CN113977059B

CN113977059B - 一种复合板真空电子束组坯封焊的方法

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Publication number: CN113977059B
Application number: CN202111365270.9A
Authority: CN
Inventors: 郝燕森; 成小龙; 周兰聚; 孙卫华; 刘熙章; 孙京波; 史成斌; 朱子杨; 刘世财; 王绍禄; 刘万春; 胡淑娥
Original assignee: SD Steel Rizhao Co Ltd
Current assignee: SD Steel Rizhao Co Ltd
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2041-11-17
Also published as: CN113977059A

Abstract

本发明涉及一种复合板真空电子束组坯封焊的方法，属于焊接工艺的技术领域。包括以下步骤：(1)原料准备；(2)铣削打磨；(3)组坯对齐；(4)真空焊接。其中，针对不同长宽比的复合板，采用不同的焊接顺序。相比于现有技术，本发明调整了四条边的焊接顺序，减少了焊接行程重复进行，提高了焊接效率；针对焊接收弧阶段焊缝易出现裂纹、孔洞等缺陷后需要反复补焊，本发明优化了收弧位置，避免了收弧后焊缝上产生缺陷，提高了焊缝的整体质量。

Description

一种复合板真空电子束组坯封焊的方法

技术领域

本发明属于焊接工艺的技术领域，具体涉及一种复合板真空电子束组坯封焊的方法。

背景技术

特厚钢板广泛应用于造船、军工、电力、机械、建筑等国民经济建设领域，随着工程项目的发展和升级改造，人们对板厚、板幅的要求也越来越高，以减少焊接、提高安全性和缩短制造周期。为保证压缩比，特厚钢板对原料坯厚度有一定要求，目前主要生产方法有模铸、电渣重熔和真空复合，少数企业开始装备大厚度断面铸机。模铸和电渣重熔周期长、综合成本高，且大厚度断面铸机装备还未完全普及，因此真空复合方法生产特厚钢板仍是主流。

CN 110527906A公开了“一种600级耐磨复合板及其生产方法”，采用双枪联动真空电子束焊接，先对两条长边后对两条短边进行密封焊接，焊接时将每条焊缝分为N段(N≥10)，每段长度为100～200mm，焊接顺序为先进行中间段数的焊接，然后以左、右交替的顺序进行剩余段数的焊接；焊接的有效熔深为35～40mm，深宽比为5～6，且焦点位置向基材侧偏移1.5～2.5mm。

CN 107790865A公开了“一种不锈钢复合板的组坯焊接方法”，针对一组焊接接头的四条焊缝，采取先对两条长边后对两条短边的顺序进行固定焊接，以降低由于固定焊接引起板坯的翘曲和变形；在对一条边进行固定焊接时，采用“先两端后中间”的焊接方法，对焊接接头两端点进行拘束固定，避免短距离固定焊接而引起临边产生错边缺陷累积形成的错边形变；固定焊接完成后，采用“先短边后长边”的方式进行连续封边焊接。

CN 110681973A公开了“一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法”，密封焊接采用分段密封焊接法，将每条焊缝分割成n段(n≥5)，每段焊缝的长度≤200mm，每条焊缝均按先对奇数段焊接，再对偶数段焊接的方式进行分段焊接；四边接头密封焊接顺序：一条短边-另一条短边-一条长边-另一条长边。

CN 110681972A公开了“一种特厚板坯的真空电子束焊接方法”，单道对接焊缝长度≥2m，真空电子束焊接时采用分段焊接的方式，即将单道对接焊缝平均分为n段(n≥5)，每段对接焊缝的长度≤200mm；先进行奇数段对接焊缝的焊接，再进行偶数段对接焊缝的焊接。

综上所述，现有的真空电子束焊接顺序为：一条长边-另一条长边-一条短边-另一条短边，或者一条短边-另一条短边-一条长边-另一条长边，在每条边焊接时均作了分段设计，并采用先奇数段后偶数段的顺序，或者先中间后两端的顺序进行密封焊接，焊接行程需要多次往复进行，步骤较为复杂，耗时较长，影响生产效率。

在焊接收弧阶段，若焊接工艺不适或焊接操作方法不当，焊缝上极易出现裂纹、孔洞等缺陷。此时，在真空状态下需对焊缝缺陷处反复进行补焊，或者在保证不漏气的状态下进行人工补焊，焊接强度得不到保证，且浪费了时间和精力，阻碍现场生产节奏顺行。

发明内容

针对现有技术中焊接步骤复杂，收弧阶段易产生裂纹、孔洞等缺陷等问题，本发明提供了一种复合板真空电子束组坯封焊的方法，针对坯料长宽比，本发明调整了四条边的焊接顺序，减少了焊接行程重复进行，提高了焊接效率，提高了焊缝的整体质量。

本发明的技术方案如下：

一种复合板真空电子束组坯封焊的方法，包括以下步骤：(1)原料准备；(2)铣削打磨；(3)组坯对齐；(4)真空焊接。

其中，步骤(4)的操作为：

对于长宽比≥1.6的复合板，焊接顺序为：i.点焊长边一；ii.点焊长边二；iii.点焊短边一；iv.从短边二开始连续焊，沿顺时针或逆时针方向将复合板封焊；

对于长宽比＜1.6的复合板，焊接顺序为：i.点焊长边一；ii.点焊短边一；iii.点焊长边二；iv.从短边二开始连续焊，沿顺时针或逆时针方向将复合板封焊。

优选的，用于组坯焊接的原料为钢的连铸坯或中间坯；所述钢为普碳钢或合金钢。

优选的，所述原料为同一炉次生产的钢。

优选的，所述组坯焊接的原料厚度≥200mm；同组原料的宽度之差≤12mm，长度之差≤25mm，总不平度≤12mm。

优选的，所述步骤(2)为：将需要组坯的原料的待复合界面进行铣削，铣削后粗糙度Ra≤6.3；然后对四个侧面铣削定尺，四个侧面可完全铣削或向组合缝隙两侧各自铣削15～40mm，铣削后的粗糙度达到Ra≤12.5；最后对待复合界面进行机器+人工打磨，去除铣削引入的油污、氧化、铁屑等不利于界面焊合的外来因素。

优选的，所述步骤(3)为：铣削好的坯料进行双坯或多坯组坯对齐，要求对齐后焊接处界面的错台≤2mm，间隙≤1mm，然后用蘸有酒精和丙酮的无尘布将四边焊接面进行多次擦拭，其中缝隙两侧的擦拭宽度≥15mm。

优选的，所述步骤(4)中，点焊的方法为：从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度100～200mm，每间隔500～700mm点焊一次。

优选的，所述步骤(4)中，焊接过程真空度≤1.5×10^-3Pa，四边封焊后保证完全密封不漏气。

优选的，所述连续焊的过程中，每个边完成连续焊后回焊80～150mm，回焊过程将要完成时逐渐降低电压，同时将电子束逐渐向一侧坯料偏移，在2～4s内完成收弧，偏移量≥10mm，一次性完成焊接收弧。

本发明的有益效果为：

与现有技术相比，本发明针对坯料长宽比，调整了四条边的焊接顺序，减少了焊接行程重复进行，提高了焊接效率。针对焊接收弧阶段焊缝易出现裂纹、孔洞等缺陷后需要反复补焊，针对焊接收弧阶段焊缝易出现裂纹、孔洞等缺陷后需要反复补焊，本发明还优化了收弧位置，避免了收弧后焊缝上产生缺陷，提高了焊缝的整体质量，一次性完成焊接收弧，消除了反复补焊增加的额外工作量。

附图说明

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它的附图。

图1是本发明实施例1真空电子束组坯封焊后焊缝的示意图。

图2是现有技术真空电子束组坯封焊后焊缝的示意图。

图中，1-孔洞，2-裂缝。

具体实施方式

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它实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种复合板真空电子束组坯封焊的方法，具体步骤如下：

(1)原料准备

用于组坯焊接的原料为同一炉次生产的两块低合金钢连铸坯，理论厚度300mm，理论宽度2200mm，理论长度2750mm；经测量，两块连铸坯的宽度之差8mm，长度之差12mm，总不平度分别为6mm和7mm。

(2)铣削打磨

将上述连铸坯的待复合界面进行铣削，铣削后粗糙度为Ra＝3.2；将四个侧面向组合缝隙两侧各自铣削20mm并定尺，铣削后的粗糙度为Ra＝12.5；最后对待复合界面进行机器+人工打磨，去除铣削引入的油污、氧化、铁屑等不利于界面焊合的外来因素。

(3)组坯对齐

将铣削好的坯料组坯对齐，对齐后焊接处界面的错台为≤1mm，间隙≤0.4mm，然后用蘸有酒精和丙酮的无尘布将四边焊接面进行多次擦拭，其中间隙两侧的擦拭宽度≥20mm。

(4)真空焊接

将组合好的坯料倒运至真空电子束焊机内，并抽真空至≤1.5×10^-3Pa，长宽比＝1.25，首先选择长边一，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约150mm，每间隔约650mm点焊一次；然后选择短边一，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约125mm，每间隔约500mm点焊一次；最后选择长边二，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约150mm，每间隔约650mm点焊一次。

剩余的短边二采用连续焊的方式，先从角部开始连续焊接，焊接完成后回焊100mm，在回焊过程将要结束时逐渐降低电压，同时将电子束逐渐向一侧坯料偏移10mm，在2s内一次性完成收弧过程。最后按照顺时针方向将两块低合金钢连铸坯封焊。封焊后焊缝的示意图详见附图1。

实施例2

一种复合板真空电子束组坯封焊的方法，具体步骤如下：

(1)原料准备

用于组坯焊接的原料为同一炉次生产的两块普碳钢连铸坯，理论厚度300mm，理论宽度2200mm，理论长度3850mm；经测量，两块连铸坯的宽度之差12mm，长度之差16mm，总不平度分别为8mm和9mm。

(2)铣削打磨

将上述连铸坯的待复合界面进行铣削，铣削后粗糙度为Ra＝3.2；将四个侧面向组合缝隙两侧各自铣削30mm并定尺，铣削后的粗糙度为Ra＝12.5；最后对待复合界面进行机器+人工打磨，去除铣削引入的油污、氧化、铁屑等不利于界面焊合的外来因素。

(3)组坯对齐

将铣削好的坯料组坯对齐，对齐后焊接处界面的错台为≤1.5mm，间隙≤0.5mm，然后用蘸有酒精和丙酮的无尘布将四边焊接面进行多次擦拭，其中间隙两侧的擦拭宽度为≥20mm。

(4)真空焊接

将组合好的坯料倒运至真空电子束焊机内，并抽真空至≤1.5×10^-3Pa，长宽比＝1.75，首先选择长边一，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约110mm，每间隔约600mm点焊一次；然后选择长边二，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约110mm，每间隔约600mm点焊一次；最后选择短边一，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约125mm，每间隔约500mm点焊一次。

剩余的短边二采用连续焊的方式，先从角部开始连续焊接，焊接完成后回焊150mm，在回焊过程将要结束时逐渐降低电压，同时将电子束逐渐向一侧坯料偏移15mm，在2s内一次性完成收弧过程。最后按照顺时针方向将两块普碳钢连铸坯封焊。

实施例3

一种复合板真空电子束组坯封焊的方法，具体步骤如下：

(1)原料准备

用于组坯焊接的原料为两块普碳钢中间坯，理论厚度250mm，理论宽度2400mm，理论长度4050mm；经测量，两块中间坯的宽度之差10mm，长度之差12mm，总不平度分别为5mm和7mm。

(2)铣削打磨

将上述连铸坯的待复合界面进行铣削，铣削后粗糙度为Ra＝3.2；将四个侧面向组合缝隙两侧各自铣削25mm并定尺，铣削后的粗糙度为Ra＝12.5；最后对待复合界面进行机器+人工打磨，去除铣削引入的油污、氧化、铁屑等不利于界面焊合的外来因素。

(3)组坯对齐

将铣削好的坯料组坯对齐，对齐后焊接处界面的错台为≤1.0mm，间隙≤0.5mm，然后用蘸有酒精和丙酮的无尘布将四边焊接面进行多次擦拭，其中间隙两侧的擦拭宽度为≥20mm。

(4)真空焊接

将组合好的坯料倒运至真空电子束焊机内，并抽真空至≤1.5×10^-3Pa，长宽比＝1.6875，首先选择长边一，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约140mm，每间隔约600mm点焊一次；然后选择长边二，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约140mm，每间隔约600mm点焊一次；最后选择短边一，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约135mm，每间隔约550mm点焊一次。

剩余的短边二采用连续焊的方式，先从角部开始连续焊接，焊接完成后回焊150mm，在回焊过程将要结束时逐渐降低电压，同时将电子束逐渐向一侧坯料偏移20mm，在3s内一次性完成收弧过程。最后按照顺时针方向将两块普碳钢中间坯封焊。

实施例4

一种复合板真空电子束组坯封焊的方法，具体步骤如下：

(1)原料准备

用于组坯焊接的原料为两块低合金钢中间坯，理论厚度200mm，理论宽度2500mm，理论长度2950mm；经测量，两块中间坯的宽度之差8mm，长度之差11mm，总不平度分别为6mm和9mm。

(2)铣削打磨

(3)组坯对齐

将铣削好的坯料组坯对齐，对齐后焊接处界面的错台为≤1.2mm，间隙≤0.5mm，然后用蘸有酒精和丙酮的无尘布将四边焊接面进行多次擦拭，其中间隙两侧的擦拭宽度为≥15mm。

(4)真空焊接

将组合好的坯料倒运至真空电子束焊机内，并抽真空至≤1.5×10^-3Pa，长宽比＝1.18，首先选择长边一，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约200mm，每间隔约650mm点焊一次；然后选择短边一，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约160mm，每间隔约550mm点焊一次；最后选择长边二，从距离角部约100mm位置开始点焊，点焊长度约200mm，每间隔约650mm点焊一次。

剩余的短边二采用连续焊的方式，先从角部开始连续焊接，焊接完成后回焊100mm，在回焊过程将要结束时逐渐降低电压，同时将电子束逐渐向一侧坯料偏移18mm，在2s内一次性完成收弧过程。最后按照顺时针方向将两块低合金钢中间坯封焊。

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。

Claims

1.一种复合板真空电子束组坯封焊的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)原料准备；(2)铣削打磨；(3)组坯对齐；(4)真空焊接；

其中，步骤(4)的操作为：

对于长宽比＜1.6的复合板，焊接顺序为：i.点焊长边一；ii.点焊短边一；iii.点焊长边二；iv.从短边二开始连续焊，沿顺时针或逆时针方向将复合板封焊；

用于组坯焊接的原料为钢的连铸坯或中间坯；所述钢为普碳钢或合金钢；所述原料为同一炉次生产的钢；

所述步骤(4)中，点焊的方法为：从距离角部100mm位置开始点焊，点焊长度100～200mm，每间隔500～700mm点焊一次；

所述连续焊的过程中，每个边完成连续焊后回焊80～150mm，回焊过程将要完成时逐渐降低电压，同时将电子束逐渐向一侧坯料偏移，在2～4s内完成收弧，偏移量≥10mm，一次性完成焊接收弧。

2.如权利要求1所述的复合板真空电子束组坯封焊的方法，其特征在于，所述组坯焊接的原料厚度≥200mm；同组原料的宽度之差≤12mm，长度之差≤25mm，总不平度≤12mm。

3.如权利要求1所述的复合板真空电子束组坯封焊的方法，其特征在于，所述步骤(2)为：将需要组坯的原料的待复合界面进行铣削，铣削后粗糙度Ra≤6.3；然后对四个侧面铣削定尺，四个侧面可完全铣削或向组合缝隙两侧各自铣削15～40mm，铣削后的粗糙度达到Ra≤12.5；最后对待复合界面进行机器+人工打磨，去除铣削引入的油污、氧化和铁屑。

4.如权利要求1所述的复合板真空电子束组坯封焊的方法，其特征在于，所述步骤(3)为：铣削好的坯料进行双坯或多坯组坯对齐，要求对齐后焊接处界面的错台≤2mm，间隙≤1mm，然后用蘸有酒精和丙酮的无尘布将四边焊接面进行多次擦拭，其中缝隙两侧的擦拭宽度≥15mm。

5.如权利要求1所述的复合板真空电子束组坯封焊的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，焊接过程真空度≤1.5×10^-3Pa。