CN102240894A - 一种特厚钢板的复合制造方法 - Google Patents

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刘宏强
陈振业
胡志刚
杨跃辉
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Abstract

本发明涉及一种特厚钢板的复合制造方法,采用“高温氢气还原+热轧”的方法生产特厚钢板,属于冶金行业轧钢领域。技术方案是:本发明工序流程依次为:基材和覆材准备工序→基材和覆材表面处理工序→复合面边部焊接组合制坯工序→高温氢气还原工序→复合腔抽真空及密封工序→加热及轧制工序→热矫工序→冷却及检验工序→成品收集入库工序。本发明的有益效果是:本发明能制造出厚度大于100mm的特厚钢板,并且在剪切、钻孔等加工时无分层开裂,本方法克服了背景技术中生产100mm以上特厚钢板时存在的问题,具有产品内部质量好、工序合理、效率高、投资少、方便易行等特点。

Description

一种特厚钢板的复合制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种特厚钢板的复合制造方法,采用“高温氢气还原+热轧”的方法生产特厚钢板,属于冶金行业轧钢领域。
背景技术
[0002] 特厚钢板通常是指厚度超过IOOmm的钢板,主要使用在一些大型工程或设备上, 如电站、水利、化工、军舰、储罐、水库闸门等领域。目前,由于特厚钢板生产方法的局限性, 致使特厚钢板的生产不能满足市场的需求,特别是一些高性能的特厚钢板,具有很高的附加值。目前制造特厚钢板的方法有连铸法、铸锭法、压铸坯法、爆炸复合法等,采用连铸坯直接轧制生产特厚钢板时,受铸坯中心偏析、显微气孔和压缩比的限制,钢板内部质量很难保证;铸锭法、压铸坯法、爆炸复合法等存在着工序长、效率低下等缺点。国外有人采用真空复合轧制生产技术,在一个密闭的真空室内完成整个热轧复合过程,这种技术生产的复合板虽然性能优越,但是存在着新增设备投入大、作业难度高等问题。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种特厚钢板的复合制造方法,产品内部质量好,工序合理, 投资少,效率高,方便易行,解决背景技术中存在的上述问题。
[0004] 本发明的技术方案是:
一种特厚钢板的复合制造方法,包含如下工艺过程:两块板坯分别作为基材和覆材,将基材和覆材的复合界面进行处理,然后四周焊接,再利用高温氢气还原和热轧的方式使得基材和覆材之间复合界面完全结合,得到复合板。
[0005] 本发明的工序流程依次为:基材和覆材准备工序一基材和覆材表面处理工序一复合面边部焊接组合制坯工序一高温氢气还原工序一复合腔抽真空及密封工序一加热及轧制工序一热矫工序一冷却及检验工序一成品收集入库工序。
[0006] 所说的基材和覆材表面处理工序包括如下步骤:使用刨床对钢板需要复合的表面进行除锈;使用丙酮对表面进行清洗;使用铣床在基材复合面上铣出沟槽并用钢丝刷和羽布轮对表面进行打磨;用水冲洗干净,用丙酮溶液清洗除去表面杂物,凉风吹干。
[0007] 所说的复合面边部焊接组合制坯工序包括如下步骤:基板和覆板上下对齐后将两块板四周边部焊接在一起,成为坯料,仅在长度方向的端部留出孔,并在该孔上焊接上对应管径的钢管。
[0008] 所说的高温氢气还原工序包括如下步骤:将氢气加热至490-510°C,利用坯料上预留的孔向焊合界面的沟槽内通入高温氢气,利用氢气还原热轧碳钢表面的氧化铁皮,还原时间为10-12分钟;还原反应完成后,再次通入氮气,利用氮气清洗反应空间内的氢气。
[0009] 所说的复合腔抽真空及密封工序包括如下工艺步骤:采用真空泵对复合腔抽真空,为下一步轧制创造条件,要求真空度达到2 X 10-21^。
[0010] 所说的加热及轧制工序包括如下工艺步骤:坯料放入加热炉内,加热到1250士 10°C,在炉内保温2. 5-3. 5小时;待温后压下率为彡50% ;道次压下率彡12% ;开轧温度为1150士 10°C,终轧温度为1000士 10°C。
[0011] 所说的冷却及检验工序包括如下步骤:轧后的复合钢板在冷床上进行自然空冷, 降至室温,检验;按照国家标准GB4730-2005对复合后的钢板实施超声波探伤,标明缺陷坐标及类别,确定复合板复合界面痕迹基本消失,复合钢板结合率不低于99%;取样检验:从钢板头、尾1/4处各取部分试样,分别按照GB/T 6396-2008复合钢板力学及工艺性能试验方法进行钢板的拉伸试验、剪切试验、结合度试验、粘接试验、冲击试验、维氏硬度试验、Z向性能试验和钢板结合处的金相检验,并保留试样,以便做进一步试验验证。
[0012] 本发明的有益效果:本发明能制造出厚度大于IOOmm的特厚钢板,并且在剪切、 钻孔等加工时无分层开裂,本方法克服了背景技术中生产IOOmm以上特厚钢板时存在的问题,具有产品内部质量好、工序合理、效率高、投资少、方便易行等特点。
附图说明
[0013] 图1是本发明基材和覆材制坯示意图;
图2是本发明实施复合腔抽真空及密封工序示意图; 图中:基材1,覆材2,大孔3、小孔4、钢管5、盖板6。
具体实施方式
[0014] 以下通过实施例对本发明作进一步说明。
[0015] 本发明工序流程依次为:基材和覆材准备工序一基材和覆材表面处理工序一复合面边部焊接组合制坯工序一高温氢气还原工序一复合腔抽真空及密封工序一加热及轧制工序一热矫工序一冷却及检验工序一成品收集入库工序。
[0016] 参照附图1、2,在实施例中,基材和覆材表面处理工序:使用刨床或铣床对钢板需要复合的单面进行打磨除锈,打磨深度以表面氧化铁皮完全去除并控制表面粗糙度彡25 μ m ;在基材和覆材的复合面四边分别铣出IOX IOmm倒角;用70%丙酮、30%酒精的混合溶液对基材和覆材的复合表面进行擦洗,除去加工时表面残留的油类物质,凉风吹干。
[0017] 复合面边部焊接组合制坯工序:将基材和覆材按照要求上下对齐后,采用电弧焊将对基板和覆板结合处进行焊接,焊条使用GB / T5118 — 1995标准中常规E50系全位置焊接焊条;长度方向按所留坡口顺序焊接,焊缝深度要达到IOmm;宽度方向进行密封性焊接;焊接后重新上钻床在任一个宽度方向中间位置钻出一个直径约50mm、深20mm的大孔, 并在此大孔的圆心处钻出直径5-llmm (具体直径要匹配真空泵接口),深约5mm的小孔。
[0018] 复合腔抽真空及密封工序:用外径5-10mm,壁厚0. 5-0. 8mm的钢管插入坯料端部小孔内,四周焊实,连接钢管至真空泵抽真空,真空泵压力表至2 X 10-2½后用夹钳夹紧管道,之后断开真空泵,并焊实钢管封口,把多余钢管卷入大孔内,用板盖住大孔并密封焊接。

Claims (10)

1. 一种特厚钢板的复合制造方法,其特征是包含如下工艺过程:两块板坯分别作为基材和覆材,将基材和覆材的复合界面进行处理,然后四周焊接,再利用高温氢气还原和热轧的方式使得基材和覆材之间复合界面完全结合,得到复合板。
2.根据权利要求1所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于本发明工序流程依次为:基材和覆材准备工序一基材和覆材表面处理工序一复合面边部焊接组合制坯工序一高温氢气还原工序一复合腔抽真空及密封工序一加热及轧制工序一热矫工序一冷却及检验工序一成品收集入库工序。
3.根据权利要求1或2所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于所说的基材和覆材表面处理工序包括如下步骤:使用刨床对钢板需要复合的表面进行除锈;使用丙酮对表面进行清洗;使用铣床在基材复合面上铣出沟槽并用钢丝刷和羽布轮对表面进行打磨;用水冲洗干净,用丙酮溶液清洗除去表面杂物,凉风吹干。
4.根据权利要求1或2所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于所说的复合面边部焊接组合制坯工序包括如下步骤:基板和覆板上下对齐后,将基板和覆板的四周边部焊接在一起,成为坯料,仅在长度方向的端部留出孔,并在该孔上焊接上对应管径的钢管。
5.根据权利要求权利要求1或2所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于所说的高温氢气还原工序包括如下步骤:将氢气加热至490-510°C,利用坯料上预留的孔向焊合界面的沟槽内通入高温氢气,利用氢气还原热轧碳钢表面的氧化铁皮,还原时间为10-12 分钟;还原反应完成后,再次通入氮气,利用氮气清洗反应空间内的氢气。
6.根据权利要求1或2所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于所说的复合腔抽真空及密封工序包括如下工艺步骤:采用真空泵对复合腔抽真空,为下一步轧制创造条件, 要求真空度达到2X10-21^。
7.根据权利要求1或2所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于所说的加热及轧制工序包括如下工艺步骤:坯料放入加热炉内,加热到1250士 10°C,在炉内保温2. 5-3. 5 小时;待温后压下率为彡50%;道次压下率彡12%;开轧温度为1150士 10°C,终轧温度为 1000 士 10°C。
8.根据权利要求3所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于所说的基材和覆材表面处理工序:使用刨床或铣床对钢板需要复合的单面进行打磨除锈,打磨深度以表面氧化铁皮完全去除并控制表面粗糙度< 25 μ m;在基材和覆材的复合面四边分别铣出IOXlOmm 倒角;用70%丙酮、30%酒精的混合溶液对基材和覆材的复合表面进行擦洗,除去加工时表面残留的油类物质,凉风吹干。
9.根据权利要求4所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于所说的复合面边部焊接组合制坯工序:将基材和覆材按照要求上下对齐后,采用电弧焊将对基板和覆板四周边部进行焊接;长度方向按所留坡口顺序焊接,焊缝深度要达到IOmm ;宽度方向进行密封性焊接;焊接后重新上钻床在任一个宽度方向中间位置钻出一个直径约50mm、深20mm的大孔,并在此大孔的圆心处钻出直径5-llmm,深约5mm的小孔。
10.根据权利要求6所述之特厚钢板的复合制造方法,其特征在于所说的复合面抽真空及密封工序:用外径5-10mm,壁厚0. 5-0. 8mm的钢管插入坯料端部小孔内,四周焊实,连接钢管至真空泵抽真空,真空泵压力表至2 X 10-2Pa后用夹钳夹紧管道,之后断开真空泵, 并焊实钢管封口,把多余钢管卷入大孔内,用板盖住大孔并密封焊接。
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