[發明專利]一種特厚合金鋼板的制備方法

有效

• 申請號: 201310707559.3
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103692166A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 駱宗安;謝廣明;王光磊;王國棟
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K37/04
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，特別涉及一種特厚合金鋼板的制備方法。

背景技術

向普通的碳錳鋼中添加一定量的合金元素（包括鉻、鎳、鉬、銅、鈮、釩、鈦等一種或多種同時添加）后，可獲得具有優異的高溫力學性能、抗高溫氧化性能、抗蝕性能、耐低溫和無磁性等不同特殊性能的各類合金鋼，目前，合金鋼被廣泛用于石油化工、煤轉化、核電、汽輪機缸體、火電和軍事等領域。這其中，高級別的模具鋼以及高溫耐熱用鋼等特殊合金鋼的特厚板（厚度≥100?mm）有非常大的市場缺口和極高的附加值，目前幾乎全部依賴于從國外進口。

目前，生產合金特厚鋼板主要采用鑄錠法和電渣重熔法。模鑄法具有內部組織潔凈度高和可以生產大尺寸鑄錠的優點，這種軋制方法盡管可以保證一定的壓縮比，但是由于模鑄工藝的先天性缺陷存在一系列問題，如大型模鑄鋼錠內部偏析很難避免，質量無法保證，以及鋼錠澆注工序長能耗大，還對環境造成一定污染，并且軋制成材率低，一般不超過70％；電渣重熔法可得到具有更高潔凈度的內部組織和消除鑄錠心部偏析，其原料為電渣重熔法生產的大型坯錠，具有非常高的內部質量，但是這種生產工藝效率低，需將鋼坯二次熔化，消耗大量能源，生產成本過高。

真空軋制復合技術是上世紀80年代，日本的JFE鋼鐵公司發明的一種制備特厚鋼板的技術。該技術通過電子束將表面處理過的兩塊或多塊疊合的連鑄板坯在高真空度的真空室內進行焊接封裝，使復合界面保持潔凈和高真空，然后通過加熱和軋制的方式對焊接封裝后的組合連鑄坯進行軋制復合，最終實現界面的良好冶金結合。

目前，通過真空軋制復合技術國內一些鋼廠已經能制造出高質量的普通低碳鋼（Q235）和低強度級別的合金鋼（Q345）特厚鋼板。然而在利用真空焊接封裝具有高碳當量（碳當量≥0.3%）的高強度級別的特厚合金鋼板過程中，由于焊縫高的裂紋敏感性，使接頭在真空電子束焊接后極容易發生開裂，無法進行后續的軋制復合，最終導致合金特厚板的成品率急劇降低。

發明內容

針對現有真空軋制復合高碳當量的合金特厚鋼板存在的問題，本發明提供一種特厚合金鋼板的制備方法，目的是不僅對原有的普通碳錳鋼和低合金鋼連鑄坯進行復合軋制制備，還可以有效實現特殊的高碳當量合金鋼連鑄坯的軋制復合。

實現本發明目的的技術方案按照以下步驟進行：

（1）表面處理：選取兩塊長寬尺寸相匹配的合金鋼連鑄板坯，首先用噴丸機對連鑄板坯表面進行噴丸，然后將噴丸處理后的連鑄板坯通過一個通高頻交流電的退磁線圈，使連鑄坯的剩磁≤3mT，最后采用銑床加工去除連鑄板坯整個待復合界面的銹層和氧化層，使清理后的連鑄板坯待復合界面最高點和最低點的高度差≤1mm，側面的銑削加工深度≥10mm，并留出焊接位置，兩塊連鑄板坯各側面的單側尺寸偏差≤5mm；

（2）翻鋼和對齊：將兩塊表面處理后的連鑄板坯的待復合界面向上，一塊置于翻鋼機給鋼擺臂上，另一塊置于受鋼擺臂上，給鋼擺臂將連鑄板坯托起向受鋼擺臂方向轉動，同時受鋼擺臂向給鋼擺臂方向轉動，二者同時轉到兩塊板坯疊合后，給鋼擺臂停止轉動，而受鋼擺臂則反方向運動，直至兩塊疊合的板坯平穩地落在受鋼擺臂的固定支架上，此時給鋼擺臂回到初始位置，利用受鋼擺臂兩側的對齊裝置頂在板坯兩側，最終實現兩塊板坯的疊合和對齊；

（3）電子束焊接：將對齊的板坯吊裝至設有緩沖機構的工作平臺上，經導軌送入真空室后開始抽真空，當真空室內氣壓≤1×10^-2Pa時采用雙電子槍結構進行焊接；

當待復合的連鑄板坯碳當量＜0.3%時，前端電子槍從板坯的端部開始焊接，后端電子槍從坯料中間處開始焊接，兩把電子槍保持相同的焊接速度，焊接功率5~50Kw，焊接電流為100~800mA；

當待復合的連鑄板坯碳當量≥0.3%時，兩把電子槍間的距離縮短，前端電子槍將電子束調整為散焦模式，對焊縫進行預熱，后端的電子槍隨后進行焊接，兩把電子槍保持相同的焊接速度，焊接功率5~50Kw，焊接電流為100~800mA；

最終待復合界面四周的全部焊縫實現高真空密封，焊接完成；

（4）加熱：將焊接完成的板坯置于加熱爐中加熱至1000~1350℃，保溫30~300min，獲得均熱后的復合坯料；

（5）軋制：將加熱完成的復合坯料用軋機軋制，軋制溫度為880~1100℃，軋制速度為0.3~2m/s，總壓下率為30~90%，最終獲得特厚復合鋼板。