一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺的制作方法

1.本发明属于厚板焊接技术领域，具体涉及一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺。


背景技术：

2.厚钢板焊接钢坯的复合制造通常在真空室内把两块或多块贴合表面清理干净的钢坯四周接缝用电子束焊接封闭。对于更高强度及高合金的焊接复合钢坯的生产，由于钢种成分设计碳当量高，不预热直接焊接焊缝和热影响区存在产生焊接冷裂纹的可能。目前高合金复合钢坯的焊接生产工艺有两种：一种是复合铸坯焊前预热后采用真空电子束焊接，需要增加焊前预热和焊后热处理工艺和设施以避免真空电子束焊缝及热影响区冷裂纹的产生保证焊接复合坯的焊接质量。另一种工艺是在更高强度及高合金的钢坯结合面的四周环绕焊接低碳钢成分的钢板或熔敷金属，待结合面加工平整清理干净后面对面组合钢坯，不预热进行真空电子束焊接。因焊接熔合部分转化成低碳低合金成分金属之间焊接，因而不需预热，也无需真空加热炉。以上两种工艺加工流程较长，生产效率较低，同时都需要昂贵的真空焊接设备。两种工艺除了需要常规的组坯翻坯机械、真空电子束焊机等机械实施之外，第一种工艺还需要增加真空加热炉；第二种工艺虽不需要真空加热炉，但是由于焊接过渡区引入了异种金属，考虑到此部分与钢材主体成分不符需要切除，实际钢板的金属收得率可能有所下降。


技术实现要素：

3.为了简化高合金钢坯的复合生产工艺、降低设备购置运行费用、提高金属收得率，本发明提供了一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，具体包括以下步骤：
6.(1)高合金铸坯和矩形环加工：高合金铸坯和矩形环的化学成分相同，铸坯表面和矩形环两表面加工平整，外形加工尺寸基本相当。
7.(2)铸坯组合：两块清理好的铸坯表面面对面组合，铸坯之间间隔矩形环，铸坯和矩形环外形尺寸对齐。
8.(3)真空封装：在钢箱里放置组合好的铸坯，钢箱内部尺寸稍大于铸坯组合后的外形尺寸，组合好的铸坯放入钢箱后抽真空焊接封闭，制造钢箱的钢板和钢箱焊缝须经探伤检漏无泄漏，钢板厚度及焊缝以在设定温度、时间加热后不泄露为准。
9.(4)铸坯加热复合：把包覆铸坯组合的焊接钢箱置入加热炉内加热，加热到时间后，钢箱出炉冷却后拆解出铸坯。
10.(5)铸坯加热轧制：对复合铸坯加热，铸坯出炉经除鳞后，粗轧得到中间坯；粗轧阶段轧制完毕后，进行精轧阶段轧制，即复合焊接完成。
11.进一步的，所述步骤(1)中，矩形环厚度为4-10mm，宽度为20-50mm。
12.进一步的，所述步骤(1)中，加工后的铸坯和矩形环表面光洁度光洁度5-9级，清理后平整清洁，无油污、水分、灰尘、氧化物、铁屑杂质。
13.进一步的，所述步骤(3)中，组合好的铸坯放入钢箱后，保持真空度在10-2
pa以下焊接封闭。
14.进一步的，所述步骤(4)中，加热温度为900-1150℃，加热时间为3-10h。
15.进一步的，所述步骤(5)中，复合铸坯加热温度为1150-1200℃，加热时间按照10-25min/cm控制，出钢温度为1150-1110℃。
16.进一步的，所述步骤(5)中，除鳞后的轧制温度为1100-1150℃。
17.进一步的，所述步骤(5)中，中间坯厚度不小于成品厚度的1.4倍，至少保证连续三道次15％以上的大压下率。
18.进一步的，所述步骤(5)中，粗轧阶段轧制完毕后，中间坯待温至150-910℃，开始精轧阶段轧制，精轧温度为120-160℃。
19.本发明的有益效果在于：
20.本发明采用真空扩散焊接工艺实现高合金复合钢坯的焊接，不需昂贵的真空焊接设备，合并了焊接和预热后热工序，节约昂贵的真空焊接设备购置和运行费用，减少了生产工序，提高了生产效率；在铸坯复合面四周设计采用同材质矩形环支撑，大大减少了铸坯之间接触面积，提高了铸坯对矩形坯的接触压力，促进了铸坯、矩形环之间界面的贴合接触和扩散连接，实现了铸坯边部密闭焊合的目的，避免因异质焊接材料引入，提高了金属收得率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为实施例1的矩形环的结构示意图。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
24.实施例1
25.一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，具体包括以下步骤：
26.(1)高合金铸坯和矩形环加工：高合金铸坯和矩形环的化学成分相同，具体熔炼成分如表1所示，铸坯表面和矩形环表面加工平整。铸坯尺寸2600mm，宽2200mm，厚度300mm，外形加工尺寸为2590*2111*296mm；矩形环外部尺寸也为2590*2111mm，厚度6mm，宽度30mm，矩形环的结构示意图如图1所示。加工后的铸坯和矩形环表面光洁度6级，清理后平整清洁，无油污、水分、灰尘、氧化物、铁屑等杂质。
27.表1-坯料熔炼成分(％)
28.csimnpsalt0.450.200.100.0110.0050.027
29.(2)铸坯组合：两块清理好的铸坯表面对面组合，铸坯之间间隔矩形环，铸坯和矩形环外形尺寸对齐。
30.(3)真空封装：在钢箱里放置组合好的铸坯，钢箱内部尺寸稍大于铸坯组合后的外形尺寸，组合好的铸坯放入钢箱后抽真空并保持真空度在10-2
pa以下焊接密闭，制造钢箱的12mm钢板和钢箱焊缝须经探伤检漏无泄漏，加热后也不得开裂泄露。
31.(4)铸坯加热复合：把盛放组合铸坯的钢箱放置入加热炉加热，加热温度在1000℃，加热时间1h，加热到时间后的钢箱出炉冷却后拆卸出复合钢坯。
32.(5)铸坯加热轧制：复合铸坯加热温度在1110℃，加热时间按照16小时；出钢温度为1170℃；铸坯出炉经除鳞后，轧制温度为1100℃，中间坯厚度210mm，至少保证连续三道次15％以上的大压下率；粗轧阶段轧制完毕后，中间坯待温至170℃开始精轧阶段轧制，精轧终轧温度为150℃，成品厚度150mm。
33.实施例2
34.一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，具体包括以下步骤：
35.(1)高合金铸坯和矩形环加工：高合金铸坯和矩形环的化学成分相同，具体熔炼成分如表2所示，铸坯表面和矩形环表面加工平整。铸坯尺寸2650mm，宽2250mm，厚度320mm，外形加工尺寸为2600*2200*301mm；矩形环外部尺寸也为2640*2200mm，厚度1mm，宽度40mm。加工后的铸坯和矩形环表面光洁度7级，清理后平整清洁，无油污、水分、灰尘、氧化物、铁屑等杂质。
36.表2-坯料熔炼成分(％)
37.csimnpsalt0.500.170.120.0130.0020.034
38.(4)铸坯组合：两块清理好的铸坯表面对面组合，铸坯之间间隔矩形环，铸坯和矩形环外形尺寸对齐。
39.(5)真空封装：在钢箱里放置组合好的铸坯，钢箱内部尺寸稍大于铸坯组合后的外形尺寸，组合好的铸坯放入钢箱后抽真空并保持真空度在10-2
pa以下焊接密闭，制造钢箱的12mm钢板和钢箱焊缝须经探伤检漏无泄漏，加热后也不得开裂泄露。
40.(4)铸坯加热复合：把盛放组合铸坯的钢箱放置入加热炉加热，加热温度在1100℃，加热时间7h，加热到时间后的钢箱出炉冷却后拆卸出复合钢坯。
41.(5)铸坯加热轧制：复合铸坯加热温度在1160℃，加热时间按照17小时；出钢温度为1160℃；铸坯出炉经除鳞后，轧制温度为1130℃，中间坯厚度230mm，至少保证连续三道次15％以上的大压下率；粗轧阶段轧制完毕后，中间坯待温至900℃开始精轧阶段轧制，精轧终轧温度为150℃，成品厚度160mm。
42.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应
涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

技术特征：
1.一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)高合金铸坯和矩形环加工：高合金铸坯和矩形环的化学成分相同，铸坯表面和矩形环两表面加工平整，外形加工尺寸基本相当；(2)铸坯组合：两块清理好的铸坯表面面对面组合，铸坯之间间隔矩形环，铸坯和矩形环外形尺寸对齐；(3)真空封装：在钢箱里放置组合好的铸坯，钢箱内部尺寸稍大于铸坯组合后的外形尺寸，组合好的铸坯放入钢箱后抽真空焊接封闭，制造钢箱的钢板和钢箱焊缝须经探伤检漏无泄漏，钢板厚度及焊缝以在设定温度、时间加热后不泄露为准；(4)铸坯加热复合：把包覆铸坯组合的焊接钢箱置入加热炉内加热，加热到时间后，钢箱出炉冷却后拆解出铸坯；(5)铸坯加热轧制：对复合铸坯加热，铸坯出炉经除鳞后，粗轧得到中间坯；粗轧阶段轧制完毕后，进行精轧阶段轧制，即复合焊接完成。2.如权利要求1所述的一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，矩形环厚度为4-10mm，宽度为20-50mm。3.如权利要求1所述的一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，加工后的铸坯和矩形环表面光洁度光洁度5-9级，清理后平整清洁，无油污、水分、灰尘、氧化物、铁屑杂质。4.如权利要求1所述的一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，组合好的铸坯放入钢箱后，保持真空度在10-2
pa以下焊接封闭。5.如权利要求1所述的一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，加热温度为900-1150℃，加热时间为3-10h。6.如权利要求1所述的一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，复合铸坯加热温度为1150-1200℃，加热时间按照10-25min/cm控制，出钢温度为1150-1180℃。7.如权利要求1所述的一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，除鳞后的轧制温度为1100-1150℃。8.如权利要求1所述的一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，中间坯厚度不小于成品厚度的1.4倍，至少保证连续三道次15％以上的大压下率。9.如权利要求1所述的一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，粗轧阶段轧制完毕后，中间坯待温至850-910℃，开始精轧阶段轧制，精轧温度为820-860℃。

技术总结
本发明属于厚板焊接技术领域，具体涉及一种高合金厚板坯真空扩散复合焊接生产工艺，包括以下步骤：高合金铸坯和矩形环加工；铸坯组合；真空封装；铸坯加热复合；铸坯加热轧制。本发明采用真空扩散焊接工艺实现高合金复合钢坯的焊接，不需昂贵的真空焊接设备，合并了焊接和预热后热工序，降低了成本，减少了生产工序，提高了生产效率；在铸坯复合面四周设计采用同材质矩形环支撑，大大减少了铸坯之间接触面积，提高了铸坯对矩形坯的接触压力，促进了铸坯、矩形环之间界面的贴合接触和扩散连接，实现了铸坯边部密闭焊合的目的，提高了金属收得率。得率。得率。


技术研发人员：刘熙章 汤化胜 周兰聚 成小龙 孙京波 郝燕森 史成斌 胡淑娥 杨波 侯东华 胡晓英 毕永杰 李灿明 杨建勋 郑飞
受保护的技术使用者：山东钢铁集团日照有限公司
技术研发日：2022.02.09
技术公布日：2022/5/25