[發(fā)明專利]用于制備高碳當(dāng)量特厚鋼板的真空焊接裝置及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810142150.4
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN108381027B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 駱宗安;謝廣明;吳慶林
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;B23K15/00;B23K15/06;B23K101/18
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

一種用于制備高碳當(dāng)量特厚鋼板的真空焊接裝置及其制備方法，裝置包括真空室，真空室頂部設(shè)上補(bǔ)熱單元，還包括有下補(bǔ)熱單元，真空室內(nèi)設(shè)雙電子槍，雙電子槍與上下補(bǔ)熱單元間設(shè)隔熱裝置。制備步驟如下：取兩/多組連鑄坯或鋼板，對待復(fù)合表面銑削加工后在待復(fù)合面四周邊緣處加工出相應(yīng)尺寸臺(tái)階，疊合對齊，并在臺(tái)階中加入中間過渡層，將組合坯料預(yù)熱保溫后抽真空并補(bǔ)熱，先預(yù)熱后焊接，完成焊縫連接，緩冷并保證焊接合格加熱保溫，控制軋制參數(shù)進(jìn)行軋制，制得高碳當(dāng)量特厚鋼板，其冶金界面結(jié)合優(yōu)異，滿足Z35性能要求。該裝置及方法可降低高碳當(dāng)量連鑄鋼坯或鋼板在真空電子束焊接中開裂傾向，消除接頭脆性組織，得到具有高強(qiáng)、高韌組織結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備高碳當(dāng)量特厚鋼板的真空焊接裝置及其制備方法。

背景技術(shù)

由于高碳、高合金(Cr、Mo等合金元素)含量的各類高碳當(dāng)量特厚鋼板中含有各類合金碳化物，因而具有極為優(yōu)異的強(qiáng)度、硬度、耐磨性以及耐高溫性能。目前，隨著我國大規(guī)格模具、大型核電設(shè)施以及重型化工冶煉反應(yīng)器等關(guān)鍵裝備的開發(fā)和建設(shè)，對于高碳當(dāng)量特厚鋼板的需求十分旺盛，產(chǎn)品具有很高的附加值，市場前景廣闊。

目前，我國的高碳當(dāng)量特厚鋼板主要采用鑄錠法進(jìn)行生產(chǎn)，但是鑄錠法容易產(chǎn)生嚴(yán)重的心部偏析，以及氣孔和夾雜等缺陷，因此產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定。并且鑄錠法的成材率也較低，生產(chǎn)成本較高，因而嚴(yán)重地限制了其應(yīng)用范圍。另外，電渣重熔法也被用于制備高碳當(dāng)量特厚板，但是其耗電極高，生產(chǎn)成本居高不下，僅用于特殊的高合金特厚板應(yīng)用領(lǐng)域。

真空軋制復(fù)合技術(shù)是國際上非常先進(jìn)的特厚板制備技術(shù)。與傳統(tǒng)的鑄錠技術(shù)相比，真空軋制復(fù)合技術(shù)由于采用高質(zhì)量的連鑄坯或鋼板，因而特厚板具有很高的產(chǎn)品質(zhì)量，心部無明顯成分偏析，氣孔、夾雜等缺陷也較少。另外真空軋制復(fù)合技術(shù)的成材率和生產(chǎn)效率也都很高。因此，與鑄錠法和電渣重熔法相比，真空軋制復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)特厚板，無論是從產(chǎn)品質(zhì)量還是生產(chǎn)成本上有很大的優(yōu)勢。

針對真空軋制復(fù)合技術(shù)制備的特厚鋼板，通過真空電子束焊接封裝坯料，可以避免復(fù)合界面在后續(xù)的加熱和軋制過程中的界面氧化，確保了界面優(yōu)良的結(jié)合性能。然而，對于高碳鋼、高合金Cr-Mo鋼等碳當(dāng)量≥0.4％的高碳當(dāng)量鋼，由于具有很強(qiáng)的淬硬傾向，其中鋼板的碳當(dāng)量計(jì)算公式采用：C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15。因此，當(dāng)碳和合金元素的含量足夠高以后，特厚鋼板甚至可以在空冷條件下產(chǎn)生強(qiáng)烈的淬火現(xiàn)象。另外，由于電子束的能量密度很高，焊縫與周圍冷金屬之間的溫度梯度很大，因而焊接接頭的冷卻速度很快，接頭極易出現(xiàn)冷裂紋和延遲裂紋等焊接缺陷，整個(gè)焊縫和熱影響區(qū)生成高硬度的馬氏體組織，極大影響了接頭的結(jié)合強(qiáng)度，最終導(dǎo)致特厚板坯在加熱和軋制過程中出現(xiàn)開裂、漏氣等現(xiàn)象，無法有效地實(shí)現(xiàn)軋制復(fù)合過程。

此前我們獲批了一項(xiàng)發(fā)明專利技術(shù)：“一種特厚合金鋼板的制備方法”CN201310707559.3。在該專利中，我們采用了雙電子槍結(jié)構(gòu)來減緩焊接裂紋的產(chǎn)生，即一把電子槍預(yù)熱+另一把電子槍焊接的模式。這種方法在一定程度上減緩了裂紋的產(chǎn)生，但對于較高碳當(dāng)量和較大尺寸規(guī)格的合金鋼板，例如碳當(dāng)量超過0.4％鋼的高碳或高合金鋼且厚度超過300mm，由于其存在強(qiáng)烈的淬硬傾向以及較大的焊接變形約束作用，焊接接頭的質(zhì)量很難進(jìn)行有效的控制。因此，在真空軋制復(fù)合技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出更出色的可適應(yīng)高碳當(dāng)量復(fù)合的工藝技術(shù)顯得十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種用于制備高碳當(dāng)量特厚鋼板的真空焊接裝置及其制備方法。采用該裝置及方法可降低高碳當(dāng)量的連鑄鋼坯或鋼板在真空電子束焊接封裝過程中的開裂傾向，消除接頭的高硬馬氏體等脆性組織，從而在焊接接頭中得到具有高強(qiáng)、高韌的組織結(jié)構(gòu)，最終制備出具有優(yōu)異冶金界面結(jié)合的高品質(zhì)高碳當(dāng)量特厚復(fù)合板。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種用于制備高碳當(dāng)量特厚鋼板的真空焊接裝置，包括真空室，所述的真空室頂部設(shè)有上補(bǔ)熱單元；