專利名稱：一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，化工和制藥等行業(yè)所需的山梨醇、木糖醇等產(chǎn)品都是采用加氫反應(yīng)釜設(shè)備進行生產(chǎn)。目前，設(shè)備的大型化是其發(fā)展的一個必然趨勢，反應(yīng)釜容積越大，對生產(chǎn)過程中的工作壓力和溫度等要求也越嚴格，如對于30m3加氫反應(yīng)釜工作壓力要求達到15MPa，工作溫度要達到200°C。雖然一般的碳鋼和搪瓷結(jié)構(gòu)的反應(yīng)釜能夠滿足壓力和工作溫度的要求，但其耐腐蝕性能遠不能滿足生產(chǎn)的 需求；如果反應(yīng)釜全部采用不銹鋼制造，雖然能滿足耐腐蝕性能和工作溫度要求，但其工作壓力達不到要求，為了使其壓力滿足設(shè)計要求，不銹鋼反應(yīng)釜筒體的厚度就必須達到IOOmm以上，這樣其成本會大幅度提高，是普通碳鋼的三倍以上。專利CN101584975A “加氫反應(yīng)釜筒體”中提出了由碳鋼層和不銹鋼層采用爆炸工藝復(fù)合的板材生產(chǎn)加氫反應(yīng)釜筒體的技術(shù)，可以有效地解決上述問題，而爆炸復(fù)合工藝是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊力使兩種材料結(jié)合在一起，會產(chǎn)生巨大的噪音，影響周邊環(huán)境；同時由于爆炸復(fù)合需要母材性能(韌性、沖擊性能等)、炸藥性能(爆速穩(wěn)定、安全等)、初始參數(shù)(單位面積炸藥量、基復(fù)板間距等)和動態(tài)參數(shù)(碰撞角、復(fù)板碰撞速度)等與系統(tǒng)參數(shù)密切配合，復(fù)合板的成品率及質(zhì)量難于精確控制；爆炸復(fù)合法生產(chǎn)成本較高，復(fù)合板尺寸越大，爆炸復(fù)合的條件要求和成本就越高，采用該方法生產(chǎn)大尺寸復(fù)合板受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述問題，提供一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法，采用氣體保護焊、埋弧焊和真空電子束焊組合焊接工藝將厚度300-600_的普通碳鋼坯料和10-60_不銹鋼四周焊合，焊接好的復(fù)合坯料經(jīng)加熱后再采用中厚板軋機軋制成100_以上的碳鋼-不銹鋼復(fù)合板材，最終用于加氫反應(yīng)釜筒體的制造。產(chǎn)品性能優(yōu)良，具備優(yōu)異的耐腐蝕性和高耐壓性。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法，包括以下步驟(I)選用四周相同尺寸(即長度、寬度相等，厚度可以不同)的碳鋼坯料和不銹鋼坯料為原料；(2)將所有碳鋼坯料和不銹鋼坯料擬焊接面的三條邊通過火焰切割或刨、銑等形式加工坡口，坡口深度10-40_，坡口角度15-35° ;將碳鋼坯料和不銹鋼坯料疊放在一起，組齊對正，并旋轉(zhuǎn)90°豎直放置，然后采用氣體保護焊的焊接方式，對碳鋼坯料和不銹鋼坯料有坡口的三個面上的邊縫進行打底焊接，再采用埋弧自動焊進行填充及蓋面焊接，最后將剩余面上的邊縫在高真空下進行真空電子束焊接，組焊成復(fù)合坯料；
(3)對焊接好的復(fù)合坯料裝車底式爐或均熱爐加熱，出爐溫度控制在1160 1280 0C ；(4)出爐后軋制，采用二階段軋制法，第一階段開軋溫度1000 1150°C，第二階段開軋溫度820 920°C,中間坯厚度不小于成品復(fù)合鋼板厚度的I. 4倍；(5)對軋后復(fù)合鋼板進行緩冷。 所述步驟(I)不銹鋼坯料厚度為10-60mm，碳鋼坯料厚度為300-600mm。所述步驟(2)碳鋼坯料和不銹鋼坯料，其焊接前通過銑床、刨床等機加工方法，去除待復(fù)合表面的氧化鐵皮、油污等，實現(xiàn)表面潔凈。所述步驟(2)氣體保護焊，其焊絲直徑I. 2-2. Omm,焊接電壓20-35V，焊接電流120-400A,焊接速度250-600mm/min，焊絲干伸長度15_25mm，保護氣體CO2或Ar+C02，保護氣體流量15-25L/min，熔深5_20mm。所述步驟(2)埋弧自動焊，其焊絲直徑4. 0-6. Omm,焊接電壓30-45V，焊接電流250-1600A，焊接速度 250-600mm/min，焊絲干伸長度 25_45mm，熔深 10_30mm。所述步驟(2)真空電子束焊接，其焊接電壓30-150KV，真空度高于IX KT1Pa,焊接電流 100-500mA，焊接速度 50-700mm/min，熔深 20_50mm。本發(fā)明對焊接好的大厚度坯料采用車底式爐或均熱爐進行加熱，適當(dāng)增加高溫段保溫時間，確保鋼板燒透、燒均勻。本發(fā)明軋制過程中采用二階段軋制法，在第一階段進行高溫低速大壓下軋制，通過反復(fù)再結(jié)晶過程細化晶粒；第二階段采用控制軋制，增加相變形核點細化晶粒，中間坯
I.4倍成品厚度是為了保證二階段軋制過程的累積變形量。本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有采用爆炸復(fù)合方法生產(chǎn)加氫反應(yīng)釜筒體用碳鋼不銹鋼復(fù)合板的技術(shù)相比，本發(fā)明采用氣體保護焊、埋弧焊和真空電子束焊組合焊接工藝，焊接成的大厚度坯料可以增加軋制成品鋼板的壓縮比，因此碳鋼、不銹鋼的復(fù)合界面在后續(xù)的熱加工變形過程中經(jīng)過高溫下的固態(tài)擴散后，非常容易結(jié)合在一起，形成一個整體，使復(fù)合界面的結(jié)合強度大幅度提高，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。同時相比爆炸復(fù)合法，軋制復(fù)合工藝設(shè)備簡單，對環(huán)境幾乎沒有污染，可以充分利用現(xiàn)有軋機進行軋制。氣體保護焊、埋弧焊和真空電子束焊的組焊方式，具有以下優(yōu)勢I、本發(fā)明對碳鋼和不銹鋼板坯組的三條邊縫首先采用氣體保護焊進行打底焊接，在不污染結(jié)合面的前提下自動高效地完成基礎(chǔ)焊接，并為下一步埋弧焊做好準備；然后對這三條邊縫再采用埋弧自動焊的方式快速地完成焊縫的填充焊接，最后將剩余一條邊縫在真空環(huán)境下應(yīng)用真空電子束焊工藝，完成坯料的最終焊接。2、本發(fā)明采用固定順序進行先后焊接的工藝，不是氣體保護焊、埋弧焊和真空電子束焊的簡單結(jié)合，而是嚴格按照大厚度板坯制備的內(nèi)在質(zhì)量要求，充分考慮了三種焊接方式的各自優(yōu)勢，將其優(yōu)化組合的結(jié)果。因為氣體保護焊不會污染板坯組結(jié)合面同時可以實現(xiàn)自動化提高焊接效率，埋弧自動焊是比氣體保護焊更加高效的一種焊接方式，而氣體保護焊和埋弧焊操作均在正常環(huán)境下進行。這種組合焊接順序和方式可以在保證焊接要求(特別是對結(jié)合面的潔凈度要求)的前提下大幅度提高焊接效率，降低了生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明由于板坯組是豎直方向放置，因此可以保證坯料之間保持Imm左右的間隙，而不會形成局部的封閉區(qū)域。真空電子束焊確保了最終的焊接在高真空中完成，避免了結(jié)合面處存在空氣影響軋后質(zhì)量的可能性。


圖I為實施例I生產(chǎn)鋼板的碳鋼-不銹鋼復(fù)合處金相組織圖。實施具體方式以下結(jié)合具體的實施例，對此種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造工藝作詳細描述。

實施例I生產(chǎn)100_厚碳鋼-不銹鋼加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板I)分別選取一支300mm厚的Q235B材質(zhì)的連鑄板坯和40mm厚304不銹鋼坯作為原料。2)分別將選定連鑄板坯和不銹鋼坯的三條邊利用火焰切割方法加工坡口，坡口深度25mm，坡口角度25°。3)將完成加工坡口的坯料通過銑床加工，去除表面的氧化鐵皮、油污等，并將兩支坯料加工成相同長寬尺寸。4)將加工好的坯料疊放在一起，組齊對正，且焊接前將疊放在一起的連鑄板坯旋轉(zhuǎn)90°豎直放置。5)采用氣體保護焊的焊接方式，對已加工好坡口的三條邊縫進行打底焊接，焊絲直徑2. Omm,焊接電壓20V,焊接電流200A,焊接速度300mm/min,焊絲干伸長度25mm,保護氣體CO2,保護氣體流量20L/min,熔深15mm。6)將經(jīng)氣體保護焊打底焊接后的三條邊縫，再采用埋弧自動焊進行填充及蓋面焊接，焊絲直徑5. Omm,焊接電壓40V,焊接電流500A,焊接速度350mm/min,焊絲干伸長度30mm,溶深 20mm。7)將剩余邊縫在高真空度下采用真空電子束焊接，最終形成340mm復(fù)合坯料。焊接電壓50KV,真空度I X KT2Pa,焊接電流300mA,焊接速度150mm/min,熔深35mm。8)采用臺車爐對復(fù)合坯料進行加熱，總加熱時間12個小時以上，出爐溫度1280。。。9)軋制過程中粗軋開軋1120°C，粗軋過程盡量加大每道次的壓下量，中間坯厚230mm ;精軋開軋溫度880°C，軋制過程中通過壓下量的調(diào)整控制鋼板板型良好。10)對軋后復(fù)合鋼板進行緩冷。本工藝通過組合焊接制造的100_加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板，其碳鋼-不銹鋼復(fù)合處得到了很好的熔合，如圖I所示。實施例2生產(chǎn)120_厚碳鋼一不銹鋼加氫反應(yīng)爸筒體用復(fù)合鋼板I)分別選取一支320mm厚的Q235B材質(zhì)的連鑄板坯和40mm厚304不銹鋼坯作為原料。2)分別將選定連鑄板坯和不銹鋼坯的三條邊利用火焰切割方法加工坡口，坡口深度35mm，坡口角度30°。3)將完成加工坡口的坯料通過銑床加工，去除表面的氧化鐵皮、油污等，并將兩支坯料加工成相同尺寸。4)將加工好的坯料疊放在一起后，組齊對正，且焊接前將疊放在一起的連鑄板坯旋轉(zhuǎn)90°豎直放置。5)采用氣體保護焊的焊接方式，對已加工好坡口的三條邊縫進行打底焊接，焊絲直徑I. 5mm,焊接電壓25V,焊接電流300A,焊接速度400mm/min,焊絲干伸長度20mm,保護氣體Ar+C02,保護氣體流量25L/min,熔深20mm。6)將經(jīng)氣體保護焊打底焊接后的三條邊縫，再采用埋弧自動焊進行填充及蓋面焊接，焊絲直徑6. Omm,焊接電壓45V,焊接電流800A,焊接速度600mm/min,焊絲干伸長度45mm,溶深 30_。 7)將剩余邊縫在高真空度下采用真空電子束焊接，最終形成360mm復(fù)合坯料。焊接電壓100KV,真空度I X KT2Pa,焊接電流500mA,焊接速度200mm/min,熔深50mm。8)采用臺車爐對復(fù)合坯料進行加熱，總加熱時間12個小時以上，出爐溫度1200。。。9)軋制過程中粗軋開軋1050°C，粗軋過程盡量加大每道次的壓下量，中間坯厚230mm ;精軋開軋溫度850°C，軋制過程中通過壓下量的調(diào)整控制鋼板板型良好。10)對軋后復(fù)合鋼板進行緩冷。
權(quán)利要求
1.一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法，其特征是，包括以下步驟 (1)以相同長寬尺寸的碳鋼坯料和不銹鋼坯料為原料； (2)將所有碳鋼坯料和不銹鋼坯料擬焊接面的三條邊加工坡口，坡口深度10_40mm，坡口角度15-35°，將碳鋼和不銹鋼坯料疊放在一起，組齊對正，并旋轉(zhuǎn)90°豎直放置，然后采用氣體保護焊的焊接方式，對碳鋼和不銹鋼坯料有坡口的三個面上的邊縫進行打底焊接，再采用埋弧自動焊進行填充及蓋面焊接，最后將剩余面上的邊縫在高真空下進行真空電子束焊接，組焊成復(fù)合坯料； (3)對焊接好的復(fù)合坯料裝車底式爐或均熱爐加熱，出爐溫度控制在1160 1280°C； (4)出爐后軋制，采用二階段軋制法，第一階段開軋溫度1000 1150°C，第二階段開軋溫度820 920°C，中間坯厚度不小于成品復(fù)合鋼板厚度的I. 4倍； (5)對軋后復(fù)合鋼板進行緩冷。
2.如權(quán)利要求I所述的一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法，其特征是，所述步驟(I)碳鋼坯料厚度為300-600mm，不銹鋼坯料厚度為10_60mm。
3.如權(quán)利要求I所述的一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法，，其特征是，所述氣體保護焊，其焊絲直徑I. 2-2. Omm,焊接電壓20-35V，焊接電流120-400A，焊接速度250-600mm/min,焊絲干伸長度15_25mm，保護氣體CO2 *Ar+C02，保護氣體流量15_25L/min，熔深 5_20mm。
4.如權(quán)利要求I所述的一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法，其特征是，所述埋弧自動焊，其焊絲直徑4. 0-6. Omm,焊接電壓30-45V，焊接電流250-1600A，焊接速度250-600mm/min,焊絲干伸長度 25_45mm,溶深 10_30mm。
5.如權(quán)利要求I所述的一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法，，其特征是，所述真空電子束焊接，其焊接電壓30-150KV，真空度高于I X KT1Pa,焊接電流100_500mA，焊接速度 50-700mm/min,溶深 20_50mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加氫反應(yīng)釜筒體用復(fù)合鋼板的制造方法，屬于金屬材料領(lǐng)域。該方法是將厚度為300-600mm的普通碳鋼材料和10-60mm的不銹鋼材料首先加工成長寬尺寸相同的坯料，清潔表面疊合在一起，再采用氣體保護焊、埋弧焊和真空電子束焊組合焊接工藝將四周焊合，然后將焊接好的復(fù)合坯料經(jīng)加熱后再采用中厚板軋機軋制成100mm以上的碳鋼-不銹鋼復(fù)合板材，最終用于加氫反應(yīng)釜筒體的制造。該復(fù)合鋼板物理性能優(yōu)良，并具備優(yōu)異的耐腐蝕性和高耐壓性，完全滿足加氫反應(yīng)釜筒體制造的要求。
文檔編號B23K33/00GK102764960SQ20121026401
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者孫衛(wèi)華, 孫風(fēng)曉, 畢志超, 王紹祿, 趙乾, 馬興云 申請人:濟鋼集團有限公司