CN103060542B - 低膨胀合金宽厚板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低膨胀合金宽厚板的制造方法。所述制造方法包括步骤：冶炼目标钢水；模铸成扁锭；钢锭头尾锯切，表面刨铣扒皮；加热钢锭至1100～1150℃，然后进行两火热轧；然后，在840℃±10℃保温1h，水淬，再在315℃±10℃保温1h，随炉冷却或空冷；经切边、矫直和表面处理后，制得低膨胀合金宽厚板成品。本发明的方法能够制得化学成分和线膨胀系数符合要求且表面质量完好的宽厚板成品，同时能减少制造工序、缩短制造周期、提高成材率、降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料冶炼和加工技术领域，更具体地讲，涉及一种低膨胀合金宽厚板的制造方法。
背景技术
低膨胀合金是指在一定温度范围内其膨胀系数很低的一类金属材料，包括4J32、4J36、4J38和4J40等合金。主要用于制造在一定温度范围内尺寸要求近似恒定或高度精密的元件。该类材料受钢锭表层凝固组织和加热气氛等因素的影响，锻造时表面极易产生裂口等缺陷。而生产单重较大（一般要求单重＞1吨）的宽厚板对钢锭表面质量、锻造和热轧工艺提出了更高要求。较大钢锭表面如何能更方便进行机加工扒皮，材料加热时如何能防止氧化和吸S，如何避免锻造产生表面裂口，这些问题都是必须要考虑和解决的。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种低膨胀合金宽厚板的制造方法。这种方法便于钢锭表面进行机加工扒皮，能有效防止材料在加热时发生氧化和吸S，避免锻造产生表面裂口，从而制得表面质量完好的宽厚板成品。
为了实现上述目的，所述制造方法包括以下步骤：冶炼目标钢水，所述目标钢水的成分按重量百分比计由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Cu：0.5%～0.7%、Co：3.5%～3.9%、Ni：32%～32.5%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.2%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Ni：35.7%～36.2%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Se：0.15%～0.20%、Ni：35.5%～36.5%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn≤0.15%、P≤0.005%、S≤0.005%、Co：7.3%～7.7%、Ni：32.7%～33.1%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成；模铸成扁锭；钢锭头尾锯切，表面刨铣扒皮；加热钢锭至1100～1150℃，然后进行两火热轧；然后，在840℃±10℃保温1h，水淬，再在315℃±10℃保温1h，随炉冷却或空冷；经切边、矫直和表面处理后，制得低膨胀合金宽厚板成品。
在一个示例性实施例中，所述加热钢锭的步骤采用在还原气氛下加热的方式或者在加热前对钢锭进行表面涂层处理，以降低钢锭的氧化和吸S。
在一个示例性实施例中，所述两火热轧步骤包括顺序进行的一火热轧和二火热轧，并且还包括清理一火热轧后板坯表面缺陷。
在一个示例性实施例中，所述表面处理可以包括喷丸、酸洗或抛光。
与现有技术相比，本发明采用模铸扁锭结合直接热轧的方式，同时能减少制造工序、缩短制造周期、提高成材率、降低成本。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细描述本发明的低膨胀合金宽厚板的制造方法。
在本发明的一个示例性实施例中，低膨胀合金宽厚板的制造方法包括以下步骤：冶炼目标钢水，所述目标钢水的成分按重量百分比计由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Cu：0.5%～0.7%、Co：3.5%～3.9%、Ni：32%～32.5%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.2%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Ni：35.7%～36.2%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Se：0.15%～0.20%、Ni：35.5%～36.5%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn≤0.15%、P≤0.005%、S≤0.005%、Co：7.3%～7.7%、Ni：32.7%～33.1%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成；模铸成扁锭；钢锭头尾锯切，表面刨铣扒皮以去除缺陷；加热钢锭至1100～1150℃，然后进行两火热轧；两段热处理，一段（加热至840℃±10℃，保温1h，水淬），二段（在315℃±10℃，保温1h，随炉冷却或空冷）；经切边、矫直和表面处理后，制得低膨胀合金宽厚板成品。
在本发明中，加热钢锭至1100～1150℃，然后进行两火热轧的步骤是指：先将钢锭加热至1100～1150℃，然后进行一火轧制；接下来，再将一火轧制后的轧坯加热至1100～1150℃，然后进行二火轧制。
优选地，在本发明的另一个示例性实施例中，所述模铸步骤采用扁锭模铸工艺，控制扁锭内部和表面质量完好且尺寸便于机加工和热轧。
优选地，在本发明的另一个示例性实施例中，所述加热钢锭的步骤采用在还原气氛下加热的方式或者在加热前对钢锭进行表面涂层处理，以降低钢锭的氧化和吸S（即，吸硫）。
优选地，在本发明的另一个示例性实施例中，所述两火热轧步骤包括顺序进行的一火热轧和二火热轧，并且还包括清理一火热轧后板坯表面缺陷。
优选地，在本发明的另一个示例性实施例中，所述表面处理包括喷丸、酸洗或抛光。
在本发明的另一个示例性实施例中，低膨胀合金宽厚板的制造方法也可通过下面的方式来实现。
工艺步骤简述为：冶炼目标钢水→模铸扁锭→钢锭锯切头尾、表面刨铣→两火热轧→热处理→切边、矫直和表面处理→宽厚板成品。
（1）冶炼
冶炼的材料须化学成分合格，低夹杂低气体。例如，目标钢水的成分按重量百分比计由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Cu：0.5%～0.7%、Co：3.5%～3.9%、Ni：32%～32.5%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.2%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Ni：35.7%～36.2%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn：0.3%～0.5%、P≤0.005%、S≤0.005%、Se：0.15%～0.20%、Ni：35.5%～36.5%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成，或由C≤0.02%、Si≤0.1%、Mn≤0.15%、P≤0.005%、S≤0.005%、Co：7.3%～7.7%、Ni：32.7%～33.1%、Ca≤0.03%、Ti≤0.05%、Zr≤0.03%、Ce≤0.05%、B≤0.004%及余量的铁和不可避免的杂质组成。
（2）铸锭
采用扁锭模铸工艺，浇铸的扁锭须内部和表面质量完好且尺寸便于机加工和热轧。
（3）钢锭机加工
对钢锭进行头尾锯切和表面刨铣扒皮以去除缺陷。
（4）两火热轧
①、采用在还原气氛下加热的方式或者在加热前对钢锭进行表面涂层处理，以降低钢锭的氧化和吸S。
②、将钢锭加热至1100～1150℃，然后进行一火轧制。
③、清理一火热轧后板坯表面缺陷。
④、将一火轧制后的轧坯加热至1100～1150℃，然后进行二火轧制。
⑤、轧制道次根据成品尺寸决定，每道次压下量根据轧机负荷来决定。
（5）热处理
两段热处理，一段（加热至840℃±10℃，保温1h，水淬），二段（在315℃±10℃，保温1h，随炉冷却或空冷）。
（6）成品处理
①、采用等离子或水刀等方式进行切边。
②、矫直以确保平直度。
③、通过喷丸、酸洗、抛光等方式进行表面处理。
示例1
以4J32宽厚板的制造为例来说明本发明的示例性实施例。
冶炼得到目标钢水，其成分按重量百分比计可以由C≤0.02%、P≤0.005%、S≤0.005%、Si≤0.10%、Mn：0.30%～0.50%、Cu：0.50%～0.70%、Co：3.5%～3.9%、Ni：32%～32.5%及余量的铁和不可避免的杂质组成。
浇注得到的扁锭规格为：360×1000×1600（mm）。
对扁锭进行头尾锯切和表面刨铣扒皮以去除缺陷。
采用在还原气氛下加热的方式将钢锭加热至1120℃±10℃，然后进行一火轧制。一火热轧后清理板坯表面缺陷。将一火轧制后的轧坯加热至1120℃±10℃，然后进行二火轧制。轧制道次根据成品尺寸决定，每道次压下量根据轧机负荷来决定。
两段热处理，一段（加热至840℃±10℃，保温1h，水淬），二段（在315℃±10℃，保温1h，随炉冷却或空冷）。
等离子切边。矫直以确保平直度。表面酸洗。
示例2
以4J36宽厚板的制造为例来说明本发明的示例性实施例。
冶炼得到目标钢水，其成分按重量百分比计可以由C≤0.02%、P≤0.005%、S≤0.005%、Si≤0.20%、Mn：0.30%～0.50%、Ni：35.7%～36.2%及余量的铁和不可避免的杂质组成。
浇注得到的扁锭规格为：360×1000×1600（mm）。
对扁锭进行头尾锯切和表面刨铣扒皮以去除缺陷。
钢锭表面涂层保护，将钢锭加热至1110℃±10℃，然后进行一火轧制。一火热轧后清理板坯表面缺陷。将一火轧制后的轧坯加热至1110℃±10℃，然后进行二火轧制。轧制道次根据成品尺寸决定，每道次压下量根据轧机负荷来决定。
两段热处理，一段（加热至840℃±10℃，保温1h，水淬），二段（在315℃±10℃，保温1h，随炉冷却或空冷）。
水刀切边。矫直以确保平直度。表面喷丸。
综上所述，本发明采用模铸扁锭结合直接热轧的方式，钢锭表面尺寸便与机加工扒皮，去除锻造工序可避免锻造产生表面裂口，并且能减少制造工序、缩短制造周期、提高成材率、降低成本。
Claims (5)
1.一种低膨胀合金宽厚板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
冶炼目标钢水，所述目标钢水的成分按重量百分比计由C≤0.02％、Si≤0.1％、Mn：0.3％～0.5％、P≤0.005％、S≤0.005％、Cu：0.5％～0.7％、Co：3.5％～3.9％、Ni：32％～32.5％、0<Ca≤0.03％、0<Ti≤0.05％、0<Zr≤0.03％、0<Ce≤0.05％、0<B≤0.004％及余量的铁和不可避免的杂质组成；
模铸成扁锭；
钢锭头尾锯切，表面刨铣扒皮；
加热钢锭至1100～1130℃，然后进行两火热轧，其中，所述加热钢锭的步骤采用在还原气氛下加热的方式或者在加热前对钢锭进行表面涂层处理，以降低钢锭的氧化和吸S，所述两火热轧步骤包括顺序进行的一火热轧和二火热轧，并且还包括清理一火热轧后板坯表面缺陷，并将一火热轧后板坯加热至1100～1150℃；
然后，在840℃±10℃保温1h，水淬，再在315℃±10℃保温1h，随炉冷却或空冷；
经切边、矫直和表面处理后，制得低膨胀合金宽厚板成品。
2.一种低膨胀合金宽厚板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
冶炼目标钢水，所述目标钢水的成分按重量百分比计由C≤0.02％、Si≤0.2％、Mn：0.3％～0.5％、P≤0.005％、S≤0.005％、Ni：35.7％～36.2％、0<Ca≤0.03％、0<Ti≤0.05％、0<Zr≤0.03％、0<Ce≤0.05％、0<B≤0.004％及余量的铁和不可避免的杂质组成；
模铸成扁锭；
钢锭头尾锯切，表面刨铣扒皮；
加热钢锭至1100～1130℃，然后进行两火热轧，其中，所述加热钢锭的步骤采用在还原气氛下加热的方式或者在加热前对钢锭进行表面涂层处理，以降低钢锭的氧化和吸S，所述两火热轧步骤包括顺序进行的一火热轧和二火热轧，并且还包括清理一火热轧后板坯表面缺陷，并将一火热轧后板坯加热至1100～1150℃；
然后，在840℃±10℃保温1h，水淬，再在315℃±10℃保温1h，随炉冷却或空冷；
经切边、矫直和表面处理后，制得低膨胀合金宽厚板成品。
3.一种低膨胀合金宽厚板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
冶炼目标钢水，所述目标钢水的成分按重量百分比计由C≤0.02％、Si≤0.1％、Mn：0.3％～0.5％、P≤0.005％、S≤0.005％、Se：0.15％～0.20％、Ni：35.5％～36.5％、0<Ca≤0.03％、0<Ti≤0.05％、0<Zr≤0.03％、0<Ce≤0.05％、0<B≤0.004％及余量的铁和不可避免的杂质组成；
模铸成扁锭；
钢锭头尾锯切，表面刨铣扒皮；
加热钢锭至1100～1130℃，然后进行两火热轧，其中，所述加热钢锭的步骤采用在还原气氛下加热的方式或者在加热前对钢锭进行表面涂层处理，以降低钢锭的氧化和吸S，所述两火热轧步骤包括顺序进行的一火热轧和二火热轧，并且还包括清理一火热轧后板坯表面缺陷，并将一火热轧后板坯加热至1100～1150℃；
然后，在840℃±10℃保温1h，水淬，再在315℃±10℃保温1h，随炉冷却或空冷；
经切边、矫直和表面处理后，制得低膨胀合金宽厚板成品。
4.一种低膨胀合金宽厚板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
冶炼目标钢水，所述目标钢水的成分按重量百分比计由C≤0.02％、Si≤0.1％、Mn≤0.15％、P≤0.005％、S≤0.005％、Co：7.3％～7.7％、Ni：32.7％～33.1％、0<Ca≤0.03％、0<Ti≤0.05％、0<Zr≤0.03％、0<Ce≤0.05％、0<B≤0.004％及余量的铁和不可避免的杂质组成；
模铸成扁锭；
钢锭头尾锯切，表面刨铣扒皮；
加热钢锭至1100～1130℃，然后进行两火热轧，其中，所述加热钢锭的步骤采用在还原气氛下加热的方式或者在加热前对钢锭进行表面涂层处理，以降低钢锭的氧化和吸S，所述两火热轧步骤包括顺序进行的一火热轧和二火热轧，并且还包括清理一火热轧后板坯表面缺陷，并将一火热轧后板坯加热至1100～1150℃；
然后，在840℃±10℃保温1h，水淬，再在315℃±10℃保温1h，随炉冷却或空冷；
经切边、矫直和表面处理后，制得低膨胀合金宽厚板成品。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的低膨胀合金宽厚板的制造方法，其特征在于，所述表面处理包括喷丸、酸洗或抛光。
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