗炉装炉操作，装炉过程使用水平尺进行垂直度校对，结晶器与电极棒之间环距偏差小于 5mm；

第五步：真空自耗炉炉内电极棒焊接，要求焊接前真空度不大于1Pa，起弧以小电流6000A～8000A看电极棒状态，逐渐加大电流18000A至电极棒熔化；

第六步，如若某一角存在严重喷溅及淌流现象，则反复调低电流1000A～5000A，稳定焊接电弧，收住缺口处淌流后逐渐加大电流；

第七步，焊接成熟时，可看到有熔液溢于电极棒四周，并发生较多的喷溅，应使被焊接电极棒熔化，调整电流至20000A～ 25000A进行焊合。

本发明的有益处在于：

焊接结束后对电极棒焊接位置质量进行检验，焊接位置饱满，无虚焊、无未焊合、无焊接缺口等缺陷；对成品∮1050mm真空自耗锭横向钢坯的低倍测试，根据ASTM E45D标准对钢材严重视场金属夹杂物进行评级，成品锻坯的非金属夹杂物全部达到技术标准要求。

附图说明

图1为单支电极焊接示意图；

图2为双支电极焊接示意图；

图3为焊接曲线图(按照实际电弧可适当调整)；

图4为电极焊接后焊缝图片；

图5为真空自耗熔炼曲线。