CN106345809B - 一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法。降低真空轧制复合钢板对表面光洁度、粗糙度的依赖；提高复合界面结合能力和强度，提高钢板性能及复合界面稳定性；可在采用更低的压缩比情况下，生产更厚规格特厚板，探伤合格率有效提高。

Description

一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域，特别涉及到一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法。
背景技术
近年来，随着超高层、大跨度钢结构建设项目的不断增加，能源、交通、建筑、造船、机械制造等行业对特厚钢板的需求量日益增加，对特厚钢板的性能要求、厚度需求也同时提高，由于是150mm以上厚度钢板需求越来越多。随着钢企制造技术、设备的快速发展，热轧钢板已经远远突破原有成品厚度范围，逐渐取代了铸态和锻造产品，达到400mm甚至更多。热轧方法生产特厚钢板，传统主要以扁钢锭、电渣重熔钢锭、多角锭为原料，少数为连铸坯，现已发展了以两个或多组坯料通过真空焊接的方式得到复合钢坯为原料。采用真空复合技术生产特厚钢板具有生产成本低、工艺简单、成材率高等特点。对于采用真空复合方法生产特厚钢板，一般需要将坯料进行表面加工，达到一定光洁度、保证表面干燥、清洁，组坯后进入真空室完成坯料焊接。
如济南钢铁股份有限公司申请的名为“一种生产特厚钢板的工艺方法”的专利，专利申请号为200810249817.7，公开号为CN 101363101A，提供一种生产特厚钢板的方法：将两块板坯经过切割、平正、清洁，通过抽真空并焊合成一块新的板坯，然后进行加热、轧制，以解决大型模铸心部偏析和疏松的问题。
东北大学申请的名为“一种特厚合金钢板的制备方法”的专利，专利申请号为201310707559.3，公开号为CN 103692166A，提供了一种特厚合金钢板的制备方法：将两块长宽尺寸相匹配的合金钢连铸板坯进行表面处理，然后进行组坯、焊接，获得特厚合金钢板坯料。
北京科技大学申请的名为“一种叠轧焊工艺生产特厚板的方法”的专利，专利申请号为201010283917.9，公开号为CN 102009332A，提供了一种叠轧焊工艺生产特厚板的方法，其主要步骤是：连铸坯切取，坯块表面清理，同尺寸坯块对正叠置，紧固后结合面四周焊接，结合间隙真空处理，密封及轧制。
但以上现有技术存在以下问题：坯料表面加工时由于铣床加工精度限制，无法保证加工面紧密贴合，同时又有可能产生密闭空穴，导致轧后钢板探伤不合。另外，刨床或铣床的加工方式无法精确控制坯料表面粗糙度，而适合的粗糙度是生产合格钢板的必要条件。
发明内容
针对上述缺陷，本发明所要解决的技术问题提供一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法。目的是改善复合坯料接触面之间的接触状态，提高轧制复合面的结合强度，该方法生产的特厚钢板内部质量稳定性显著提升、能够满足较小轧制压缩比的要求，且操作简单。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)选取尺寸相当的待组坯坯料；
(2)对坯料待接触表面进行加工，去除待接触面的锈层和氧化层；
(3)对加工后表面进行去油污和吹扫处理；
(4)使处于最下层的坯料呈水平放置，将镍粉均匀铺撒在待接触面上，铺撒厚度范围在0.10～1mm；镍粉纯度在99.5％以上；粒度在200目～10000目；
(5)将经过步骤(2)、(3)处理后的上层坯料与经过步骤(4)处理后的坯料对正叠放在一起，如采用3层及以上层数坯料组坯则重复步骤(4)和(5)；
(6)将组坯后的坯料抽取真空后进行密封焊接；
(7)将真空处理后的组合坯料加热至1150～1280℃保温，在850～1250℃进行轧制，得到目标厚度特厚钢板；
所述步骤(4)中不同目数镍粉可按比例混合。
所述步骤(1)中坯料为连铸坯或板坯，板坯为经过锻造、轧制等加工获得的中间坯料或成品钢板。
所述步骤(2)中通过刨床或铣床等机加工方式对坯料表面进行打磨。
本发明选择以上适用范围及工艺参数的原因是因为：
本发明所采用的过渡材料为镍粉，在加热、轧制过程中镍粉会向上、下复合面进行扩散，并与基体形成冶金结合，有利于复合面的稳定性和钢板性能的均匀性；
本发明的组坯材料可以选择连铸坯，也可以选择经过加工的板坯，这是由于本发明能够适应不同坯料组坯的要求，实现高性能钢板的轧制生产；
本发明镍粉纯度达到99.5％以上，目的是为了有效控制过渡材料成分及轧后过渡层性能，较高的纯度能够保证镍粉的自身性能的稳定性，有利于精确控制镍粉在后续使用过程中的效果；
本发明镍粉选取200目～10000目区间粒度，这是由于较大粒度镍粉其性能趋于普通钢铁材料(熔点较高)，加热和轧制过程不会在复合界面处形成熔融状态而是保留固态颗粒，导致钢板存在颗粒状夹层而使得钢板分层、探伤不和；过小粒度镍粉(纳米级别时)由于其表面积较大，性能活跃，常温状态即能和氧气、水等发生反应，光照下甚至能够发生自燃，不能满足大生产对其稳定性、安全性的要求；本专利所选粒度范围具有亚稳的性能，加热到一定温度在一定压力的条件下其能够形成熔融状态，在不同粒度的组合条件下能够获得理想的金属状态，随着后续轧制过程的进行与上下两块复合金属发生物理反应，进行化学元素的扩散，而在后续的冷却过程中与上下复合金属形成一个完整的整体；利用其能够形成熔融状态的特性，能够对加工过程在金属表面残存的异物能够实现有效的包裹，降低其对结合强度的影响；镍粉的粒度区间有利于填充到机械加工在金属表面形成的凹槽、孔洞等位置，有效改善钢板的不平度，提高复合效率；镍粉较小的粒度区间有利于在真空条件下减少可能残余空气；
本发明选取粒状镍粉，能够利用形状特性在钢板表面增加其接触面积，提高摩擦力，进而提高轧制过程钢板的相对稳定性，有利于在较低压缩比条件下生产优异复合性能的钢板；
本发明中镍粉铺撒厚度范围在0.15～1mm之间，较厚的过渡层不利于焊接过程的稳定性及后续焊接过程熔深的获得；较薄的厚度不利于保证镍粉的均匀性，无法达到获得理想性能的所需镍粉的数量；0.15～1mm的厚度范围有利于形成一定厚度的过渡层，使其均匀地在复合表面形成过渡层，是满足实现提高复合面结合强度要求的镍粉最佳厚度范围。
本发明生产的特厚钢板具有以下有益效果：1、降低真空轧制复合钢板对表面光洁度、粗糙度的依赖；2、提高复合界面结合能力和强度，提高钢板性能及复合界面稳定性；3、可在采用更低的压缩比情况下，生产更厚规格特厚板，探伤合格率有效提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。
本发明的实际工艺参数如表1和表2，本发明的实物性能检验结果如表3。
表1实施例钢板信息
编号 钢种 坯料来源 坯料层数 组坯厚度 轧制厚度 压缩比
实施例1 Q235B 连铸坯 2 590mm 400mm 1.5：1
实施例2 Q345B 连铸坯 2 485mm 300mm 1.62：1
实施例3 Q345D 板坯 3 580mm 400mm 1.93：1
实施例4 Q345E 板坯 2 590mm 180mm 3.28：1
实施例5 S355JR 连铸坯 3 880mm 400mm 2.2：1
实施例6 50# 连铸坯 2 588 260 2.26：1
对比例1 Q235B 连铸坯 2 590mm 400mm 1.5：1
对比例2 Q345E 板坯 2 590mm 180mm 3.28：1
对比例3 50# 连铸坯 2 590 250 2.36：1
表2本发明实施例工艺参数
编号 镍粉1尺寸 镍粉2尺寸 混合比例 镍粉厚度
实施例1 900目 9000目 1：1 0.15mm
实施例2 1000目 3000目 2：1 0.30mm
实施例3 200目 1000目 1：1 0.18mm
实施例4 1000目 - - 0.80mm
实施例5 300目 2000目 3：1 0.60mm
实施例6 500目 5000目 5：1 0.20mm
表3本发明实物检验结果

Claims (3)

1.一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)选取尺寸相当的待组坯坯料；
(2)对坯料待接触表面进行加工，去除待接触面的锈层和氧化层；
(3)对加工后表面进行去油污和吹扫处理；
(4)使处于最下层的坯料呈水平放置，将镍粉均匀铺撒在待接触面上，铺撒厚度范围0.10～1mm；镍粉纯度在99.5％以上；粒度在200目～10000目；
(5)将经过步骤(2)、(3)处理后的上层坯料与经过步骤(4)处理后的坯料对正叠放在一起，如采用3层及以上层数坯料组坯则重复步骤(4)和(5)；
(6)将组坯后的坯料抽取真空后进行密封焊接；
(7)将真空焊接处理后的组合坯料加热至1150～1280℃保温，在850～1250℃进行轧制，得到目标厚度特厚钢板。
2.根据权利要求1所述的一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法，其特征在于：所述步骤(1)中坯料为连铸坯或板坯，板坯为中间坯料或成品钢板。
3.根据权利要求1所述的一种利用真空复合技术生产特厚钢板的组坯方法，其特征在于：所述步骤(2)中通过刨床或铣床机加工方式对坯料表面进行打磨。
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