CN105728492A - 一种屈服强度大于700MPa的复合钢板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法及其产品，属于复合钢板领域。其包括如下步骤：S1对搪瓷钢和高强钢的结合面进行清理，使结合面无氧化铁皮；S2将结合面清理洁净的搪瓷钢和高强钢采用点焊方式焊接为一体，获得待轧制坯体，接着对待轧制坯体进行再加热，所述再加热的出炉温度为850℃～900℃；S3对经过再加热的待轧制坯体进行轧制，所述轧制采用多道次反复轧制，轧制成品厚度为15mm～20mm，终轧温度为860℃～900℃，轧后采用层流快速冷却卷取，卷取温度为650℃～700℃，获得搪瓷钢和高强钢结合面冶金结合良好的复合钢板。本发明方法制备的复合钢板耐压力、易进行涂搪。

Description

一种屈服强度大于700MPa的复合钢板及其制备方法
技术领域
本发明属于复合钢板领域，更具体地，涉及一种屈服强度≥700MPa的高强钢-搪瓷钢复合搪瓷板及其生产方法。
背景技术
复合搪瓷板是指在复合钢板的搪瓷钢表面烧搪一层搪瓷釉层的钢板。复合钢板是指钢的全部或部分被其他钢种覆盖，两者组织完全被接合在一起的复合钢板，其具有单一材料所不具备的复合性能。复合板不但可以具备良好的高强度、搪瓷性能和耐腐性能等特性，同时也有着良好的经济性。
公开号为CN102430900B的中国发明专利公开了一种复合钢板及其制造方法。复合钢板由Q245R基板与NAR-305B复板构成。制造方法包括下述依次的步骤：I、将基板和复板组对；II、打磨表面基板的结合面，使表面粗糙度值不大于Ra25μm；III、爆炸焊接炸药铺放在复板上点燃引爆，爆炸焊接在一起；IV、对未焊接点进行补焊；V、热处理在900-920℃保温15-20min；VI、将复合钢板切到成品尺寸；VII、按照GB/T6396-2008对复合钢板进行力学性能检验；VIII、按照NB/T47002-2009对复合板进行100％探伤检验；IX、打磨复合钢板表面表面，使粗糙度值不大于Ra2μm。本复合钢板的制造方法制的复合钢板耐腐蚀性能较好。但是，该钢板仅能用于制造镁及镁合金冶炼过程中使用的坩埚，不能满足腐蚀性反应物的装载，此外，其屈服强度仅仅只有290MPa，难以满足高压容器的耐高压要求。
因此，需要开发一种能适合高压容器使用的钢板，要求其具有较强的耐压力性能，从而能显著提高大型压力容器的使用寿命。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种屈服强度大于700MPa的复合钢板及其制备方法，其目的在于，将搪瓷钢和力学性能优异的高强钢复合轧制形成冶金结合良好的复合钢板，可在该复合钢板上搪涂搪瓷层，以用于制备大型压力容器，本发明给大型压力容器的制备提供了一种耐压力、易进行涂搪的复合钢板。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1：对搪瓷钢和高强钢的结合面进行清理，使结合面无氧化铁皮，所述高强钢的成分按重量百分数计为C:0.07％～0.09％，Si:≤0.05％，Mn:1.70％～1.80％，P:≤0.020％，S:≤0.010％，Nb:0.045％～0.070％，Ti:0.14％～0.17％，Als:0.02％～0.08％，N≤0.006％，余量的Fe和不可避免的杂质；
S2：将结合面清理洁净的搪瓷钢和高强钢采用点焊方式焊接为一体，获得待轧制坯体，接着对待轧制坯体进行再加热，所述再加热的出炉温度为850℃～900℃；
S3：对经过再加热的待轧制坯体进行轧制，所述轧制采用多道次反复轧制，轧制成品厚度为15mm～20mm，终轧温度为860℃～900℃，轧后采用层流快速冷却卷取，卷取温度为650℃～700℃，获得搪瓷钢和高强钢结合面冶金结合良好的复合钢板。
进一步的，步骤S1中，所述搪瓷钢的成分按重量百分计为：0.02％～0.07％C，Si≤0.05％，0.10％～0.50％Mn，P≤0.05％，S≤0.010％，0.04％～0.10％Ti，0.02％～0.08％Als，N≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质，且Ti/C＝1.0～1.5。
进一步的，所述高强钢的轧制工艺为：加热炉出炉温度1250℃～1300℃；热连轧控轧控冷是在热连轧机组进行，终轧温度为860℃～880℃；钢板轧后采用在线淬火方式快速层流冷却，冷却速度60℃/s～110℃/s，卷取温度为600℃～650℃。
进一步的，步骤S2中所述点焊为激光点焊，该激光点焊的焊接能量为3.6kW～4.8kW，焊接速度为4.5m/min～5.5m/min，保护气体流量30l/min～40l/min。
进一步的，所述高强钢力学性能满足以下要求：屈服强度ReL:≥800MPa，抗拉强度Rm≥900MPa，延伸率A≥15％。
进一步的，步骤S3获得的所述复合钢板的力学性能满足如下要求：屈服强度ReL:≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥16％。
进一步的，步骤S1中，对搪瓷钢和高强钢的结合面进行酸洗处理，以去除所述结合面的氧化铁皮。
按照本发明的另一方面，还提供了一种如上所述方法制备的复合钢板。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、高强钢成分为C:0.07％～0.09％，Si:≤0.05％，Mn:1.70％～1.80％，P:≤0.020％，S:≤0.010％，Nb:0.045％～0.070％，Ti:0.14％～0.17％，Als:0.02％～0.08％，N≤0.006％，余量的Fe和不可避免的杂质，结合采用在线淬火的快速层流冷却方式，能保证自主开发的高强钢力学性能满足屈服强度ReL:≥800MPa，抗拉强度Rm≥900MPa，延伸率A≥15％。
2、采用现有涂搪性能优异的屈服强度为330MPa级的热轧薄板搪瓷钢(参见中国发明专利ZL201310548310.2)与自主研发的高强钢进行复合轧制，复合轧制技术采用了激光点焊技术，相比传统焊接方式，其大大提高了生产效率，降低了生产成本，可制备屈服强度ReL:≥700MPa、抗拉强度Rm≥800MPa、延伸率A≥16％的高强钢-搪瓷钢复合钢板，复合钢板优异的力学性能保证了将其制备成高压反应釜后成品的力学性能。
3、本发明复合钢板中包括搪瓷钢，可在搪瓷钢上表面烧制了一层搪瓷釉层，既满足了表面高耐蚀性能要求，又满足了高强度的耐压要求，为大型压力容器提供了优选的生产原料。
附图说明
图1是本发明制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例制备方法中搪瓷钢－高强钢复合轧制工序中的组合焊接示意图；
图3是本发明实施例制备方法中搪瓷钢－高强钢复合轧制工序中的轧制示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明制备方法的流程示意图，由图可知，一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法主要包括如下步骤：
S1：对搪瓷钢和高强钢的结合面譬如进行酸洗处理，以去除所述结合面的氧化铁皮，所述高强钢的成分按重量百分数计为C:0.07％～0.09％，Si:≤0.05％，Mn:1.70％～1.80％，P:≤0.020％，S:≤0.010％，Nb:0.045％～0.070％，Ti:0.14％～0.17％，Als:0.02％～0.08％，N≤0.006％，余量的Fe和不可避免的杂质，
所述高强钢的轧制工艺为：加热炉出炉温度1250℃～1300℃；热连轧控轧控冷是在热连轧机组进行，终轧温度为860℃～880℃；钢板轧后采用在线淬火方式快速层流冷却，冷却速度60℃/s～110℃/s，卷取温度为600℃～650℃，
高强钢力学性能满足以下要求：屈服强度ReL:≥800MPa，抗拉强度Rm≥900MPa，延伸率A≥15％，
搪瓷钢的成分按重量百分计为：0.02％～0.07％C，Si≤0.05％，0.10％～0.50％Mn，P≤0.05％，S≤0.010％，0.04％～0.10％Ti，0.02％～0.08％Als，N≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质，且Ti/C＝1.0～1.5；
S2：将结合面清理洁净的搪瓷钢和高强钢采用点焊方式焊接为一体，获得待轧制坯体，接着对待轧制坯体进行再加热，所述再加热的出炉温度为850℃～900℃，
所述点焊为激光点焊，该激光点焊的焊接能量为3.6kW～4.8kW，焊接速度为4.5m/min～5.5m/min，保护气体流量30l/min～40l/min；
图2是本发明实施例制备方法中搪瓷钢－高强钢复合轧制工序中的组合焊接示意图，由图可知，通过点焊方式将搪瓷钢和高强钢先焊接为一体，方便轧制。
S3：对经过再加热的待轧制坯体进行轧制，所述轧制采用多道次反复轧制，轧制成品厚度为15mm～20mm，终轧温度为860℃～900℃，轧后采用层流快速冷却卷取，卷取温度为650℃～700℃，获得搪瓷钢和高强钢结合面冶金结合良好的复合钢板，
所述复合钢板的力学性能满足如下要求：屈服强度ReL:≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥16％。
图3是本发明实施例制备方法中搪瓷钢－高强钢复合轧制工序中的轧制示意图，由图可知，经过轧制后，复合钢板中搪瓷钢和高强钢表面结合良好。
为了更为详细的说明本发明制备方法，下面结合具体的实施例进一步说明。
实施例1
1)搪瓷钢的选取：选取中国发明专利(ZL201310548310.2)《屈服强度为330MPa级的热轧薄板搪瓷钢及制造方法》中的搪瓷钢作为原料，搪瓷钢厚度规格譬如为2.0mm，
具体的，搪瓷钢的成分按重量百分计为：0.02％～0.07％C，Si≤0.05％，0.10％～0.50％Mn，P≤0.05％，S≤0.010％，0.04％～0.10％Ti，0.02％～0.08％Als，N≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质，且Ti/C＝1.0～1.5。
2)高强钢的制备：高强钢厚度规格为15mm～20mm，力学性能满足屈服强度ReL:≥800MPa，抗拉强度Rm≥900MPa，延伸率A≥15％；其化学成份按重量百分数计为C:0.07～0.09％，Si:≤0.05％，Mn:1.70～1.80％，P:≤0.020％，S:≤0.010％，Nb:0.045～0.070％，Ti:0.14～0.17％，Als:0.02～0.08％,N≤0.006％；其轧制工艺为加热炉出炉温度1250～1300℃；热连轧控轧控冷是在热连轧机组进行，终轧温度为860～880℃；钢板轧后采用层流快速冷却卷取，卷取温度为600～650℃，制得热轧板卷。
3)搪瓷钢－高强钢复合轧制：
A、预处理：将搪瓷钢与高强钢进行酸洗处理，保证结合表面无氧化铁皮及其它杂质；
B、组合焊接：搪瓷钢与高强钢的边缘进行激光点焊，其焊接加工设备为YLR-4000激光焊机，焊接参数为焊接能量3.6～4.8kW，焊接速度4.5～5.5m/min，保护气体流量30～40l/min；
C、再加热：热炉出炉温度850～900℃(低于搪瓷钢与高强钢的AC3温度)；
D、轧制：采取多道次反复轧制，轧制成品厚度为15mm～20mm，终轧温度为860～900℃；钢板轧后采用层流快速冷却卷取，卷取温度为650～700℃，轧制后双层之间形成冶金结合；
E、精整切边：切除复合搪瓷板周围毛边，切割余量5～10mm；
F、无损检测：利用超声波对轧制后的复合搪瓷板进行探伤，如发现缺陷则重新回炉轧制；
G、机械性能检测：对钢板取样按国标进行力学性能检验，力学性能达到屈服强度ReL:≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥16％；
H、打包：用捆带进行周向和径向打包出货。
按照以上方法，制备了六种不同性能和成分的复合钢板，下面依次以表格方式列出了各实施例的搪瓷钢化学成分列表、高强钢化学成分列表、高强钢轧制工艺列表、搪瓷钢力学性能列表、高强钢力学性能列表、组合焊接工艺列表、再加热和轧制工艺列表、搪瓷钢－高强钢复合搪瓷板力学性能列表、搪瓷钢－高强钢复合搪瓷板搪瓷性能列表、搪瓷钢－高强钢复合搪瓷板烧制搪瓷釉层后的耐腐性能。
表1本发明各实施例的搪瓷钢化学成分(wt％)
表2本发明各实施例的高强钢化学成分(wt％)
实施例 C Si Mn P S Nb Ti Als N
1 0.07 0.02 1.70 0.010 0.008 0.045 0.14 0.02 0.006
2 0.08 0.01 1.80 0.015 0.006 0.052 0.16 0.07 0.004
3 0.07 0.03 1.80 0.020 0.005 0.070 0.17 0.05 0.002
4 0.09 0.05 1.75 0.013 0.010 0.062 0.15 0.04 0.001
5 0.08 0.04 1.70 0.002 0.007 0.065 0.16 0.06 0.003
6 0.07 0.02 1.75 0.011 0.004 0.058 0.17 0.08 0.005
表3本发明各实施例的高强钢轧制工艺
表4本发明各实施例的搪瓷钢力学性能
表5本发明各实施例的高强钢力学性能
表6本发明各实施例的组合焊接工艺参数
表7本发明各实施例的再加热和轧制工艺
表8本发明各实施例的搪瓷钢－高强钢复合搪瓷板力学性能
表9本发明各实施例的搪瓷钢－高强钢复合搪瓷板搪瓷性能
表10本发明各实施例的搪瓷钢－高强钢复合搪瓷板耐蚀性能
从表8到表10中可以看出，本发明申请的搪瓷钢－高强钢复合搪瓷板，其屈服强度为700～811MPa，抗拉强度为800～881MPa，延伸率为16～18％，冷弯试验合格中心无开裂，其两种材料结合力较强，双层之间达到冶金结合；搪瓷密着性均为最高级别，抗鳞爆性能全部合格；在温度23～28℃，相对湿度80～88％，酸度pH值4.7～5.2，暴露时间540天的情况下，搪瓷钢－高强钢复合搪瓷板烧制的搪瓷釉层下的钢板表面未发生明显腐蚀。产品性能完全满足使用要求。同时与现有储存腐蚀性液体的大型压力容器使用的基体材料高强度耐腐蚀钢相比，其成本更具有优势。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1：对搪瓷钢和高强钢的结合面进行清理，使结合面无氧化铁皮，所述高强钢的成分按重量百分数计为C:0.07％～0.09％，Si:≤0.05％，Mn:1.70％～1.80％，P:≤0.020％，S:≤0.010％，Nb:0.045％～0.070％，Ti:0.14％～0.17％，Als:0.02％～0.08％，N≤0.006％，余量的Fe和不可避免的杂质；
S2：将结合面清理洁净的搪瓷钢和高强钢采用点焊方式焊接为一体，获得待轧制坯体，接着对待轧制坯体进行再加热，所述再加热的出炉温度为850℃～900℃；
S3：对经过再加热的待轧制坯体进行轧制，所述轧制采用多道次反复轧制，轧制成品厚度为15mm～20mm，终轧温度为860℃～900℃，轧后采用层流快速冷却卷取，卷取温度为650℃～700℃，获得搪瓷钢和高强钢结合面冶金结合良好的复合钢板。
2.如权利要求1所述的一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法，其特征在于，所述高强钢的轧制工艺为：
加热炉出炉温度1250℃～1300℃；热连轧控轧控冷是在热连轧机组进行，终轧温度为860℃～880℃；钢板轧后采用在线淬火方式快速层流冷却，冷却速度60℃/s～110℃/s，卷取温度为600℃～650℃。
3.如权利要求1或2所述的一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述搪瓷钢的成分按重量百分计为：0.02％～0.07％C，Si≤0.05％，0.10％～0.50％Mn，P≤0.05％，S≤0.010％，0.04％～0.10％Ti，0.02％～0.08％Als，N≤0.008％，余量为Fe及不可避免的杂质，且Ti/C＝1.0～1.5。
4.如权利要求3所述的一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述点焊为激光点焊，该激光点焊的焊接能量为3.6kW～4.8kW，焊接速度为4.5m/min～5.5m/min，保护气体流量30l/min～40l/min。
5.如权利要求4所述的一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法，其特征在于，所述高强钢力学性能满足以下要求：屈服强度ReL:≥800MPa，抗拉强度Rm≥900MPa，延伸率A≥15％。
6.如权利要求1所述的一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法，其特征在于，步骤S3获得的所述复合钢板的力学性能满足如下要求：
屈服强度ReL:≥700MPa，抗拉强度Rm≥800MPa，延伸率A≥16％。
7.如权利要求1所述的一种屈服强度大于700MPa的复合钢板的制备方法，其特征在于，步骤S1中，对搪瓷钢和高强钢的结合面进行酸洗处理，以去除所述结合面的氧化铁皮。
8.如权利要求1-7之一所述方法制备的复合钢板。
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