CN111185728A - 一种低成本高效复合坯组坯工艺方法 - Google Patents

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韩严法
傅博
胡奉雅
隋轶
刘芳芳
王佳骥
蒋健博
及玉梅
付魁军
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts

Abstract

本发明涉及一种低成本高效复合坯组坯工艺方法，包括：(1)坯料预处理；(2)组坯；(3)打底焊固定；(4)四周封焊；(5)抽真空密封。本发明采用气电立焊设备代替真空电子束设备对复合坯进行焊接，可大大降低设备的一次性投入及日常维护成本，尤其是对C含量在0.1wt％以下的钢铁材料，焊接时无需预热，可大大提高界面结合力，缩短焊接作业时间。

Description

一种低成本高效复合坯组坯工艺方法
技术领域
本发明涉及复合板轧制技术领域，尤其涉及一种低成本高效复合坯组坯工艺方法。
背景技术
随着高层建筑、跨海桥梁、深海采油平台、大型水电站等基础建设的蓬勃兴起，应用于锅炉压力容器、重型机械、核电、风电、水电、建筑桥梁等重大技术装备制造领域的特厚钢板的需求越来越多。国内外很多企业均采用复合轧制方法生产特厚钢板，而特厚钢板母坯的焊接组坯成为了生产轧制复合特厚板的关键步骤，也是影响轧制复合特厚板生产效率的重要因素。
复合坯组坯后需要进行焊接固定，采用常规的埋弧焊或手工电弧焊具有焊接时间较长，效率慢等问题。目前，复合坯大都采用真空电子束焊接。如专利号为CN106540961B的中国专利公开了“一种真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法”，如专利号CN106345809B的中国专利公开了“一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法”，后者还需要在接触面上均匀铺撒镍粉，工序复杂，实施难度较大，增加了生产时间以及生产成本。另外，真空电子束焊接需要较大的一次性设备投入以及较高的设备维护成本，使其应用范围受到限制。
发明内容
本发明提供了一种低成本高效复合坯组坯工艺方法，采用气电立焊设备代替真空电子束设备对复合坯进行焊接，可大大降低设备的一次性投入及日常维护成本，尤其是对C含量在0.1wt％以下的钢铁材料，焊接时无需预热，可大大提高界面结合力，缩短焊接作业时间。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种低成本高效复合坯组坯工艺方法，包括如下步骤：
(1)坯料预处理；待复合坯料的复合面进行铣磨加工后，再进行表面清理；然后在复合面的四边加工坡口；
(2)组坯；将待复合的2块坯料进行上下复合组对，保证复合面对齐；
(3)打底焊固定；利用焊条电弧焊或手工气保焊沿坡口进行打底焊焊接，并留出至少20mm长的一段作为出气孔；焊肉的厚度不小于2mm；打底焊焊接结束后，利用翻坯机将复合坯竖立放置，即复合坯的长边为竖直状态；
(4)四周封焊；利用气电立焊装置进行复合坯的四周封焊，焊接电流为320A～550A,焊接电压为30V～48V；四周焊缝按照先焊长边后焊短边的顺序依次焊接，即先焊2条立着的长边，然后用翻坯机将复合坯旋转90°，再焊接2条立着的短边；
(5)抽真空密封；气电立焊焊接结束后，在焊肉上钻孔到复合面接缝处，然后抽真空，真空度≤10-1Pa；抽完真空后对钻孔处进行焊接密封。
所述铣磨加工后，复合面的平整度≤0.8mm/m2；表面清理是先将表面的氧化皮、油污清理干净，然后用酒精或丙酮进行表面清洗。
所述坡口在打底焊焊接前进行清理和打磨。
所述四周封焊时，采用的保护气体为CO2或CO2与氩气的混合气体，且混合气中CO2所占比例为10％～35％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用在储油罐、造船等行业应用广泛的气电立焊设备代替真空电子束设备对复合坯进行焊接，可大大降低设备的一次性投入及日常维护成本；
2)复合坯不需要进真空室进行焊接，可以避免真空室抽真空这一工序，提高生产效率；
3)对C含量在0.1wt％以下的钢铁材料，焊接时无需预热，可大大提高界面结合力，缩短焊接作业时间。
具体实施方式
本发明所述一种低成本高效复合坯组坯工艺方法，包括如下步骤：
(1)坯料预处理；待复合坯料的复合面进行铣磨加工后，再进行表面清理；然后在复合面的四边加工坡口；
(2)组坯；将待复合的2块坯料进行上下复合组对，保证复合面对齐；
(3)打底焊固定；利用焊条电弧焊或手工气保焊沿坡口进行打底焊焊接，并留出至少20mm长的一段作为出气孔；焊肉的厚度不小于2mm；打底焊焊接结束后，利用翻坯机将复合坯竖立放置，即复合坯的长边为竖直状态；
(4)四周封焊；利用气电立焊装置进行复合坯的四周封焊，焊接电流为320A～550A,焊接电压为30V～48V；四周焊缝按照先焊长边后焊短边的顺序依次焊接，即先焊2条立着的长边，然后用翻坯机将复合坯旋转90°，再焊接2条立着的短边；
(5)抽真空密封；气电立焊焊接结束后，在焊肉上钻孔到复合面接缝处，然后抽真空，真空度≤10-1Pa；抽完真空后对钻孔处进行焊接密封。
焊接后的复合坯即可进行加热轧制，加热温度为850℃～1250℃。
所述铣磨加工后，复合面的平整度≤0.8mm/m2；表面清理是先将表面的氧化皮、油污清理干净，然后用酒精或丙酮进行表面清洗。
所述坡口在打底焊焊接前进行清理和打磨。
所述四周封焊时，采用的保护气体为CO2或CO2与氩气的混合气体，且混合气中CO2所占比例为10％～35％。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，选取2块C含量在0.1％以下的低合金钢Q345的连铸坯为原材料，坯料厚度为250mm，坯料尺寸为2m(宽)×4m(长)。
按照本发明所述工艺方法，先将坯料的复合面进行铣磨加工，并在复合面的四边加工气电立焊用的坡口，坡口宽度为22mm，坡口深度为30mm，坡口角度为30°；用角磨将加工后坯料表面的氧化铁锈等清理干净，用酒精清洗，并在清洗之后彻底吹干，以保证复合面彻底清洁。
将复合坯上下组对后，利用气保焊进行打底焊，焊肉的厚度为3mm，并留20mm长作为气孔，打底焊焊接完成以后，将固定好的复合坯竖立放置，利用气电立焊设备进行一侧长边的焊接，焊接电流为390～410A，焊接电压约38～40V，焊接速度5.3～5.9cm/min，焊丝干伸长为32mm，采用80％Ar+20％CO2混合气，气体流量为30L/min。
焊接完成后，在焊肉处钻孔抽真空，真空度在10-1Pa以下，抽完真空后进行密封。将焊接组坯完成的复合坯加热到1150℃后进行轧制，所轧制钢板的最终厚度为280mm。
轧制结束后在钢板1/4宽度处进行了结合面强度和基体强度检验，结果如表1所示，结合面抗拉强度达到基体强度的95％以上。
表1
Figure BDA0002377444260000041
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低成本高效复合坯组坯工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)坯料预处理；待复合坯料的复合面进行铣磨加工后，再进行表面清理；然后在复合面的四边加工坡口；
(2)组坯；将待复合的2块坯料进行上下复合组对，保证复合面对齐；
(3)打底焊固定；利用焊条电弧焊或手工气保焊沿坡口进行打底焊焊接，并留出至少20mm长的一段作为出气孔；焊肉的厚度不小于2mm；打底焊焊接结束后，利用翻坯机将复合坯竖立放置，即复合坯的长边为竖直状态；
(4)四周封焊；利用气电立焊装置进行复合坯的四周封焊，焊接电流为320A～550A,焊接电压为30V～48V；四周焊缝按照先焊长边后焊短边的顺序依次焊接，即先焊2条立着的长边，然后用翻坯机将复合坯旋转90°，再焊接2条立着的短边；
(5)抽真空密封；气电立焊焊接结束后，在焊肉上钻孔到复合面接缝处，然后抽真空，真空度≤10-1Pa；抽完真空后对钻孔处进行焊接密封。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高效复合坯组坯工艺方法，其特征在于，所述铣磨加工后，复合面的平整度≤0.8mm/m2；表面清理是先将表面的氧化皮、油污清理干净，然后用酒精或丙酮进行表面清洗。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高效复合坯组坯工艺方法，其特征在于，所述坡口在打底焊焊接前进行清理和打磨。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高效复合坯组坯工艺方法，其特征在于，所述四周封焊时，采用的保护气体为CO2或CO2与氩气的混合气体，且混合气中CO2所占比例为10％～35％。
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