CN105772507A - 一种碳钢与双相不锈钢复合钢板及其生产方法 - Google Patents

一种碳钢与双相不锈钢复合钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

一种碳钢与双相不锈钢复合钢板及其生产方法,属于金属复合板生产技术领域。通过钢坯组坯、加热、直轧、空冷或水冷、回火处理工艺路线完成,采用对称复合组坏,即上下两层为Q245R碳钢,中间两层为S32205双相不锈钢,在碳钢与双相不锈钢之间不添加助焊剂,在双相不锈钢之间加入隔离剂,然后对钢坯进行四边焊接封边,进行抽真空处理。优点在于,复合效果良好,具有较高的力学性能及抗晶间腐蚀能力。

Description

一种碳钢与双相不锈钢复合钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于金属复合板生产技术领域,特别涉及一种碳钢与双相不锈钢复合钢板及其生产方法。适用于临海环境以及制造输送或盛放海水、纸浆等具有强腐蚀性溶液的管道及容器。
背景技术
鉴于海水、纸浆等特殊的强腐蚀环境,普通碳钢无法满足使用要求。目前海水淡化及造纸浆塔等用的管道及容器多选用纯不锈钢材质,由于双相不锈钢具有良好的耐晶间腐蚀及抗应力腐蚀开裂能力,在海水淡化及造纸业广泛使用,如S32304、2205双相不锈钢等。虽然从耐腐蚀角度考虑,不锈钢的耐蚀性能很好;但是从强度角度考虑,不锈钢的强度一般不及相应的碳钢(尤其是屈服强度);另外双相不锈钢虽然具有较高强度,但Ni、Cr、Mo等合金含量高,价格昂贵。当然仅仅从耐蚀角度考虑,不锈钢的厚度是有很大富余的。如果采用不锈钢与碳钢复合板这类新型材料则有着显著的优势,由于其兼具不锈钢和碳钢的优点,既具有不锈钢材料耐腐蚀性,又具有碳钢的强度和韧性;在满足耐蚀性要求的同时又能符合强度设计的需要,在综合性能上大大优于单一的不锈钢或碳钢。而且采用复合板可以大大减少纯不锈钢的用量、降低工程造价,物美价廉,具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳钢与双相不锈钢复合钢板及其生产方法,解决了使复合板兼具不锈钢和碳钢性能的问题。大幅降低工程造价,物美价廉,具有广阔的应用前景。
本发明的复合钢板采用双坯叠轧,钢坯对称复合。上下两层为245R碳钢1,中间两层为S32205双相不锈钢3,在245R碳钢1与S32205双相不锈钢3之间不加助焊剂,在两层S32205双相不锈钢3之间加入隔离剂2;然后对钢坯进行四边焊接封边,利用真空扩散泵进行抽真空处理。
一种碳钢与双相不锈钢复合钢板,其中,245R碳钢1满足GB713-2008要求,重量百分含量为:C:≤0.20%,Si:≤0.35%,Mn:0.50~1.0%,P:≤0.025%,S:≤0.015%,Alt:≥0.02%,余量为Fe和不可避免杂质元素。S32205双相不锈钢3成分满足ASTMA240M-05标准《用于压力容器和一般用途的铬和铬镍不锈钢板、薄板和带钢的标准规范》要求,重量百分含量为:C≤0.03%,Mn≤2.0%,Si≤0.75%,另外还含有耐腐蚀性的合金元素Cr:22~23%,Ni:4.5~6.5%,Mo:3.0~3.5%,余量为Fe和不可避免杂质元素。在两块不锈钢之间刷涂液态隔离剂2,隔离剂2成分为MgO和Al2O3的隔离剂,其质量比2:1,组坯焊接封边后,真空度达到3.0~6.0×10-3Pa。
一种碳钢与双相不锈钢复合钢板的生产方法,生产工艺包括钢坯组坯、加热、直轧、空冷或水冷、回火处理。除保证复合界面结合强度和探伤性能外,其轧制及水冷工艺的设计在保证S32205双相不锈钢3性能的同时,可以根据工程用途对基层强度的要求进行柔性轧制。即通过严格的工艺控制可实现容器钢Q245R碳钢1常规性能要求,也可以与S32205双相不锈钢3实现等强匹配,屈服强度≥450MPa,抗拉强度≥655MPa。工艺参数控制点需要通过大量的实验才能获得。具体步骤及参数如下:
(1)将冶炼好的Q245R碳钢1和S32205双相不锈钢3钢坯分别进行开坯轧制到设计的中间坏尺寸;然后对钢坯进行表面抛磨处理露出新鲜金属后进行复合组坯,钢坯为对称复合,上下两层为Q245R碳钢1,中间两层为S32205双相不锈钢3,在Q245R碳钢1与S32205双相不锈钢3之间不添加助焊剂,在S32205双相不锈钢3之间加入隔离剂2,然后对钢坯进行四边焊接封边,利用真空扩散泵进行抽真空处理,真空度达到3.0~6.0×10-3Pa。
(2)加热温度控制在1200~1250℃,一阶段轧制开轧温度控制在1190~1220℃,单道次压下率在10~25%,终轧温度控制在1020~1080℃,轧后待温水冷或空冷。
(3)若轧后待温水冷,入水温度控制在960~1000℃,冷速10~25℃/S,终冷温度250~350℃。
(4)对轧后待温水冷样进行回火热处理,回火温度550~650℃,回火后空冷。
本发明Q245R碳钢1+S32205双相不锈钢3的复合钢板:其复合界面的剪切强度在可达到280MPa以上,探伤可达到GB/T8165《不锈钢复合钢板和钢带》标准结合率I级要求,即100%结合。同时复层双相不锈钢的各项性能满足使用要求,即不锈钢屈服强度达到550MPa,抗拉强度达到710MPa,延伸率A50.8达到26%。基层性能可根据需要进行柔性轧制,即轧后空冷状态下,屈服强度达到270MPa,抗拉强度达到460MPa,0℃冲击功达到100~120J;轧后水冷及回火状态下,屈服强度达到470MPa,抗拉强度达到660MPa,0℃冲击功达到80~120J。
本发明内容的构成要点立足于以下认识:钢坯结合面的氧化铁皮清理效果对于钢板的复合效果影响有较大的影响,为满足钢坯复合的要求,真空度需要达到10-3Pa量级的高真空要求。轧制过程轧钢工艺的设计需要兼顾两块钢板的复合效果(即复合界面的剪切强度)以及S32205双相不锈钢3和Q245R碳钢1复合各层本身的各项性能要求,可进行柔性轧制,因此需要独特的轧制及热处理工艺来加以实现。
本发明的优点在于,所述的Q245R+S32205复合钢板,其复合效果良好,界面的剪切强度在260MPa以上,探伤达到GB/T8165《不锈钢复合钢板和钢带》标准结合率I级要求。复合各层具有较高的力学性能,不锈钢屈服强度达到550MPa,抗拉强度达到710MPa,延伸率A50.8达到26%;基层可根据需要实现柔性轧制,Q245R屈服强度在270~470MPa,抗拉强度达到460~660MPa,0℃冲击功达到80~120J;具有非常优良的强韧性能,同时不锈钢层具有良好的抗晶间腐蚀能力,使得纸浆塔等的使用安全性得到提高。
附图说明
图1为钢坯组坯示意图。其中,Q245R碳钢1,隔离剂2,S32205双相不锈钢3。
图2为本发明碳钢的金相组织。
图3为本发明不锈钢的金相组织。
具体实施方式
实施例1
本实验钢种基材Q245R碳钢1化学成分C:0.17%,Si:0.25%,Mn:0.9%,P:0.01%,S:0.00%,Alt:0.04%,余量为Fe和不可避免杂质元素。复层S32205双相不锈钢3成分满足ASTMA240M-05标准《用于压力容器和一般用途的铬和铬镍不锈钢板、薄板和带钢的标准规范》要求,重量百分含量为即C:0.03%,Mn:1.2%,Si:0.5%,此外还含有Cr:22.5%,Ni:5%,Mo:3%等增加耐腐蚀性合金元素。钢板规格为:(10+3)mm厚×2040mm宽×12000mm长,其中Q245R碳钢1厚度为10mm,S32205双相不锈钢3厚度为3mm。
生产工艺包括钢坯组坯、加热、直轧、空冷,具体为:
(1)将按化学成分设计冶炼好的钢坯进行开坯轧制;Q245R碳钢1中间坯厚度70mm,S32205双相不锈钢3中间钢坯厚度20mm,利用铣床进行复合面的表面清理,Q245R碳钢1与S32205双相不锈钢3界面不加助焊剂,S32205双相不锈钢3之间加入隔离剂2,钢坯然后对钢坯进行四边焊接封边,利用真空扩散泵进行抽真空处理,真空度达到3.0~5.0×10-3Pa。
(2)加热温度控制在1200~1250℃,直轧开轧温度控制在1190~1220℃,单道次压下率在10~25%,终轧温度控制在1020~1040℃,轧后空冷。
生产的产品性能见下表1:
表1钢板性能
实施例2
本实验钢种基材Q245R碳钢1化学成分C:0.17%,Si:0.25%,Mn:0.9%,P:0.01%,S:0.00%,Alt:0.04%,余量为Fe和不可避免杂质元素。复层S32205双相不锈钢3成分满足ASTMA240M-05标准《用于压力容器和一般用途的铬和铬镍不锈钢板、薄板和带钢的标准规范》要求,重量百分含量为即C:0.03%,Mn:1.2%,Si:0.5%,此外还含有Cr:22.5%,Ni:5%,Mo:3%等增加耐腐蚀性合金元素。钢板规格为:(16+3)mm厚×2060mm宽×12000mm长,其中Q245R碳钢1厚度为16mm,S32205双相不锈钢3厚度为3mm。
生产工艺包括钢坯组坯、加热、直轧、水冷、回火处理,具体为:
(1)将按化学成分设计冶炼好的钢坯进行开坯轧制;Q245R碳钢1中间坯厚度110mm,S32205双相不锈钢3中间钢坯厚度20mm,利用铣床进行复合面的表面清理,Q245R碳钢1与S32205双相不锈钢3界面不加助焊剂,S32205双相不锈钢3之间加入隔离剂2,钢坯然后对钢坯进行四边焊接封边,利用真空扩散泵进行抽真空处理,真空度达到3.0~6.0×10-3Pa。
(2)加热温度控制在1200~1250℃,一阶段直轧开轧温度控制在1190~1220℃,单道次压下率在10~25%,终轧温度控制在1020~1060℃,轧后待温入水。
(3)入水温度控制在980~1000℃,冷速10~25℃/S,终冷温度300~350℃。
(4)轧后进行回火热处理,加热温度控制在560~600℃,然后空冷。
生产的产品性能见下表2:
表2钢板性能
实施例3
本实验钢种基材Q245R碳钢1化学成分C:0.17%,Si:0.25%,Mn:0.9%,P:0.01%,S:0.00%,Alt:0.04%,余量为Fe和不可避免杂质元素。复层S32205双相不锈钢3成分满足ASTMA240M-05标准《用于压力容器和一般用途的铬和铬镍不锈钢板、薄板和带钢的标准规范》要求,重量百分含量为即C:0.03%,Mn:1.2%,Si:0.5%,此外还含有Cr:22.5%,Ni:5%,Mo:3%等增加耐腐蚀性合金元素。钢板规格为:(26+4)mm厚×1860mm宽×12000mm长,其中Q245R碳钢1厚度为26mm,S32205双相不锈钢3厚度为4mm。
生产工艺包括钢坯组坯、加热、直轧、水冷,具体为:
(1)将按化学成分设计冶炼好的钢坯进行开坯轧制;Q245R碳钢1中间坯厚度185mm,S32205双相不锈钢3中间钢坯厚度27mm,利用铣床进行复合面的表面清理,Q245R碳钢1与S32205双相不锈钢3界面不加助焊剂,S32205双相不锈钢3之间加入隔离剂2,钢坯然后对钢坯进行四边焊接封边,利用真空扩散泵进行抽真空处理,真空度达到3.0~6.0×10-3Pa。
(2)加热温度控制在1200~1250℃,一阶段直轧开轧温度控制在1190~1220℃,单道次压下率在10~25%,终轧温度控制在1020~1060℃,轧后待温入水。
(3)入水温度控制在980~1000℃,冷速10~25℃/S,终冷温度250~300℃。
(4)轧后进行回火热处理,加热温度控制在600~650℃,然后空冷。
生产的产品性能见下表3:
表3钢板性能

Claims (6)

1.一种碳钢与双相不锈钢复合钢板,其特征在于,其中,245R碳钢(1)满足GB713-2008要求,重量百分含量为:C:≤0.20%,Si:≤0.35%,Mn:0.50~1.0%,P:≤0.025%,S:≤0.015%,Alt:≥0.02%,余量为Fe和不可避免杂质元素;S32205双相不锈钢(3)成分满足ASTMA240M-05标准《用于压力容器和一般用途的铬和铬镍不锈钢板、薄板和带钢的标准规范》要求,重量百分含量为:C:≤0.03%,Mn:≤2.0%,Si:≤0.75%,另外还含有耐腐蚀性的合金元素Cr:22~23%,Ni:4.5~6.5%,Mo:3.0~3.5%,余量为Fe和不可避免杂质元素。
2.根据权利要求1所述的复合钢板,其特征在于,复合界面的剪切强度在达到280MPa以上,探伤达到GB/T8165《不锈钢复合钢板和钢带》标准结合率I级要求,即100%结合;不锈钢屈服强度达到550MPa,抗拉强度达到710MPa,延伸率A50.8达到26%;轧后空冷状态下,屈服强度达到270MPa,抗拉强度达到460MPa,0℃冲击功达到100~120J;轧后水冷及回火状态下,屈服强度达到470MPa,抗拉强度达到660MPa,0℃冲击功达到80~120J。
3.一种权利要求1所述的复合钢板的生产方法,包括钢坯组坯、加热、直轧、空冷或水冷、回火处理;其特征在于,具体步骤及参数如下:
1)将冶炼好的Q245R碳钢(1)和S32205双相不锈钢(3)钢坯分别进行开坯轧制到设计的中间坏尺寸;然后对钢坯进行表面抛磨处理露出新鲜金属后进行复合组坯,上下两层为Q245R碳钢(1),中间两层为S32205双相不锈钢(3),在Q245R碳钢(1)与S32205双相不锈钢(3)之间不添加助焊剂,在S32205双相不锈钢(3)之间加入隔离剂(2),然后对钢坯进行四边焊接封边,利用真空扩散泵进行抽真空处理;
2)加热温度控制在1200~1250℃,一阶段轧制开轧温度控制在1190~1220℃,单道次压下率在10~25%,终轧温度控制在1020~1080℃,轧后待温水冷或空冷;
3)若轧后待温水冷,入水温度控制在960~1000℃,冷速10~25℃/S,终冷温度250~350℃;
4)对轧后待温水冷样进行回火热处理,回火温度550~650℃,回火后空冷。
4.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述的步骤1)中的钢坯为对称复合。
5.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述的步骤1)中的隔离剂(2)为液态隔离剂,成分为MgO和Al2O3,其质量比2:1。
6.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,所述的步骤1)中的真空度达到3.0~6.0×10-3Pa。
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