CN105598167A - 一种不锈钢复合板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不锈钢复合板的生产方法，属于复合板生产技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种不锈钢复合板的生产方法。该方法利用真空密闭堆焊制坯加传统热连轧机生产不锈钢-碳钢复合热轧板卷，通过调整热轧工艺，在传统热连轧机上实现了不锈钢-碳钢复合钢板/钢共线生产，而且具有生产效率高、可操作性强、方法简单、宜广泛推广应用和生产成本低等优点，生产得到的不锈钢复合板，具有良好的力学性能，既具有复合层不锈钢材料耐腐蚀、耐热、耐磨损等性能，又具有基层材料的强度和刚度，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足各种不同工况环境的要求。

Description

一种不锈钢复合板的生产方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢复合板的生产方法，属于复合板生产技术领域。
背景技术
复合材料产品为低耗高效、节能环保产品，故国家鼓励和支持研发生产该材料。《国家重点支持的高新技术领域》(国科发火[2008]172号)中鼓励支持“低成本、高性能金属复合材料加工成型技术”，明确支持“耐高压、耐磨损、抗腐蚀、改善导电、导热性等方面具有明显优势的金属与多种材料复合的新材料”。“双金属材料及多金属复合材料”列入了国家发展改革委员会等部门公布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》。
不锈钢复合板价格低廉，同时兼具不锈钢和普通钢材的优良性能，因此不锈钢复合卷(板)目前广泛应用于化工、石油、煤焦化、高速公路建设、城市建设等行业和领域，在新材料产业市场年增长速度20％以上的需求下，产品具有巨大的潜力和市场空间。
目前，国内层压金属复合板生产技术主要有三种方法：爆炸复合工艺法、直接叠合累积轧制和热轧复合工艺法。不锈钢-碳钢复合板的生产多采用爆炸复合工艺法，而爆炸复合法存在着工艺流程长，对环境具有破坏性、复合界面质量不高等问题。而热轧复合工艺法具有低生产成本和高复合界面质量等特点，是国内外重点研究和推广的工艺，均处于试制阶段。直接叠合累积轧制是日本研究者首先发明，将表面处理后的薄板反复叠片、多次轧制达到焊合，如专利201410091683.6公开了一种钛钢复合板的叠轧生产方法，该方法可得生产规模与产品规格可控的钛钢复合板，但由于需直接反复叠片、多次轧制达到焊合，生产效率低，且板状为主，同时，生产复合板产品时的表面质量及板形控制功能有限。热连轧尤其宽轧机组成为生产高表面质量不锈钢-碳钢板带卷产品方案选择的趋势。
对于普通宽带钢热连轧机组，采用怎样的出炉温度加热不锈钢-碳钢坯，怎样的粗轧、精轧工艺轧制不锈钢-碳钢复合板带，怎样的卷取工艺卷取不锈钢-碳钢复合带卷，已成为生产高表面质量不锈钢-碳钢复合热轧带卷产品的难点和限制环节。
专利201210017352.9公开了一种热连轧机组生产单面不锈钢复合板的制造方法，采用爆炸法制备单面不锈钢-普碳钢复合板坯，采用高温快烧法进行复合板坯加热，加热温度控制在1180～1280℃，均热时间为15～60min，调整炉气温度控制基板与复板表面温差在5～30℃；通过调节粗轧工作辊辊速比至1.04～1.3，以获得良好的板形；其控轧控冷工艺为：控制精轧终轧温度在830～920℃，轧后冷却速度为5-30℃/s，卷取温度为560～680℃，获得综合性能良好的不锈钢复合板。该方法所用的板坯采用爆炸法所得，其板坯制作工艺复杂，成本较高。并且该方法生产的不锈钢复合板力学性能尤其是抗拉强度有待进一步的提高。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种不锈钢复合板的生产方法，通过该方法，可生产得到以碳钢或低合金钢为基体，以不锈钢材料为复层组合成的新型材料。
本发明不锈钢复合板的生产方法，包括依次进行的如下步骤：
a、真空制坯：将不锈钢板和碳钢板组合成厚度为150～230mm的板坯，不锈钢板和碳钢板的结合边缘四周进行真空堆焊；
b、加热：采用加热炉对板坯进行加热，均热时间为30～60min，在炉时间为120～300min，出炉温度为1200～1250℃；
c、粗轧：将加热后的板坯进行粗轧，采用5～7道次轧制，关闭偶道次高压除鳞水，奇道次立辊侧压力为≤5吨；
d、精轧：采用5～7架精轧机进行精轧，各机架间张力为3.0～15.0MPa，终轧温度为800～950℃；
e、卷取：卷取温度为630～720℃，卷取张力为3～15吨。
优选的，精轧的各机架入口侧导板开口度比轧制宽度多20～100mm。
优选的，所述加热炉为步进式燃气加热炉。
作为优选方案，a步骤中，板坯厚度为200～230mm；b步骤中，均热时间为48～51min，在炉时间为235～286min，出炉温度为1218～1229℃；c步骤中，立辊侧压力为≤1吨；d步骤中，精轧终轧温度为890～920℃；e步骤卷取温度为673～709℃，卷取张力为8.9～11.7吨。
本发明不锈钢复合板的生产方法，利用真空密闭堆焊槽加传统热连轧机生产不锈钢-碳钢复合热轧板卷，通过调整热轧工艺，在传统热连轧机上实现了不锈钢-碳钢复合钢板/钢共线生产，而且具有生产效率高、可操作性强、方法简单、宜广泛推广应用和生产成本低等优点，生产得到的不锈钢复合板，具有良好的力学性能，既具有复合层不锈钢材料耐腐蚀、耐热、耐磨损等性能，又具有基层材料的强度和刚度，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足各种不同工况环境的要求。
具体实施方式
本发明不锈钢复合板的生产方法，包括依次进行的如下步骤：
a、真空制坯：将不锈钢板和碳钢板组合成厚度为150～230mm的板坯，不锈钢板和碳钢板的结合边缘四周进行真空堆焊；
b、加热：采用加热炉对板坯进行加热，均热时间为30～60min，在炉时间为120～300min，出炉温度为1200～1250℃；
c、粗轧：将加热后的板坯进行粗轧，采用5～7道次轧制，关闭偶道次高压除鳞水，奇道次立辊侧压力为≤5吨；
d、精轧：采用5～7架精轧机进行精轧，各机架间张力为3.0～15.0MPa，终轧温度为800～950℃；
e、卷取：卷取温度为630～720℃，卷取张力为3～15吨。
其中，a步骤所述的组合为将不锈钢板和碳钢板平铺后，上下重叠放置。优选的，采用两块不锈钢板和两块碳钢板进行对称组合，组合顺序为碳钢板、不锈钢板、不锈钢板、碳钢板，两块不锈钢板之间可用粘合剂进行粘合，以便轧制后分离。所用的粘合剂为本领域常用粘合剂。
其中，精轧的各机架入口侧导板开口度比轧制宽度多20～100mm。
所述加热炉优选为步进式燃气加热炉。
所述不锈钢-碳钢复合坯厚度为150～230mm，有利于保证复合钢坯的平直度和短时间加热的要求，同时可避免在加热阶段由于刚度不够不均导致“分层”而无法出炉。
在加热阶段，为了达到低成本连续生产的要求，提高温度控制的准确性，保证断面温度的均匀性，降低吸气量，所述加热步骤中采用步进式燃气加热炉和专用加热模型、均热时间为30～60min、在炉时间为120～300min、出炉温度为1200～1250℃。
在粗轧阶段，为了在较小的温降条件下，将复合钢坯减薄至满足精轧入口要求的中间坯厚度，同时避免由于不均匀变形产生严重的结合面撕裂，所述粗轧步骤中采用5～7道次轧制、关闭高压除鳞水、立辊侧压力为≤5吨；若粗轧中有飞剪，为保证板坯制作容易，飞剪工序选择不切除头尾的方式。
在精轧阶段，为了保证连续稳定地轧制，将中间坯减薄至目标厚度和宽度，避免不锈钢复合钢坯与侧导板之间的严重刮擦和由于不锈钢复合钢坯卷表面温度偏低引起的脱落，所述精轧步骤中采用5～7架精轧机、关闭入口高压除鳞水、采用专用轧制模型、各机架间单位张力为3.0～15.0MPa、各机架入口侧导板开口度为[轧制宽度+(20～100)]mm、终轧温度为800～950℃。
所述卷取步骤中卷取温度为630～720℃、卷取张力为3～15吨，可保证顺利成卷的同时，提高表面硬度，避免刮擦脱落物的再压入。
作为优选方案，a步骤中，板坯厚度为200～230mm；b步骤中，均热时间为48～51min，在炉时间为235～286min，出炉温度为1218～1229℃；c步骤中，立辊侧压力为≤1吨；d步骤中，精轧终轧温度为890～920℃；e步骤卷取温度为673～709℃，卷取张力为8.9～11.7吨。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
采用西昌钢钒2050热连轧机(7机架)生产12.0×1650×Cmm的热轧不锈钢-碳钢复合钢卷(即厚度为12mm，宽度为1650mm的复合钢卷)，其生产过程为：由两块不锈钢板及两块普碳钢板材料利用粘合剂粘合组成的一块板坯(结合边缘四周真空堆焊)→加热→粗轧→精轧→卷取，复合板坯从下至上依次为普碳钢板、不锈钢板、粘合剂、不锈钢板、普碳钢板，复合板坯厚度为230mm，加热步骤中采用燃气加热炉和专用加热模型、均热段时间为48min、总加热时间286min、出炉温度为1218℃，粗轧步骤中采用1架粗轧机往复轧制5道次、关闭偶道次高压除鳞水、奇道次立辊侧压力分别为0吨/0.5吨和0.2吨，精轧步骤中采用7机架连续轧制、关闭入口高压除鳞水、采用专用轧制模型、精轧入口温度为1050℃、F1→F7机架间单位张力分别为3.6MPa/4.7MPa/5.4MPa/5.6MPa/6.3MPa/7.8MPa、终轧温度为920℃，卷取步骤中卷取温度为709℃、卷取张力为11.7吨，顺利成卷，表面质量好。
实施例2
采用西昌钢钒2050热连轧机(7机架)生产6.0×1250×Cmm的热轧不锈钢-碳钢复合钢卷(即厚度为6.0mm，宽度为1650mm的复合钢卷)，其生产过程为：由两块不锈钢板及两块普碳钢板材料利用粘合剂粘合组成的一块板坯(结合边缘四周真空堆焊)→加热→粗轧→精轧→卷取，复合板坯从下至上依次为普碳钢板、不锈钢板、粘合剂、不锈钢板、普碳钢板，复合板坯厚度为200mm，加热步骤中采用燃气加热炉和专用加热模型、均热段时间为51min、总加热时间235min、出炉温度为1229℃，粗轧步骤中采用1架粗轧机往复轧制7道次、关闭偶道次高压除鳞水、奇道次立辊侧压力分别为0吨/0.4吨/0.7吨/0.1吨，精轧步骤中采用7机架连续轧制、关闭入口高压除鳞水、采用专用轧制模型、精轧入口温度为1065℃、F1→F7机架间单位张力分别为4.5MPa/5.6MPa/6.3MPa/6.8MPa/8.3MPa/9.7MPa、终轧温度为890℃，卷取步骤中卷取温度为673℃、卷取张力为8.9吨，顺利成卷，表面质量好。
实施例1和2生产得到的不锈钢复合板力学性能见表1。其中，实施例2的冲击功为半尺寸样经换算后的加权值。
表1不锈钢复合板性能

Claims (4)

1.不锈钢复合板的生产方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：
a、真空制坯：将不锈钢板和碳钢板组合成厚度为150～230mm的板坯，不锈钢板和碳钢板的结合边缘四周进行真空堆焊；
b、加热：采用加热炉对板坯进行加热，均热时间为30～60min、在炉时间为120～300min、出炉温度为1200～1250℃；
c、粗轧：将加热后的板坯进行粗轧，采用5～7道次轧制，关闭偶道次高压除鳞水，奇道次立辊侧压力≤5吨；
d、精轧：采用5～7架精轧机进行精轧，各机架间张力为3.0～15.0MPa，终轧温度为800～950℃；
e、卷取：卷取温度为630～720℃，卷取张力为3～15吨。
2.根据权利要求1所述的不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：精轧的各机架入口侧导板开口度比轧制宽度多20～100mm。
3.根据权利要求1或2所述的不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：所述加热炉为步进式燃气加热炉。
4.根据权利要求1～3任一项所述的不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：a步骤中，板坯厚度为200～230mm；b步骤中，均热时间为48～51min，在炉时间为235～286min，出炉温度为1218～1229℃；c步骤中，立辊侧压力为≤1吨；d步骤中，精轧终轧温度为890～920℃；e步骤卷取温度为673～709℃，卷取张力为8.9～11.7吨。
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