CN104786582B - 一种混凝土预制件生产线模台面用钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种混凝土预制件生产线模台面用钢板及其制造方法，该模台面用钢板包括碳钢基材层和复合于碳钢基材层的上表面和/或下表面的不锈钢复合层；通过真空焊接将碳钢基材层与不锈钢复合层结合并轧制，使所述碳钢基材层和所述不锈钢复合层通过碳钢基材层中的原子和不锈钢复合层中的原子向相邻层相互真空扩散而结合。本发明模台面用钢板由导磁性很强的铁素体不锈钢和普通碳钢钢板复合而成，兼具有耐腐蚀性好、耐磨损佳、加工性能良好、可焊性强、成形性好、导热性导磁性均优异、机械强度大等诸多优良的综合力学性能，能够有效的降低模台制造成本，提高模台使用寿命。

Description

一种混凝土预制件生产线模台面用钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土预制件生产线模台用钢板及其制造方法。

背景技术

用工业化生产的方式来建造住宅，既有利于节能减排，也是建筑业转型升级的重要方向。这当中混凝土预制件模具以及生产流水线生产设备制造是建筑工业化的基础环节。

模台是混凝土预制件生产线中直接关系到预制件质量的主要的消耗件，每条线有数十乃至上百件模台。模台通常是用高强度型钢焊接成框架结构，表面覆盖10mm普通钢板或者特种合金钢板，这种钢板还因为生产工艺需要必须具备很好的导磁性，实际使用中最大负荷达到650kg/m²。

实际使用中，模台的失效报废原因主要是面板失效，而面板失效原因是：

1、反复的高频捣固应力和温度应力交替作用导致失效；

2、预制混凝土的锈蚀。目前国内还没有找到合适的钢板材料符合模台板工业化生产制造的性能要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土预制件生产线模台面用钢板及其制造方法，该模台面用钢板由导磁性很强的铁素体不锈钢和普通碳钢钢板复合而成，兼具有耐腐蚀性好、耐磨损佳、加工性能良好、可焊性强、成形性好、导热性导磁性均优异、机械强度大等诸多优良的综合力学性能，能够有效的降低模台制造成本，提高模台使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种混凝土预制件生产线模台面用钢板，其包括碳钢基材层和复合于碳钢基材层的上表面和/或下表面的不锈钢复合层；通过真空焊接将碳钢基材层与不锈钢复合层结合并轧制，使所述碳钢基材层和所述不锈钢复合层通过碳钢基材层中的原子和不锈钢复合层中的原子向相邻层相互真空扩散而结合。

进一步，所述碳钢基材层具有一层，位于碳钢基材层的上表面和下表面的不锈钢复合层分别各有一层。

又，分别复合于碳钢基材层的上、下表面的不锈钢复合层可以是同一牌号的，也可以是不同牌号的。当然，这两层不锈钢复合层的厚度可以是相同的，也可以是不相同的。

本发明模台面用钢板即铁素体不锈钢复合钢板，充分发挥了铁素体不锈钢耐蚀且导磁和碳钢综合机械性能佳的各自优势。特别是，碳钢基材层和铁素体不锈钢复合层通过碳钢基材层中的原子和不锈钢复合层中的原子向相邻层的相互扩散而结合，复合钢板的复合效果好，其结合面的强度大且结合面齐平。因此，本发明双面铁素体不锈钢实现了冶金结合。较之于现有技术的结合方式，原子扩散结合的结合牢度更大，结构稳定性更好，结合面的剪切强度更高。

本发明混凝土预制件生产线模台面用钢板的制造方法，其包括步骤：

1)坯料表面处理：将碳钢坯料和不锈钢坯料进行表面预处理；，经过表面预处理的坯料的待焊接面的平面度≤1mm/m²，粗糙度Ra≤6.3μm；

2)组坯：在碳钢坯料的上表面和/或下表面分别放置与其接触的不锈钢坯料，并使不锈钢坯料的外边沿与碳钢坯料外边沿平齐；

3)点焊定型，使碳钢坯料与不锈钢坯料之间的相对位置不变；

4)焊接：采用真空电子束将碳钢坯料与不锈钢坯料的结合面的边缘焊接密封，控制焊接真空度≤1.0Pa，焊接深度为10mm～80mm，焊缝宽度≥2mm，形成组合坯；

5)加热：将组合坯加热；

6)轧制：多道次轧制到目标厚度。

进一步，还包括步骤(7)：精整和矫直。

另外，在所述步骤(4)中，焊接完成后使用电磁振动消除焊接应力。

优选的，在所述步骤(5)中，控制加热温度为1100～1250℃，并保温1～3h。

优选的，在所述步骤(6)中，控制轧制温度为850～1190℃。

在上述步骤(3)中，可以采取手工焊接、气体保护焊、氩弧焊对组坯完成点焊定型。与此同时，在上述步骤(3)中提及的相对位置保持不变是指碳钢坯料与复合于其上、下表面的不锈钢坯料之间的相对位置在进行步骤(4)之间不会发生任何变化。

在上述步骤(4)中，采用真空电子束将碳钢坯料与不锈钢坯料的结合面的边缘焊接密封，一方面确保复合钢板的结合面之间的焊接强度，另一方面避免结合面在后续加工过程中因焊缝漏气而发生氧化现象。

在上述步骤(4)中，对于焊接工艺参数进行了控制。其中，控制焊接真空度≤1.0Pa，是为了有效防止不锈钢-碳钢表面氧化层的形成，同时还减少了真空抽气时间，提高了加工效率，降低了加工成本；

将焊接深度设定为10mm-80mm的原因在于：这样的焊接深度能够保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度要求。在此需要说明的是，该焊接深度为自坯料的外边沿向内延伸的被焊接密封的尺寸大小。同时，为了进一步地确保焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度要求，需要将焊接宽度设计为≥2mm。

在上述加热步骤中，控制加热温度为1100-1250℃，并保温1-3h。根据复合层和基材层材料的熔点温度，选择熔点最低的金属熔点Tm再降低一定温度后确定加热温度。保温时间按照复层和基材层金属的导热系数大小确定需要的保温时间，一般碳钢按照实际有效厚度*1min/mm计算保温时间，不锈钢按照有效厚度×2min/mm计算保温时间。组合坯的实际有效厚度按照上表面复合层+基材层+下表面复合层的总厚度计算。

优选的，因复合用的不锈钢材料和碳钢的延展性不同，加热不均会导致组合坯料焊缝开裂的风险性增大，所以在组合坯料加热温度300℃以下时采用侧向辐射加热，即对钢坯侧边进行加热,使碳钢与不锈钢受热延伸最大程度地保持一致，减少不锈钢加热鼓凸现象发生，提高坯料的合格率。

在上述轧制步骤中，控制轧制温度为850～1190℃。轧制温度范围按照基材层和复合层金属各自的变形抗力确定，在轧机能够承受的范围内设计轧制温度和变形道次。

在组合坯的轧制过程中，因基材层上、下表面复合层均为不锈钢，其变形过程完全对称，可以实现复合板轧制过程的板形控制。

由于本发明模台用钢板中的碳钢基材层和不锈钢复合层之间的结合为原子扩散结合，其结合面的结合牢度大，并且结合面齐平，其中，其结合面的剪切强度均≥310Mpa。

另外，由于碳钢基材层和不锈钢复合层之间实现了原子扩散结合，因此，本发明模台用钢板具有优良的复合效果及良好的结构稳定性。

此外，由于本发明模台用钢板的复层铁素体不锈钢保持了其原有的耐腐蚀性和耐磨损性以及强导磁性，其基层碳钢保持了其原有的加工性能、可焊性和成形性、优异的导热性以及较大的机械强度，因此，该模台专用钢板结合了铁素体不锈钢和碳钢各自的特性，适用范围广，能够广泛地应用于多种生产制造领域。

本发明所述的模台用钢板的制造方法生产效率高，成本低，复合效果好，金属材料资源省，加工方便，工序简单便捷，利于大批量生产加工，适用范围广。采用该方法可以制备厚度为3-300mm，宽度为140-3500mm，长度为3000-12000mm的模台专用钢板，其双面不锈钢复合层的厚度范围可以在1-30mm范围之间。

附图说明

图1为本发明模台用钢板的剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明模台用钢板，在碳钢基材层1的上表面和下表面分别复合有一层不锈钢复合层2、3，其中，不锈钢复合层2的厚度与不锈钢复合层3的厚度相同。由于碳钢基材层1和不锈钢复合层2、3通过碳钢基材层中的原子和不锈钢复合层中的原子向相邻层的相互扩散而结合，该种结合方式属于原子扩散结合，其结合面的结合牢度强。

此外，上述模台用钢板中的不锈钢复合层2、3的厚度也可以是不相同的。

本发明实施例的具体工艺参数详见表1。本发明实施例的制造方法包括下列步骤：

(1)坯料表面处理：首先将待这些复合的坯料表面通过铣床加工或矫直机校平，再将坯料结合面水平放置，使用砂轮进行打磨，清除表面杂物，使表面光洁、平整，再进行抛光打磨，对加工表面金属屑、油渍、积尘等杂物进行擦拭清理，露出金属鲜面，并控制经过表面预处理的各坯料的待焊接面的平面度≤1mm/m²，粗糙度Ra≤6.3μm，最后完成待复合的碳钢坯料和各不锈钢坯料的表面预处理；

(2)组坯：在碳钢坯料的上表面和下表面分别放置一层与其接触的不锈钢坯料，在组坯的过程中，需要使得不锈钢坯料的外边沿与碳钢坯料外边沿平齐，即使得各不锈钢坯料的对角线与碳钢坯料的对角线对齐或基本对齐；

(3)采用电焊点焊定型，使碳钢坯料与各不锈钢坯料之间的相对位置在实施步骤(4)之前不会发生任何移动；

(4)焊接：将定型后的组坯坯料运至真空焊箱体内，采用真空电子束将碳钢坯料与不锈钢坯料之间的结合面的边缘焊接密封，控制焊接真空度≤1.0Pa及更低，焊接深度为10mm-80mm，焊接宽度≥2mm，在焊接完毕后采用电磁振动消除焊接应力；

(5)加热：将组合坯加热，控制加热温度为1100-1250℃，并保温1-3h；

(6)轧制：多道次轧制到目标厚度，并控制轧制温度为850-1190℃；

(7)精整和矫直；

(8)100％UT(探伤)检测；

(9)切割定尺；

(10)表面处理，以获得模台专用钢板。

需要说明的是，不锈钢复合层2、3所采用的不锈钢牌号可以是相同的，也可以是不同的。

表1

综上所述，本发明模台用钢板中的碳钢基材层和不锈钢复合层之间的结合全部属于原子扩散结合，其较之于机械结合，本发明模台用钢板中各层之间的结合度更牢，其结合面的剪切强度均达到310MPa以上。同时，本发明制造方法的生产工艺简单易行，能够大批量地生产厚度较大的模台专用钢板。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种混凝土预制件生产线模台面用钢板，其特征在于：其包括碳钢基材层和复合于碳钢基材层的上表面和/或下表面的不锈钢复合层；通过真空焊接将碳钢基材层与不锈钢复合层结合并轧制，使所述碳钢基材层和不锈钢复合层通过碳钢基材层中的原子和不锈钢复合层中的原子向相邻层相互真空扩散而结合；所述钢板通过以下方法获得：

1)坯料表面处理：将碳钢坯料和不锈钢坯料进行表面预处理；经过表面预处理的坯料的待焊接面的平面度≤1mm/m²，粗糙度Ra≤6.3μm；

2)组坯：在碳钢坯料的上表面和/或下表面分别放置与其接触的不锈钢坯料，并使不锈钢坯料的外边沿与碳钢坯料外边沿平齐；

3)点焊定型，使碳钢坯料与不锈钢坯料之间的相对位置不变；

4)焊接：采用真空电子束将碳钢坯料与不锈钢坯料的结合面的边缘焊接密封，控制焊接真空度≤1.0Pa，焊接深度为10mm～80mm，焊缝宽度≥2mm，形成组合坯；

5)加热：将组合坯加热，控制加热温度为1100～1250℃，并保温1～3h，当组合坯料加热温度300℃以下时采用侧向辐射加热；

6)轧制：多道次轧制到目标厚度，控制轧制温度为850～1190℃。

2.如权利要求1所述的混凝土预制件生产线模台面用钢板，其特征在于，所述碳钢基材层具有一层，位于碳钢基材层的上表面和下表面的不锈钢复合层分别各有一层。

3.如权利要求2所述的混凝土预制件生产线模台面用钢板，其特征在于，所述复合于碳钢基材层的上、下表面的不锈钢复合层可以是同一牌号，也可以是不同牌号的。

4.一种混凝土预制件生产线模台面用钢板的制造方法，其特征是，包括步骤：

1)坯料表面处理：将碳钢坯料和不锈钢坯料进行表面预处理；经过表面预处理的坯料的待焊接面的平面度≤1mm/m²，粗糙度Ra≤6.3μm；

2)组坯：在碳钢坯料的上表面和/或下表面分别放置与其接触的不锈钢坯料，并使不锈钢坯料的外边沿与碳钢坯料外边沿平齐；

3)点焊定型，使碳钢坯料与不锈钢坯料之间的相对位置不变；

4)焊接：采用真空电子束将碳钢坯料与不锈钢坯料的结合面的边缘焊接密封，控制焊接真空度≤1.0Pa，焊接深度为10mm～80mm，焊缝宽度≥2mm，形成组合坯；

5)加热：将组合坯加热，控制加热温度为1100～1250℃，并保温1～3h，当组合坯料加热温度300℃以下时采用侧向辐射加热；

6)轧制：多道次轧制到目标厚度，控制轧制温度为850～1190℃；最终获得的混凝土预制件生产线模台面用钢板，其包括碳钢基材层和复合于碳钢基材层的上表面和/或下表面的不锈钢复合层；通过真空焊接将碳钢基材层与不锈钢复合层结合并轧制，使所述碳钢基材层和不锈钢复合层通过碳钢基材层中的原子和不锈钢复合层中的原子向相邻层相互真空扩散而结合。

5.如权利要求4所述的混凝土预制件生产线模台面用钢板的制造方法，其特征是，还包括步骤(7)：精整和矫直。

6.如权利要求4所述的混凝土预制件生产线模台面用钢板的制造方法，其特征是，在所述步骤(4)中，焊接完成后使用电磁振动消除焊接应力。