CN106975834B - 一种大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，属于双金属复合板轧制技术领域，解决现有生产方法工艺复杂、产品质量难以控制、生产效率低，由于需要专用轧机造成投资和生产成本高的问题。方法包括组坯设计、坯料表面清理、爆炸制坯、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除、坯料加热和除鳞、轧制和冷却、矫直和精整。本发明克服了直接爆炸焊接法不能生产大宽幅不锈钢复合板的局限，生产宽度大于1600mm的不锈钢复合板，省去爆炸焊接前拼焊修磨过程，减少爆炸焊接的备坯时间，减少后续焊接工作量，提高生产效率；本发明生产的不锈钢复合板结合界面强度高、安全、可靠性高。

Description

一种大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法
技术领域
本发明属于双金属复合板轧制技术领域，具体涉及一种大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法。
背景技术
目前不锈钢复合钢板的生产方法主要有三种，一种是直接爆炸焊接法，一种是轧制法，另一种是爆炸轧制法。直接爆炸焊接法是将不锈钢与普通碳钢放置在细软的沙床上，然后平铺适量炸药爆炸复合而成，这种方法一般只能生产复板厚度在2-12mm的（宽度在1600mm以下）不锈钢复合钢板。要生产复板厚度在2-4mm，宽度大于1600mm的不锈钢复合板就只能通过拼焊的方式，加大不锈钢复板的宽度，然后直接爆炸复合。但是这种生产方法焊接工作量大，生产效率低。
轧制法是将不锈钢板与碳钢板焊接成坯后抽真空加热热轧，这种生产方法工艺复杂，产品质量难于控制，且需专用轧机，投资和生产成本高。
爆炸轧制法是先用爆炸焊接法将不锈钢中厚板和碳钢中厚板或者碳钢特厚板制成不锈钢复合板坯，然后用轧机进一步轧制成不锈钢复合板。采用该法生产大宽幅大面积的不锈钢复合板有两种方式：一是采用普通的直接爆炸焊接法制备复合板坯，然后进行全纵向轧制。这种方法制成的复合板坯在距四边20-40mm范围内存在未完全结合区，需要切除边部的未完全结合区。即使切除了边部未完全结合区，切除后的复合板坯的边部还存在结合不良区，在轧制的过程中，依然会出现分层、开裂等缺陷，导致发生缠辊、断辊等事故，不仅影响生产效率，而且某些大宽度不锈钢复合板的宽度不能保证。二是将不锈钢复板拼焊后采用爆炸焊接法制成复合板坯，然后进行全纵向轧制，该方法除了有上述第一条的缺陷外，不锈钢复板拼焊需要大量的焊接工作，生产效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，以解决现有生产方法工艺复杂、产品质量难以控制、生产效率低，由于需要专用轧机造成投资和生产成本高的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，包括以下步骤：
步骤一、组坯设计：
（1）根据成品不锈钢复合板的总厚度、成品复层厚度、成品基层厚度、成品基复层厚度比要求，按照复板和基板在轧制时的变形规律，计算在总压下率不低于80%的条件下，能够达到设计要求的复合板坯的总厚度及复板和基板的厚度，确定爆炸制坯用不锈钢复板和碳钢基板的厚度及复合板坯的总厚度；设置总压下率不小于80%是因为大变形量可以提高成品的强度，在其他条件相同的条件下，总变形量越大，成品强度越高；
（2）在成品宽度的基础上加50-70mm作为轧制后不锈钢复合板在计算时的成品宽度，将不锈钢复合板翻转90°后将计算时的成品宽度作为横向轧制后的板坯长度，倒推计算复合板坯的最小宽度；
（3）根据复合板坯的总厚度和最小宽度及计算时的成品尺寸规格，按照体积不变定律计算复合板坯的最小长度；
（4）采用正推的方法，结合实际情况，进一步对不锈钢复合板坯的尺寸进行优化设计；
（5）根据厚板爆炸焊接时的边际效应，将不锈钢复板的宽度和长度分别加长加宽20-40mm，完成组坯；组坯设计的主要目的是通过工艺设计，获得最佳的基、复板尺寸，在保证成品尺寸规格的基础上提高成材率，降低资源浪费；
步骤二、坯料表面清理：
对组坯后的不锈钢复板和碳钢基板的两个复合面进行打磨处理，除去钢板表面的脏物；本步骤是为了获得干净、整洁，有一定粗糙度的复合面，防止脏物影响复合质量，保证并提高结合强度；
步骤三、爆炸制坯：
采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板上设置炸药层，炸药层的顶部连接起爆雷管，不锈钢复板的下方设有数个间隙柱，间隙柱的底端设有碳钢基板；本步骤的目的是通过工艺设计，计算并确定炸药的爆速、间隙柱的高度、炸药的布药厚度等关键工艺参数，并确定炸药的布药方式和起爆方式，从而将复板和基板制成合格的复合板坯；
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除；对切除的部分进行补焊，并用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，完成补焊修磨；切除不锈钢复合板坯四边20mm的撕裂缺陷；探伤可查明并探知爆炸焊接缺陷区详细位置，以便对缺陷区进行补焊修磨，从而保证补焊区与钢板表面平整光滑；将边部的焊接不良区切除，防止轧制的过程中边部破裂，产生轧钢事故；
步骤五、坯料加热和除鳞：
将清理完毕后的复合板坯放入步进梁式加热炉内进行加热，入炉时确保不锈钢复板层位于上方，碳钢基板层位于下方；由于不锈钢的变形抗力略大于碳钢，在轧制过程中，碳钢向头尾两侧的流动程度略大于碳钢，钢板头尾部冷速较快，不锈钢的热扩散系数小，钢板越薄，头尾两侧会向不锈钢一侧轻度翘起。采用该放置方式可避免钢板头尾部卡在辊道中，产生轧钢事故，保证生产顺行；
用高压水除去钢坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压不低于21MPa；氧化铁皮会影响钢板的正常轧制状态，并对钢板的表面质量造成影响，因此需要除去；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机轧制，前几个道次至少保证1道次横向轧制，后续进行4-8道次纵向轧制；本步骤充分利用轧机的大压下条件进行展宽，达到所需要的宽度，克服了全纵轧法导致的不锈钢复合板长度方向和宽度方向性能的差异，提高了不锈钢复合板的各项同性性能；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却；待不锈钢复合板冷却至400-450℃时，送入矫直机进行3-5次矫直；然后用切边剪和定尺剪切除边部，单边切边量为10-20mm，并分别切除头尾部缺陷300-600mm；用抛光机对不锈钢表面进行抛光。
为了进一步实现本发明，步骤一中使用厚度为14mm-20mm的不锈钢复板，厚度为40mm-100mm的碳钢基板进行组坯。
为了进一步实现本发明，不锈钢复板为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢或马氏体不锈钢；碳钢基板为普碳钢或低合金钢。
为了进一步实现本发明，奥氏体不锈钢为304和316，铁素体不锈钢为439，双相不锈钢为2205，马氏体不锈钢为30Cr不锈钢，普碳钢为Q235B、Q345B或Q345R。
为了进一步实现本发明，步骤三中所述起爆雷管设置在不锈钢复板的中心位置，间隙柱沿钢板长度方向对称布置在不锈钢复板和碳钢基板中间，中部的炸药层的高度为80-100mm，边部的炸药层的高度为中部的炸药层高度的2-3倍，边部的炸药层与不锈钢复板四边的距离为60-80mm，间隙柱的高度为16-22mm。
为了进一步实现本发明，炸药选用爆速在2000-3000m/s的炸药。
为了进一步实现本发明，步骤五中复合板坯在加热炉内的一加温度为850-1050℃，加热速度为500-850℃/h；二加温度为1050-1150℃，加热速度为150-250℃/h；均热段温度为1150-1250℃；复合板坯的在炉时间为2-4h，均热段加热时间45-90min。
为了进一步实现本发明，步骤六中轧制的开轧温度为1050-1150℃，终轧温度为930-1000℃，首道次压下率≥25%，总压下率≥80%，在轧制过程中，保证2-3次高压水精除鳞。
本发明相较于现有技术的有益效果：
本发明克服了直接爆炸焊接法不能生产大宽幅不锈钢复合板的局限，在直接爆炸焊接生产不锈钢复合板的基础上，充分利用现有中厚板轧机生产线的设备，生产宽度大于1600mm的不锈钢复合板，提高不锈钢复合板的生产效率，节省了大量投资；省去爆炸焊接前不锈钢板的拼焊修磨过程，减少爆炸焊接的备坯时间，进一步提高生产效率；减少不锈钢复合板在后续使用过程中的焊接工作量，提高下游客户的生产效率；本发明生产的不锈钢复合板结合界面的结合强度高于采用直接热轧、冷轧等方法生产不锈钢复合板，安全、可靠性高；克服了不锈钢中厚板爆炸制坯生产大宽幅大面积不锈钢复合板成材率较低的问题，降低爆炸制坯的单边切除量。
附图说明
图1为本发明起爆方式示意图；
图2为本发明中采用复板为304不锈钢、基板为Q235B碳钢生产的不锈钢复合板的结合界面在光学显微镜下的组织形态；
图3本发明中采用复板为304不锈钢、基板为Q235B碳钢生产的不锈钢复合板的结合界面在SEM下的组织形态。
附图标记含义如下：1、起爆雷管；2、炸药层；3、不锈钢复板；4、间隙柱；5、碳钢基板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明中的原料和辅料均由市场商购。
实施例1：
步骤一、组坯设计：
（1）根据成品不锈钢复合板的总厚度、成品复层厚度、成品基层厚度、成品基复层厚度比要求，按照复板和基板在轧制时的变形规律，计算在总压下率为80%时，能够达到设计要求的复合板坯的总厚度及复板和基板的厚度，确定爆炸制坯用不锈钢复板和碳钢基板的厚度及复合板坯的总厚度；
不锈钢复合板坯的总厚度H的计算公式为：H=h/（1-）；
不锈钢复板厚度Hf的计算公式为：Hf= hf/（1-）/k；
碳钢基板厚度Hj的计算公式为：Hj= H-hf/（1-）/k；
式中：h为成品不锈钢复合板的总厚度；
hf为成品复层厚度；
hj为成品基层厚度；
m为基复层厚度比，一般情况下，m≥3；
为总压下率；
k为复板和基板在轧制过程中的变形比，k值为1.0-1.3；
（2）在成品宽度的基础上加n作为轧制后不锈钢复合板计算时的成品宽度，将不锈钢复合板翻转90°后将计算时的成品宽度作为横向轧制后的板坯长度，倒推计算复合板坯的最小宽度；
横向轧制总压下量为h，则按照体积不变定律，复合板坯的最小宽度B1的计算公式为：；
式中：H为不锈钢复合板坯的总厚度；
h为总压下量；
b为成品宽度；
n值为50-70mm，本实施例选用50mm；
（3）根据复合板坯的总厚度和最小宽度及计算时的成品尺寸规格，按照体积不变定律计算复合板坯的最小长度L1；
复合板坯的最小长度L1的计算公式为：；
式中：l为成品定尺长度；
l为头尾缺陷长度；
（4）采用正推的方法，结合实际情况，对不锈钢复合板坯的尺寸进行进一步的优化设计；
该步骤主要是考虑轧机的实际轧制能力，对横轧道次数和总压下量h进行优化设计，同时考虑塌边区的长度和宽度和实际切边量控制等情况，用轧制公式对复合板坯的宽度和长度进一步进行适当修正；
复合板坯的宽度B2= B1+R1；长度L2=L1+R1；
式中：B1为复合板坯的宽度；
L1为复合板坯的长度；
R1为撕裂区的长度和宽度，通常为20mm；
（5）根据厚板爆炸焊接时的边际效应，将不锈钢复板的宽度和长度分别加长加宽R2（R2为20-40mm，此处选R2为20mm），完成组坯；
最终的复合板坯宽度B= B2+R2；长度L=L2+R2；
步骤二、坯料表面清理：
对组坯后的不锈钢复合板和碳钢基板的两个复合面进行打磨处理，除去钢板表面的铁锈、油污等脏物；
步骤三、爆炸制坯：
如图1所示，采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板3上设置炸药层2，炸药层2的顶部连接起爆雷管1，不锈钢复板3的下方设有数个间隙柱铜片4，间隙柱铜片4的底端设有碳钢基板5；中部的炸药层的高度为80mm，边部的炸药层的高度为160mm，边部的炸药层与不锈钢复板四边的距离为60mm，间隙柱铜片的高度为160mm。
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除，采用钨极氩弧焊进行补焊，用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，切除不锈钢复合板坯四边20mm宽的撕裂缺陷；
步骤五、坯料加热和除鳞：
将清理完毕后的复合坯料放入步进梁式加热炉内进行加热，入炉时确保不锈钢复合板层位于上方，碳钢基板层位于下方；
用高压水除去钢坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压控制在21MPa；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机进行轧制，前3道次进行横向轧制，后4道次进行纵向轧制；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却，待不锈钢复合板冷却至400℃时，送入矫直机进行3次矫直，切除边部，单边切边量为10mm，分别切除头尾部缺陷300mm，用抛光机对不锈钢的表面进行抛光。
实施例2：
步骤一、组坯设计：
（1）根据成品不锈钢复合板的总厚度、成品复层厚度、成品基层厚度、基复层厚度比要求，按照复板和基板在轧制时的变形规律，计算在总压下率为90%时，能够达到设计要求的复板和基板的厚度，确定爆炸制坯用不锈钢复板和碳钢基板的厚度；
不锈钢复合板坯的总厚度H的计算公式为：H=h/（1-）；
不锈钢复板厚度Hf的计算公式为：Hf= hf/（1-）/k；
碳钢基板厚度Hj的计算公式为：Hj= H-hf/（1-）/k；
式中：h为成品不锈钢复合板的总厚度；
hf为成品复层厚度；
hj为成品基层厚度；
m为基复层厚度比，一般情况下，m≥3；
为总压下率；
k为复板和基板在轧制过程中的变形比，k值为1.0-1.3；
（2）在成品宽度b的基础上加n作为轧制后不锈钢复合板计算时的成品宽度，将不锈钢复合板翻转90°后将计算时的成品宽度作为横向轧制后的板坯长度，倒推计算复合板坯的最小宽度；
横向轧制总压下量为h，则按照体积不变定律，复合板坯的最小宽度的计算公式为：；
式中：H为不锈钢复合板坯的总厚度；
h为总压下量；
b为成品宽度；
n值为50-70mm，本实施例选用70mm；
（3）根据复合板坯的总厚度和最小宽度及计算时的成品尺寸规格，按照体积不变定律计算复合板坯的最小长度；
复合板坯的最小长度的计算公式；
式中：l为成品定尺长度；
l为头尾缺陷长度；
（4）采用正推的方法，结合实际情况，对不锈钢复合板坯的尺寸进行进一步的优化设计；
该步骤主要是考虑轧机的实际轧制能力，对横轧道次数和总压下量h进行优化设计，同时考虑塌边区的长度和宽度R1和实际切边量控制情况，用轧制公式对复合板坯的宽度B1和长度L1进一步进行适当修正；
复合板坯的宽度B2= B1+R1；长度L2=L1+R1；
式中：B1为复合板坯的宽度；
L1为复合板坯的长度；
R1为撕裂区的长度和宽度，通常为20mm；
（5）根据厚板爆炸焊接时的边际效应，将不锈钢复板的宽度和长度分别加长加宽R2（R2为20-40mm，此处选R2为40mm），完成组坯；
最终的复合板坯宽度B= B2+R2；长度L=L2+R2；
步骤二、坯料表面清理：
对组坯后的不锈钢复合板和碳钢基板表面进行打磨处理，除去钢板表面的铁锈、油污等脏物；
步骤三、爆炸制坯：
如图1所示，采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板3上设置炸药层2，炸药层2的顶部连接起爆雷管1，不锈钢复板3的下方设有数个间隙柱铜片4，间隙柱铜片4的底端设有碳钢基板5；中部的炸药层的高度为100mm，边部的炸药层的高度为300mm，边部的炸药层与不锈钢复板的四边距离为80mm，间隙柱铜片的高度为220mm。
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除，采用钨极氩弧焊进行补焊，用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，切除不锈钢复合板坯四边20mm的撕裂缺陷；
步骤五、板坯加热和除鳞：
将清理完毕后的复合板坯放入步进梁式加热炉内进行加热，入炉时确保不锈钢复板层位于上方，碳钢基板层位于下方；
用高压水除去钢坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压控制在25MPa；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机进行轧制，第1道次进行横向轧制，后8道次纵向轧制；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却，待不锈钢复合板冷却至450℃时，送入矫直机进行5次矫直，切除边部，单边切边量为20mm，分别切除头尾部缺陷600mm，用抛光机对不锈钢的表面进行抛光。
实施例3：
步骤一、组坯设计：
选取复板为304不锈钢，基板为Q235B的爆炸焊接板坯，其中304不锈钢的厚度为20mm，Q235B钢板厚度为100mm，总厚度为120mm；不锈钢复板宽度为1380mm，长度为2580mm；碳钢基板宽度为1340mm，长度为2540mm；
步骤二、板坯表面清理：
对组坯后的不锈钢复板和碳钢基板的两个复合面进行打磨处理，除去钢板表面的铁锈、油污等脏物；
步骤三、爆炸制坯：
如图1所示，采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板3上设置炸药层2，炸药层2选用爆速在3000m/s的炸药，炸药层2距不锈钢复板3的四边80mm，中部的炸药层2的高度为100mm，边部的炸药层2的高度为中部高度的3倍，中部的炸药层2的顶部连接起爆雷管1，起爆雷管1设置在不锈钢复板3的中心位置，不锈钢复板3的下方设有数个间隙柱4，间隙柱4的高度为22mm，间隙柱4沿钢板长度方向对称布置在不锈钢复板3的中心位置的两侧，间隙柱4的底端设有碳钢基板5；
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除，采用钨极氩弧焊进行补焊，用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，切除不锈钢复合板坯四边20mm的撕裂缺陷；
步骤五、板坯加热和除鳞：
将清理完毕后的复合板坯放入步进梁式加热炉内进行加热，复合板坯的一加温度为1050℃，加热速度为850℃/h；二加温度为1150℃，加热速度为250℃/h；均热段温度为1250℃；复合板坯的在炉时间为2h，均热段加热时间45min，入炉时确保不锈钢复板层位于上方，碳钢基板层位于下方；
用高压水除去复合板坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压不低于21MPa；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机进行9道次轧制，前三道次横轧，道次压下量分别为30mm、21mm、15mm、12mm、10mm、7mm、5mm、4.5mm、3.5mm，总压下率控制在90%，开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃，轧制过程第三道次和第五道次精除鳞；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却，待不锈钢复合板冷却至450℃时，送入矫直机进行3次矫直，切除边部，单边切边量为10mm，分别切除头尾部缺陷600mm，对不锈钢板的表面进行抛光。
本实施例得到总厚度为12.2mm的不锈钢复合板，不锈钢复板厚度为2.2mm，定尺宽度满足2850mm，定尺长度满足10m，不平度≤9mm/m，经检测，其剪切强度为300-400MPa，高于国标要求的210MPa，其他性能全部合格。
实施例4
步骤一、组坯设计：
选取复板为316不锈钢，基板为Q345R的爆炸焊接板坯，其中316不锈钢厚度为16mm，Q345R钢板厚度为64mm，总厚度为80mm；不锈钢复板宽度为1520mm，长度为2640mm；碳钢基板宽度为1490mm，长度为2610mm；
步骤二、板坯表面清理：
对组坯后的不锈钢复板和碳钢基板的两个复合面进行打磨处理，除去钢板表面的铁锈、油污等脏物；
步骤三、爆炸制坯：
如图1所示，采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板3上设置炸药层2，炸药层2选用爆速在2000m/s的炸药，炸药层2距不锈钢复板3的四边70mm，中部的炸药层2的高度为90mm，边部的炸药层2的高度为中部高度的2.5倍，中部的炸药层2的顶部连接起爆雷管1，起爆雷管1设置在不锈钢复板3的中心位置，不锈钢复板3的下方设有数个间隙柱4，间隙柱4的高度为16mm，间隙柱4沿钢板长度方向对称布置在不锈钢复板3的中心位置的两侧，间隙柱4的底端设有碳钢基板5；
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除，采用钨极氩弧焊方式进行补焊，用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，切除不锈钢复合板坯四边20mm的撕裂缺陷；
步骤五、板坯加热和除鳞：
将清理完毕后的复合板坯放入步进梁式加热炉内进行加热，复合板坯的一加温度为850℃，加热速度为500℃/h；二加温度为1050℃，加热速度为150℃/h；均热段温度为1150℃；复合板坯的在炉时间为4h，均热段加热时间90min，入炉时确保不锈钢复板层位于上方，碳钢基板层位于下方；
用高压水除去钢坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压不低于21MPa；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机进行8道次轧制，前两道次横轧，道次压下量分别为20mm、15mm、11mm、8mm、6mm、5mm、3mm、2mm，开轧温度为1050℃，终轧温度为930℃，总压下率87.5%，轧制过程第三道次和第五道次精除鳞；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却，待不锈钢复合板冷却至450℃时，送入矫直机进行5次矫直，切除边部，单边切边量为20mm，分别切除头尾部缺陷300mm，对不锈钢板的表面进行抛光。
本实施例得到总厚度为12.1mm的不锈钢复合板，不锈钢复板厚度为2.1mm，定尺宽度满足2500mm，定尺长度满足9m，不平度≤9mm/m，经检测，其剪切强度在300-400MPa，高于国标要求的210MPa，其他性能全部合格。
实施例5
步骤一、组坯设计：
选取复板为439不锈钢，基板为Q345B的爆炸焊接板坯，其中439不锈钢厚度为14mm，Q345B钢板厚度为76mm，总厚度为90mm；不锈钢复合板宽度为1560mm，长度为2460mm；碳钢基板宽度为1540mm，长度为2440mm；
步骤二、板坯表面清理：
对组坯后的不锈钢复合板和碳钢基板表面进行打磨处理，除去钢板表面的铁锈、油污等脏物；
步骤三、爆炸制坯：
如图1所示，采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板3上设置炸药层2，炸药层2选用爆速在2300m/s的炸药，炸药层2距不锈钢复板3的四边60mm，中部的炸药层2的高度为80mm，边部的炸药层2的高度为中部的炸药层高度的2倍，中部的炸药层2的顶部连接起爆雷管1，起爆雷管1设置在不锈钢复板3的中心位置，不锈钢复板3的下方设有数个间隙柱4，间隙柱4的高度为16mm，间隙柱4沿钢板长度方向对称布置在不锈钢复板3的中心位置的两侧，间隙柱4的底端设有碳钢基板5；
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除，采用钨极氩弧焊进行补焊，用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，切除不锈钢复合板坯四边20mm的撕裂缺陷；
步骤五、板坯加热和除鳞：
将清理完毕后的复合板坯放入步进梁式加热炉内进行加热，复合板坯一加温度为1000℃，加热速度为800℃/h；二加温度为1150℃，加热速度为200℃/h；均热段温度为1180℃；复合板坯的在炉时间为3h，均热段加热时间60min，入炉时确保不锈钢复板层位于上方，碳钢基板层位于下方；
用高压水除去钢坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压不低于21MPa；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机进行7道次轧制，前两道次横轧，道次压下量分别为22mm、16mm、12mm、9mm、6mm、5mm、3mm，开轧温度为1080℃，终轧温度为955℃，总压下率控制在80%，第三道次和第五道次精除鳞；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却，待不锈钢复合板冷却至430℃时，送入矫直机进行4次矫直，切除边部，单边切边量为15mm，分别切除头尾部缺陷450mm，对不锈钢板的表面进行抛光。
本实施例得到总厚度为18.1mm的不锈钢复合板，不锈钢复板厚度为3.2mm，定尺宽度满足2550mm，定尺长度满足6m，不平度≤9mm/m，经检测，其剪切强度在300-400MPa，高于国标要求的210MPa；其他性能全部合格。
实施例6
步骤一、组坯设计：
选取复板为2205不锈钢，基板为Q345B的爆炸焊接板坯，其中2205不锈钢厚度为18mm，Q345B钢板厚度为82mm，总厚度为100mm；不锈钢复板宽度为1530mm，长度为2580mm；碳钢基板宽度为1490mm，长度为2540mm。
步骤二、板坯表面清理：
对组坯后的不锈钢复板和碳钢基板的两个复合面进行打磨处理，除去钢板表面的铁锈、油污等脏物；
步骤三、爆炸制坯：
如图1所示，采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板3上设置炸药层2，炸药层2选用爆速在2800m/s的炸药，炸药层2距不锈钢复板3的四边80mm，中部的炸药层2的高度为100mm，边部的炸药层2的高度为中部高度的3倍，中部的炸药层2的顶部连接起爆雷管1，起爆雷管1设置在不锈钢复板3的中心位置，不锈钢复板3的下方设有数个间隙柱4，间隙柱4的高度为20mm，间隙柱4沿钢板长度方向对称布置在不锈钢复板3的中心位置的两侧，间隙柱4的底端设有碳钢基板5；
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除，采用钨极氩弧焊进行补焊，用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，切除不锈钢复合板坯四边20mm的撕裂缺陷；
步骤五、板坯加热和除鳞：
将清理完毕后的复合板坯放入步进梁式加热炉内进行加热，复合板坯的一加温度为1050℃，加热速度为850℃/h；二加温度为1150℃，加热速度为250℃/h；均热段温度为1150℃；复合板坯的在炉时间为2h，均热段加热时间45min，入炉时确保不锈钢复板层位于上方，碳钢基板层位于下方；
用高压水除去钢坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压不低于21MPa；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机进行7道次轧制，前两道次横轧，道次压下量分别为25mm、18mm、13mm、10mm、7mm、5mm、2mm，开轧温度为1150℃，终轧温度为1000℃，总压下率控制在80%，轧制过程第三道次、第五道次和第六道次精除鳞；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却，待不锈钢复合板冷却至400℃时，送入矫直机进行3次矫直，切除边部，单边切边量为15mm，分别切除头尾部缺陷550mm，对不锈钢板的表面进行抛光。
本实施例得到总厚度为20.1mm的不锈钢复合板，不锈钢复板厚度为4.1mm，定尺宽度满足2500mm，定尺长度满足6m，不平度≤9mm/m，经检测，其剪切强度在300-400MPa，高于国标要求的210MPa，其他性能全部合格。
实施例7
步骤一、组坯设计：
选取复板为30Cr不锈钢，基板为Q345B的爆炸焊接板坯，其中30Cr不锈钢厚度为20mm，Q345B钢板厚度为60mm，总厚度为80mm；不锈钢复合板宽度为1580mm，长度为2650mm；碳钢基板宽度为1540mm，长度为2610mm；
步骤二、板坯表面清理：
对组坯后的不锈钢复合板和碳钢基板表面进行打磨处理，除去钢板表面的铁锈、油污等脏物；
步骤三、爆炸制坯：
如图1所示，采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板3上设置炸药层2，炸药层2选用爆速在2700m/s的炸药，炸药层2距不锈钢复板3的四边70mm，中部的炸药层2的高度为90mm，边部的炸药层2的高度为中部的炸药层高度的2.5倍，炸药层2的顶部连接起爆雷管1，起爆雷管1设置在不锈钢复板3的中心位置，不锈钢复板3的下方设有数个间隙柱4，间隙柱4的高度为210mm，间隙柱4沿钢板长度方向对称布置在不锈钢复板3的中心位置的两侧，间隙柱4的底端设有碳钢基板5；
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除，采用钨极氩弧焊进行补焊，用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，切除不锈钢复合板坯四边20mm的撕裂缺陷；
步骤五、板坯加热和除鳞：
将清理完毕后的复合板坯放入步进梁式加热炉内进行加热，复合板坯的一加温度为1000℃，加热速度为800℃/h；二加温度为1130℃，加热速度为200℃/h；均热段温度为1180℃；复合板坯的在炉时间为3h，均热段加热时间60min，入炉时确保不锈钢复板层位于上方，碳钢基板层位于下方；
用高压水除去钢坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压不低于21MPa；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机进行7道次轧制，前两道次横轧，道次压下量分别为20mm，15mm，10mm，8mm，6mm，3mm，2mm，开轧温度为1080℃，终轧温度为980℃，总压下率控制在80%，轧制过程第三道次和第五道次精除鳞；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却，待不锈钢复合板冷却至420℃时，送入矫直机进行3次矫直，切除边部，单边切边量为20mm，分别切除头尾部缺陷600mm，对不锈钢板的表面进行抛光。
本实施例得到总厚度为16.1mm的不锈钢复合板，不锈钢复板厚度为4.1mm，定尺宽度满足2600mm，定尺长度满足6m，不平度≤9mm/m，经检测，其剪切强度在300-400MPa，高于国标要求的210MPa，其他性能全部合格。
如图2所示，本发明中采用复板为304不锈钢、基板为Q235B碳钢生产的不锈钢复合板的结合界面不再完全呈大波状结合，而是经过轧制后波形变得较为平缓，贴近波形结合界面处的气孔、微裂纹等缺陷消失，结合界面变得更为紧密。
如图3所示，本发明中采用复板为304不锈钢、基板为Q235B碳钢生产的不锈钢复合板的结合界面上存在不均匀分布的微小气孔，结合界面处的晶粒非常细小，为超细晶粒，这是采用该方法生产的不锈钢复合板剪切强度高达300-400MPa的根本原因。

Claims (8)

1.一种大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、组坯设计：
（1）根据成品不锈钢复合板的总厚度、成品复层厚度、成品基层厚度、成品基复层厚度比要求，按照复板和基板在轧制时的变形规律，计算在总压下率不低于80%的条件下，能够达到设计要求的复合板坯的总厚度及复板和基板的厚度，确定爆炸制坯用不锈钢复板和碳钢基板的厚度及复合板坯的总厚度；
（2）在成品宽度的基础上加50-70mm作为轧制后不锈钢复合板在计算时的成品宽度，将不锈钢复合板翻转90°后将计算时的成品宽度作为横向轧制后的板坯长度，倒推计算复合板坯的最小宽度；
（3）根据复合板坯的总厚度和最小宽度及计算时的成品尺寸规格，按照体积不变定律计算复合板坯的最小长度；
（4）采用正推的方法，结合实际情况，进一步对不锈钢复合板坯的尺寸进行优化设计；
（5）根据厚板爆炸焊接时的边际效应，将不锈钢复板的宽度和长度分别加长加宽20-40mm，完成组坯；
步骤二、坯料表面清理：
对组坯后的不锈钢复板和碳钢基板的两个复合面进行打磨处理，除去钢板表面的脏物；
步骤三、爆炸制坯：
采用边部三角形阶梯布药方式和中心起爆法进行爆炸制坯：在不锈钢复板（3）上设置炸药层（2），炸药层（2）的顶部连接起爆雷管（1），不锈钢复板（3）的下方设有数个间隙柱（4），间隙柱（4）的底端设有碳钢基板（5）；
步骤四、探伤、补焊修磨和边部缺陷切除：
使用超声波探测仪对制备的不锈钢复合板坯进行探伤检测，将探伤检测到的爆炸焊接缺陷区附近的不锈钢板切除；对切除的部分进行补焊，并用砂轮机对焊缝附近区域打磨清理，完成补焊修磨；切除不锈钢复合板坯四边20mm的撕裂缺陷；
步骤五、坯料加热和除鳞：
将清理完毕后的复合板坯放入步进梁式加热炉内进行加热，入炉时确保不锈钢复板层位于上方，碳钢基板层位于下方；
用高压水除去钢坯表面的氧化铁皮，粗轧前高压水除鳞时喷嘴处的水压不低于21MPa；
步骤六、轧制：
将除鳞后的复合板坯送入轧机进行轧制，前几个道次至少保证1道次横向轧制，后续进行4-8道次纵向轧制；
步骤七、冷却、矫直和精整：
采用空冷的冷却方式对轧制完毕后的不锈钢复合板进行冷却；待不锈钢复合板冷却至400-450℃时，送入矫直机进行3-5次矫直；然后用切边剪和定尺剪切除边部，单边切边量为10-20mm，并分别切除头尾部缺陷300-600mm；用抛光机对不锈钢的表面进行抛光。
2.根据权利要求1所述的大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：步骤一中使用厚度为14mm-20mm的不锈钢复板，厚度为40mm-100mm的碳钢基板进行组坯。
3.根据权利要求2所述的大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：所述不锈钢复板为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢或马氏体不锈钢；所述碳钢基板为普碳钢或低合金钢。
4.根据权利要求3所述的大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：所述奥氏体不锈钢为304和316，铁素体不锈钢为439，双相不锈钢为2205，马氏体不锈钢为30Cr，普碳钢为Q235B、Q345B或Q345R。
5.根据权利要求1所述的大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：步骤三中所述起爆雷管（1）设置在不锈钢复板（3）的中心位置，所述间隙柱（4）沿钢板长度方向对称布置在不锈钢复板（3）和碳钢基板（5）中间，所述边部的炸药层（2）与不锈钢复板（3）四边的距离为60-80mm，中部的炸药层（2）的高度为80-100mm，边部的炸药层（2）的高度为中部的炸药层（2）高度的2-3倍，间隙柱（4）的高度为16-22mm。
6.根据权利要求5所述的大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：所述炸药层（2）选用爆速在2000-3000m/s的炸药。
7.根据权利要求1所述的大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：步骤五中所述复合板坯在加热炉内的一加温度为850-1050℃，加热速度为500-850℃/h；二加温度为1050-1150℃，加热速度为150-250℃/h；均热段温度为1150-1250℃；复合板坯的在炉时间为2-4h，均热段加热时间45-90min。
8.根据权利要求1所述的大宽幅大面积不锈钢复合板的生产方法，其特征在于：步骤六中所述轧制的开轧温度为1050-1150℃，终轧温度为930-1000℃，首道次压下率≥25%，总压下率≥80%，在轧制过程中，保证2-3次高压水精除鳞。
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