CN105127199B - 一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法 - Google Patents

一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法，属于热轧板辅助材料技术领域，提出了一种采用外包覆与控轧控冷工艺紧密结合轧制复合钢板的方法。其主要特征在于：（1）通过采用复层钢板在外，基层钢板在内的外包覆对称组坯形式，即“复层‑基层‑剥离剂‑基层‑复层”，并控制真空度≤0.1Pa；（2）热轧复合采用控轧控冷或轧后在线控制冷却工艺，以实现外层复层所需的组织和性能要求，同时亦可保证基层的组织和性能要求。与现有常规内包覆热轧复合钢板轧后冷却分板，再进行离线热处理相比，本发明利用外包覆可以实现轧后的在线控制冷却替代离线的热处理，可大幅度提高生产效率，节约能源，降低成本。

Description

一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法
技术领域
本发明涉及一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法，属于热轧板辅助材料技术领域。
背景技术
金属复合板是指在较厚规格基层钢板上冶金复合上较薄一层复层钢板，兼有基层钢板的优良力学性能和复层钢板的耐磨或耐蚀性能。金属复合板广泛应用于石油化工、造船、冶金、煤炭、水泥、电力等众多领域。复合板中价格昂贵的复层的重量约占1/3~1/2，总体成本减少30~50％。因此，金属复合板具有广阔的市场需求。
目前，金属复合板的制备方法主要有爆炸复合法、轧制复合法、铸造复合法等，其中真空热轧复合法以其结合性能好、稳定性高、产品规格大等特点已成为国外生产金属复合板的主要方法，而国内正逐步替代爆炸复合。
真空热轧复合法其组坯封装技术是金属复合板制备技术中的关键技术。由于基层与复层之间的高温性能差异，一般为基层在外侧，复层在内侧，采用“基层-复层-剥离剂-复层-基层”的组坯形式，便于轧制变形和后续矫直控制，但这种组坯形式易导致冷却后外部基层材料塑性差、心部复层耐磨性或耐蚀性差，尤其是较厚复合板，还需后续进行离线后二次热处理来进行改善，生产效率低，因此，热轧复合板的组坯形式需要进行改变和解决。
发明内容
为了克服上述技术上的不足，本发明提供了一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法，即采用“复层-基层-剥离剂-基层-复层”的外包覆组坯形式，并结合控轧控冷或在线控冷手段，可以明显改善复合板综合性能，提高生产效率。
本发明解决其技术难题所采用的技术方案是：
本发明的具体步骤：
第一步：表面处理：对基层和复层钢板采用机械研磨的方法进行表面处理，且复层钢板尺寸要大于基层钢板尺寸，将复层钢板的一个待结合的表面以及基层钢板的六个表面上的氧化层去除，然后对结合表面采用酒精、丙酮进行清洗除油除污，并吹干；
第二步：组坯封装：将基层钢板和复层钢板按照“复层-基层-剥离剂-基层-复层”的次序依次组合在一起，两基层钢板间涂覆剥离剂，基层四周并用封条固定，复层与封条间的采用气保焊焊接密封，封条一侧预留抽气小孔，构成对称金属复合板坯；
第三步：抽真空：利用预留抽气小孔进行抽真空处理，真空度≤0.1Pa，通过保压1h测定焊接的密封性，充入氮气或氩气进行清洗稀释复合板坯密封腔内空气，重新抽真空，待达到真空度≤0.1Pa后，在真空条件下将抽气小孔焊接密封，使金属复合坯密封腔内部形成高真空环境；
第四步：加热：将密封完好的金属复合坯放置于电阻炉中加热至奥氏体温度以上，保温一定时间，保证金属复合坯完全奥氏体化，并防止晶粒急剧长大，保证均匀热透；
第五步：热轧：将保温完毕的金属复合坯进行轧制，轧制温度为850~1200℃之间，单道次压下量为5%以上，总压下量为50%以上，轧制成所需尺寸金属复合板；
第六步：冷却：后续根据复合板终轧厚度及复层与基层的性能要求进行水冷，以复层马氏体转变临界冷却速度或避开敏化区间的冷却速度快速将复合板表面冷却至所需温度以下一定温度，随后控制温度，保持一定时间，最后空冷至室温；
第七步：分板：待复合板冷却完毕后将两块复合板四周切割分开，获得两块金属复合板。
上述方法中复层位于金属复合坯的外部，基层位于金属复合坯的内部。
上述的复层钢板材质选用耐磨钢、中碳钢、不锈钢，基层钢板的材质选用普通低碳钢、低合金钢。
上述的剥离剂主要原料为含水硅酸镁粉末，涂覆后隔离材料的厚度为0.1~0.3mm。
上述方法中在真空条件下将四周封条与复层之间焊接是用气体保护焊接。
本发明所提出的封装方法可以达到金属复合板所要求的真空度，真空度≤0.1Pa，可以保证复合界面的洁净性。
本发明的有益效果是：可以实现轧后的在线控制冷却替代离线的热处理，可大幅度提高生产效率，节约能源，降低成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明包覆结构示意图。
图中1、复层，2、剥离剂，3、封条，4、抽气小孔， 5、基层，6、焊缝。
具体实施方式
一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法，其具体步骤：
第一步：表面处理：对基层5和复层1钢板采用机械研磨的方法进行表面处理，且复层1钢板尺寸要大于基层5钢板尺寸，将复层1钢板的一个待结合的表面以及基层5钢板的六个表面上的氧化层去除，然后对结合表面采用酒精、丙酮进行清洗除油除污，并吹干；
第二步：组坯封装：将基层5钢板和复层1钢板按照“复层-基层-剥离剂-基层-复层”的次序依次组合在一起，两基层5钢板间涂覆剥离剂2，基层5四周并用封条3固定，复层1与封条3间的采用气保焊焊接密封，封条一侧预留抽气小孔4，构成对称金属复合板坯；
第三步：抽真空：利用预留抽气小孔4进行抽真空处理，真空度≤0.1Pa，通过保压1h测定焊接的密封性，充入氮气或氩气进行清洗稀释复合板坯密封腔内空气，重新抽真空，待达到真空度≤0.1Pa后，在真空条件下将抽气小孔4焊接密封，使金属复合坯密封腔内部形成高真空环境；
第四步：加热：将密封完好的金属复合坯放置于电阻炉中加热至奥氏体温度以上，保温一定时间，保证金属复合坯完全奥氏体化，并防止晶粒急剧长大，保证均匀热透；
第五步：热轧：将保温完毕的金属复合坯进行轧制，轧制温度为850~1200℃之间，单道次压下量为5%以上，总压下量为50%以上，轧制成所需尺寸金属复合板；
第六步：冷却：后续根据复合板终轧厚度及复层与基层的性能要求进行水冷，以复层马氏体转变临界冷却速度或避开敏化区间的冷却速度快速将复合板表面冷却至所需温度以下一定温度，随后控制温度，保持一定时间，最后空冷至室温；
第七步：分板：待复合板冷却完毕后将两块复合板四周切割分开，获得两块金属复合板。
上述方法中复层位于金属复合坯的外部，基层位于金属复合坯的内部。
上述的复层钢板材质选用耐磨钢、中碳钢、不锈钢，基层钢板的材质选用普通低碳钢、低合金钢。
上述的剥离剂主要原料为含水硅酸镁粉末，涂覆后隔离材料的厚度为0.1~0.3mm。
上述方法中在真空条件下将四周封条与复层之间焊接是用气体保护焊接。
本发明所提出的封装方法可以达到金属复合板所要求的真空度，真空度≤0.1Pa，可以保证复合界面的洁净性。
实施例1
复层NM360钢板的尺寸为300×300×15mm，基层Q345R低碳合金钢板的尺寸为255×255×85mm，分别将两块无锈层和氧化层的基层Q345R的两个表面及四周用酒精和丙酮清洗并吹干；分别将两块NM360钢板的结合表面上的锈层和氧化层去除，然后用酒精和丙酮清洗并吹干；
按照NM360钢板-Q345R钢板-剥离剂-Q345R钢板-NM360钢板的对称结构进行组合，两块Q345R钢板的四周用封条密封，如图1所示；然后将封条与NM360钢板间的四周进行焊接密封，封装焊接采用气体保护焊接（20%二氧化碳和80%氩气混合气体保护）方法，焊接电流为220~250A，电压为25~28V；所用焊丝的牌号为50-6，直径Ф1.2mm。
对复合板坯进行抽真空处理，真空度为0.1Pa，并保压1h测定是否漏气，随后充入氮气，使密封腔内压力达到一个大气压，随后重新抽真空至0.1Pa，并在真空条件下将抽气小孔焊接密封；将焊接密封后的复合坯料置于电阻炉中加热至1150℃，保温120min；随后通过轧机进行轧制，轧制温度区间为950~1150℃，单道次压下量为20%，总压下量为75%，终轧厚度为50mm，随后进行水冷，冷却温度区间250~950℃，冷却速度为>20℃/s。当水流密度为7.5 L/m2·s，经过30s快速冷却，表层温度快速冷却至250~300℃时，随后空冷，自然冷却至室温，获得NM360-低碳钢复合板。
将轧制完成后的复合板坯的四周切开并分离上、下板，获得上、下两块耐磨钢复合板。复合板尺寸为1200×300×25mm，其中耐磨层厚度为4mm，低碳钢层的厚度为21mm；复合板NM360表面硬度为440HV3，复合界面结合强度为440MPa；耐磨层NM360为贝氏体和马氏体组织，靠近结合界面处基层Q345R为铁素体、贝氏体、马氏体组织，远离结合界面处Q345R为铁素体、珠光体、贝氏体组织。
实施例2
复层45钢板的尺寸为300×300×15mm，基层Q345R低碳合金钢板的尺寸为255×255×85mm，分别将两块无锈层和氧化层的基层Q345R的两个表面及四周用酒精和丙酮清洗并吹干；分别将两块45钢板的结合表面上的锈层和氧化层去除，然后用酒精和丙酮清洗并吹干；
按照45钢板-Q345R钢板-剥离剂-Q345R钢板-45钢板的对称结构进行组合，两块Q345R钢板的四周用封条密封，如图1所示；然后将封条与45钢板间的四周进行焊接密封，封装焊接采用气体保护焊接（20%二氧化碳和80%氩气混合气体保护）方法，焊接电流为220~250A，电压为25~28V；所用焊丝的牌号为50-6，直径为Ф1.2mm。
对复合板坯进行抽真空处理，真空度为0.1Pa，并保压1h测定是否漏气，随后充入氮气，使密封腔内压力达到一个大气压，随后重新抽真空至0.1Pa，并在真空条件下将抽气小孔4焊接密封；将焊接密封后的复合坯料置于电阻炉中加热至1150℃，保温120min；随后通过轧机进行轧制，轧制温度区间为850~1150℃，单道次压下量为20%，总压下量为75%，终轧厚度为50mm，随后进行水冷，冷却温度区间400~850℃，冷却速度为>20℃/s。当水流密度为10.4 L/m2·s，经过25s快速冷却，表层温度快速冷却至400℃，随后利用间歇水冷控制表层温度在400℃，随后空冷，自然冷却至室温，获得45钢-低碳钢复合板。
将轧制完成后的复合板坯的四周切开并分离上、下板，获得上、下两块耐磨钢复合板。复合板尺寸为1200×300×25mm，其中复层45钢厚度为4mm，低碳钢层的厚度为21mm；复合板45钢层最低硬度为350HV3，复合界面结合强度为475MPa；复层45钢为贝氏体和马氏体组织，靠近结合界面处基层Q345R为铁素体、贝氏体、马氏体组织，远离结合界面处Q345R为铁素体、珠光体组织。

Claims (3)

1.一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法，其特征是：本发明的具体步骤：
第一步：表面处理：对基层（5）和复层（1）钢板采用机械研磨的方法进行表面处理，且复层（1）钢板尺寸要大于基层（5）钢板尺寸，将复层（1）钢板的一个待结合的表面以及基层（5）钢板的六个表面上的氧化层去除，然后对结合表面采用酒精、丙酮进行清洗除油除污，并吹干；
第二步：组坯封装：将基层（5）钢板和复层（1）钢板按照“复层-基层-剥离剂-基层-复层”的次序依次组合在一起，两基层钢板间涂覆剥离剂（2），基层（5）四周并用封条（3）固定，复层（1）与封条（3）间的采用气保焊焊接密封，封条一侧预留抽气小孔（4），构成对称金属复合板坯；
第三步：抽真空：利用预留抽气小孔（4）进行抽真空处理，真空度≤0.1Pa，通过保压1h测定焊接的密封性，充入氮气或氩气进行清洗稀释复合板坯密封腔内空气，重新抽真空，待达到真空度≤0.1Pa后，在真空条件下将抽气小孔（4）焊接密封，使金属复合坯密封腔内部形成高真空环境；
第四步：加热：将密封完好的金属复合坯放置于电阻炉中加热至奥氏体温度以上，保温一定时间，保证金属复合坯完全奥氏体化，并防止晶粒急剧长大，保证均匀热透；
第五步：热轧：将保温完毕的金属复合坯进行轧制，轧制温度为850~1200℃之间，单道次压下量为5%以上，总压下量为50%以上，轧制成所需尺寸金属复合板；
第六步：冷却：后续根据复合板终轧厚度及复层与基层的性能要求进行水冷，以复层马氏体转变临界冷却速度或避开敏化区间的冷却速度快速将复合板表面冷却至所需温度以下一定温度，随后控制温度，保持一定时间，最后空冷至室温；
第七步：分板：待复合板冷却完毕后将两块复合板四周切割分开，获得两块金属复合板；
上述方法中复层位于金属复合坯的外部，基层位于金属复合坯的内部；
上述的复层钢板材质选用耐磨钢、中碳钢、不锈钢，基层钢板的材质选用普通低碳钢、低合金钢；
上述的剥离剂主要原料为含水硅酸镁粉末，涂覆后隔离材料的厚度为0.1~0.3mm；
上述方法中在真空条件下将四周封条与复层之间焊接是用气体保护焊接。
2.根据权利要求1所述的一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法，其特征是：复层NM360钢板的尺寸为300×300×15mm，基层Q345R低碳合金钢板的尺寸为255×255×85mm，分别将两块无锈层和氧化层的基层Q345R的两个表面及四周用酒精和丙酮清洗并吹干；分别将两块NM360钢板的结合表面上的锈层和氧化层去除，然后用酒精和丙酮清洗并吹干；
按照NM360钢板-Q345R钢板-剥离剂-Q345R钢板-NM360钢板的对称结构进行组合，两块Q345R钢板的四周用封条密封，然后将封条与NM360钢板间的四周进行焊接密封，封装焊接采用气体保护焊接，20%二氧化碳和80%氩气混合气体保护的方法，焊接电流为220~250A，电压为25~28V；所用焊丝的牌号为50-6，直径Ф1.2mm；
对复合板坯进行抽真空处理，真空度为0.1Pa，并保压1h测定是否漏气，随后充入氮气，使密封腔内压力达到一个大气压，随后重新抽真空至0.1Pa，并在真空条件下将抽气小孔（4）焊接密封；将焊接密封后的复合坯料置于电阻炉中加热至1150℃，保温120min；随后通过轧机进行轧制，轧制温度区间为950~1150℃，单道次压下量为20%，总压下量为75%，终轧厚度为50mm，随后进行水冷，冷却温度区间250~950℃，冷却速度为>20℃/s；当水流密度为7.5 L/m2·s，经过30s快速冷却，表层温度快速冷却至250~300℃时，随后空冷，自然冷却至室温，获得NM360-低碳钢复合板。
3.根据权利要求1所述的一种对称式外包覆控轧控冷热轧复合钢板的工艺技术方法，其特征是：复层45钢板的尺寸为300×300×15mm，基层Q345R低碳合金钢板的尺寸为255×255×85mm，分别将两块无锈层和氧化层的基层Q345R的两个表面及四周用酒精和丙酮清洗并吹干；分别将两块45钢板的结合表面上的锈层和氧化层去除，然后用酒精和丙酮清洗并吹干；
按照45钢板-Q345R钢板-剥离剂-Q345R钢板-45钢板的对称结构进行组合，两块Q345R钢板的四周用封条密封，然后将封条与45钢板间的四周进行焊接密封，封装焊接采用气体保护焊接，20%二氧化碳和80%氩气混合气体保护的方法，焊接电流为220~250A，电压为25~28V；所用焊丝牌号为50-6，直径为Ф1.2mm；
对复合板坯进行抽真空处理，真空度为0.1Pa，并保压1h测定是否漏气，随后充入氮气，使密封腔内压力达到一个大气压，随后重新抽真空至0.1Pa，并在真空条件下将抽气小孔（4）焊接密封；将焊接密封后的复合坯料置于电阻炉中加热至1150℃，保温120min；随后通过轧机进行轧制，轧制温度区间为850~1150℃，单道次压下量为20%，总压下量为75%，终轧厚度为50mm，随后进行水冷，冷却温度区间400~850℃，冷却速度为>20℃/s；当水流密度为10.4 L/m2·s，经过25s快速冷却，表层温度快速冷却至400℃，随后利用间歇水冷控制表层温度在400℃，随后空冷，自然冷却至室温，获得45钢-低碳钢复合板。
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