CN109365553A - 一种高镍钢宽薄板叠轧用保护分离剂及叠轧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高镍钢宽薄板叠轧用保护分离剂及叠轧方法，所述保护分离剂由保护分离剂粘合剂和保护分离剂粉剂混合而成，其中保护分离剂粘合剂由二氧化硅和离子水组成，保护分离剂粉剂由纳米二氧化硅、氮化硅、二氧化锆及硅酸铝组成。高镍钢宽薄板叠轧的工艺路线为：选料—归方—切分—打坡口、铣边—清理—配制保护分离剂—喷涂保护分离剂—组对—预置气孔—焊接—喷涂高温抗氧化涂料—加热、轧制—分离—测厚；本发明所述保护分离剂能够起到保护叠轧钢板在高温过程中不被氧化、并确保钢板在叠轧完成后易于分离的作用；应用于高镍钢宽薄板叠轧，能够降低轧制难度，改善钢板不平度、提高轧制成功率、提高成材率。
Description
技术领域
本发明涉及薄板叠轧技术领域，尤其涉及一种高镍钢宽薄板叠轧用保护分离剂及叠轧方法。
背景技术
随着我国国产化LNG储罐工程建造水平的日益提高，工程项目的不断增多，设计单位为降低能源、节约成本，对高镍钢宽薄板的需求量十分巨大。
高镍钢宽薄板在轧制过程中钢板压缩比较大，随着轧制厚度越来越薄，钢板越来越长，钢板温降增快，同板温差大，容易导致钢板瓢曲及性能不均；轧制变形抗力增大，轧制钢板的不平度大，同板厚度差不易控制，轧制成功率低，更增加了生产的难度。
同时，高镍钢在高温轧制过程中容易产生富镍的氧化铁皮，这种氧化铁皮与基体齿状结合。氧化铁皮一旦产生，就会在后续的轧制过程中压入钢板表面，产生麻点、凹坑等缺陷。因此，为保证高镍钢板的表面质量，选取既能保护叠轧钢板在高温过程中不被氧化、又能确保钢板在叠轧完成后易于分离的保护分离剂十分重要，这种分离保护剂与叠轧普通碳钢、低合金钢钢板时用的隔离剂作用不同，目前没有对应的产品出现。
本发明研制了一种保护分离剂，能够起到上述作用，且应用效果理想；高镍钢宽薄钢板的叠轧工艺采用该种保护分离剂后，能够降低钢板轧制难度、改善钢板不平度、保证钢板表面质量、提高成材率，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。
目前，公开发表的文献中未见到有效的、应用于工业生产的高镍钢宽薄钢板的制造方法。公开号为CN104551673A的中国专利公开了“一种叠轧生产超薄规格宽幅中板的方法”，其只适用于Q235B、Q345B、Q345E以及其他的普通碳素结构钢、低合金高强度钢、风电用钢等。叠轧前需要用刨床或铣床将钢坯接触面氧化铁皮除去，增加了生产成本，降低了生产效率，造成了金属流失。应用的隔离剂为本领域常用的、用于隔离板材以防止板材间粘连的市售产品，不具备在高温下保护钢坯接触面、防止钢坯氧化的功能。
公开号为CN106191661A的中国专利公开了“一种低成本高强韧薄规格9Ni钢板的制造方法”，用于轧制厚度≤8mm的薄规格9Ni钢。但其只是在实验室采用150kg或300kg真空感应炉炼钢，处于实验室研究阶段，没有应用到工业生产中。并且未应用叠轧工艺技术，其研究的重点是设定合理的轧制后控制冷却工艺，缩短热处理工艺流程。
发明内容
本发明提供了一种高镍钢宽薄板叠轧用保护分离剂及叠轧方法，所述保护分离剂能够起到保护叠轧钢板在高温过程中不被氧化、并确保钢板在叠轧完成后易于分离的作用；应用于高镍钢宽薄板叠轧，能够降低轧制难度，改善钢板不平度、提高轧制成功率、提高成材率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高镍钢宽薄板叠轧用保护分离剂，由重量百分比为10％～45％的保护分离剂粘合剂和重量百分比为55％～90％的保护分离剂粉剂混合而成，2种原料的重量百分比之和为100％；其中：
所述保护分离剂粘合剂由下列组份按重量百分比组成：二氧化硅5％～50％，离子水50％～95％，2种组分的重量百分比之和为100％；
所述保护分离剂粉剂由下列组份按重量百分比组成：纳米二氧化硅30％～70％，氮化硅15％～30％，二氧化锆10％～20％，硅酸铝5％～20％，各组分的重量百分比之和为100％。
一种高镍钢宽薄板叠轧方法，所述高镍钢宽薄板的化学成分按重量百分比计为：C≤0.10％，Si：0.10％～0.35％，Mn：0.30％～0.80％，Ni：8.50％～10.0％，S≤0.005％，P≤0.005％，Alt≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质；高镍钢宽薄板的宽度≥2m，4mm≤厚度≤10mm；
高镍钢宽薄板叠轧时的工艺路线为：选料—归方—切分—打坡口、铣边—清理—配制保护分离剂—喷涂保护分离剂—组对—预置气孔—焊接—喷涂高温抗氧化涂料—加热、轧制—分离—测厚；具体如下：
1)选料：选取高镍钢坯作为母钢坯，用母钢坯制作多块规格相同的子钢坯；
2)打坡口、铣边：子钢坯的周边采用机械加工或者先火焰加工后机械加工的方式加工坡口，形成坡口面的最后一道工序必须采用机械加工，以消除热影响区；
3)清理：将子钢坯的上表面、下表面分别进行喷丸处理，去除钢坯表面附着的氧化铁皮；清理子钢坯的坡口、端面，去除毛刺和附着的氧化物；
4)喷涂保护分离剂：在子钢坯的一侧表面上喷涂一层保护分离剂，目的是在高温轧制过程中保护钢板接触表面，避免产生氧化铁皮，并且使钢板在叠轧之后容易分离；保护分离剂具有延展性，能够避免其聚集在一起，压入相互接触的钢板表面；
5)组对：将多块子钢坯水平叠放在一起，保证相邻2块子钢坯之间均有保护分离剂；以机械加压方式将缝隙处压实，组合后的子钢坯四边以点焊方式固定；
6)预置气孔：在组对后子钢坯长边的中点、垂直于钢坯端面的对接缝处焊接钢管作为预置气孔，用于排出钢坯轧制过程中产生的气体，避免轧制过程中钢坯开裂，提高轧制成功率；
7)焊接：采用气体保护焊，平焊打底、横焊填充的焊接方式，保证钢坯经过高温加热、长时间烧钢、大压下轧制后不会开裂；
8)喷涂高温抗氧化涂料：在焊接后子钢坯的上、下表面分别喷涂高温抗氧化涂料；
9)加热、轧制：将喷涂高温抗氧化涂料后的子钢轧进行加热、轧制，轧制后钢板的名义厚度为8～20mm，宽度为2100～3500mm；
10)分离：将钢板切去两边，分离为名义厚度4～10mm的高镍钢宽薄钢板。
所述坡口面的宽度为30～50mm，角度为20°～45°。
所述保护分离剂的喷涂厚度为0.05～0.5mm。
所述子钢坯叠放的数量为2～4块。
所述组对后的子钢坯四边点焊时，宽边焊2～3点，长边焊4～8点，焊点长度50～150mm。
所述组对后的子钢坯上焊接的圆管直径为20～30mm，长度为20～30mm。
所述气体保护焊采用氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气，焊接热输入12～22KJ/cm，道间温度控制在50～120℃。
所述钢管焊接固定的一端具有与子钢坯坡口相配合的斜面，该端插入子钢坯坡口内外部与子钢坯进行焊接固定。
所述钢坯烧钢温度1200～1250℃，总在炉时间大于7h，开轧温度1100～1200℃，总压下率大于95％，终轧温度为750℃～900℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)所述保护分离剂能够起到保护叠轧钢板在高温过程中不被氧化、并确保钢板在叠轧完成后易于分离的作用；特别适用于易氧化钢种钢板的叠轧；
2)采用本发明所述叠轧方法制造高镍钢宽薄板，轧制难度降低，轧制名义厚度为4～10mm规格宽薄板相当于轧制2～4倍厚度(≥8mm)规格的常规高镍钢板；轧制成功率高，无中间卡钢，轧制成功率可达95％以上；
3)采用本发明所述叠轧方法制造的高镍钢宽薄板，分离后的钢板不平度明显降低；保护分离剂作用效果好，钢板外形及表面质量良好，符合技术标准的要求；
4)采用本发明所述叠轧方法制造的高镍钢宽薄板，头尾强度波动小(在5～15MPa范围内)；钢板屈服强度ReH≥680MPa，抗拉强度Rm≥720MPa，﹣196℃Kv2≥100J，延伸率A≥18％，满足用户或技术协议的要求；
5)采用本发明所述叠轧方法轧制的高镍钢宽薄钢板，由于轧制难度降低，轧制成功率高，与直接轧制工艺相比较，成材率提高10％～15％，实现了高镍钢宽薄板的产业化，为企业降低了成本，创造了效益。
具体实施方式
本发明所述一种高镍钢宽薄板叠轧用保护分离剂，由重量百分比为10％～45％的保护分离剂粘合剂和重量百分比为55％～90％的保护分离剂粉剂混合而成，2种原料的重量百分比之和为100％；其中：
所述保护分离剂粘合剂由下列组份按重量百分比组成：二氧化硅5％～50％，离子水50％～95％，2种组分的重量百分比之和为100％；
所述保护分离剂粉剂由下列组份按重量百分比组成：纳米二氧化硅30％～70％，氮化硅15％～30％，二氧化锆10％～20％，硅酸铝5％～20％，各组分的重量百分比之和为100％。
一种高镍钢宽薄板叠轧方法，所述高镍钢宽薄板的化学成分按重量百分比计为：C≤0.10％，Si：0.10％～0.35％，Mn：0.30％～0.80％，Ni：8.50％～10.0％，S≤0.005％，P≤0.005％，Alt≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质；高镍钢宽薄板的宽度≥2m，4mm≤厚度≤10mm；
高镍钢宽薄板叠轧时的工艺路线为：选料—归方—切分—打坡口、铣边—清理—配制保护分离剂—喷涂保护分离剂—组对—预置气孔—焊接—喷涂高温抗氧化涂料—加热、轧制—分离—测厚；具体如下：
1)选料：选取高镍钢坯作为母钢坯，用母钢坯制作多块规格相同的子钢坯；
2)打坡口、铣边：子钢坯的周边采用机械加工或者先火焰加工后机械加工的方式加工坡口，形成坡口面的最后一道工序必须采用机械加工，以消除热影响区；
3)清理：将子钢坯的上表面、下表面分别进行喷丸处理，去除钢坯表面附着的氧化铁皮；清理子钢坯的坡口、端面，去除毛刺和附着的氧化物；
4)喷涂保护分离剂：在子钢坯的一侧表面上喷涂一层保护分离剂，目的是在高温轧制过程中保护钢板接触表面，避免产生氧化铁皮，并且使钢板在叠轧之后容易分离；保护分离剂具有延展性，能够避免其聚集在一起，压入相互接触的钢板表面；
5)组对：将多块子钢坯水平叠放在一起，保证相邻2块子钢坯之间均有保护分离剂；以机械加压方式将缝隙处压实，组合后的子钢坯四边以点焊方式固定；
6)预置气孔：在组对后子钢坯长边的中点、垂直于钢坯端面的对接缝处焊接钢管作为预置气孔，用于排出钢坯轧制过程中产生的气体，避免轧制过程中钢坯开裂，提高轧制成功率；
7)焊接：采用气体保护焊，平焊打底、横焊填充的焊接方式，保证钢坯经过高温加热、长时间烧钢、大压下轧制后不会开裂；
8)喷涂高温抗氧化涂料：在焊接后子钢坯的上、下表面分别喷涂高温抗氧化涂料；
9)加热、轧制：将喷涂高温抗氧化涂料后的子钢轧进行加热、轧制，轧制后钢板的名义厚度为8～20mm，宽度为2100～3500mm；
10)分离：将钢板切去两边，分离为名义厚度4～10mm的高镍钢宽薄钢板。
所述坡口面的宽度为30～50mm，角度为20°～45°。
所述保护分离剂的喷涂厚度为0.05～0.5mm。
所述子钢坯叠放的数量为2～4块。
所述组对后的子钢坯四边点焊时，宽边焊2～3点，长边焊4～8点，焊点长度50～150mm。
所述组对后的子钢坯上焊接的圆管直径为20～30mm，长度为20～30mm。
所述气体保护焊采用氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气，焊接热输入12～22KJ/cm，道间温度控制在50～120℃。
所述钢管焊接固定的一端具有与子钢坯坡口相配合的斜面，该端插入子钢坯坡口内外部与子钢坯进行焊接固定。
所述钢坯烧钢温度1200～1250℃，总在炉时间大于7h，开轧温度1100～1200℃，总压下率大于95％，终轧温度为750℃～900℃。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】以双层叠轧名义厚度为6mm的高镍钢宽薄板为例。
本实施例中，高镍钢的实际化学成分按重量百分比计为：C：0.06％，Si：0.20％，Mn：0.76％，Ni：8.9％，S：0.0005％，P：0.003％，Alt：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中，保护分离剂中2种原料的重量百分比为：保护分离剂粘合剂45％，保护分离剂粉剂55％。其中：保护分离剂粘合剂中，各组分的实际重量百分比为：二氧化硅30％，离子水70％。保护分离剂粉剂中，各组分的实际重量百分比为：纳米二氧化硅40％，氮化硅30％，二氧化锆10％，硅酸铝20％，各组分的实际重量百分比之和为100％。
本实施例中，高镍钢宽薄板的叠轧方法如下：
1)选取规格为120×1620×6400mm的高镍钢母钢坯，切四边，归方。切割成2块尺寸规格相等的子钢坯，每块子钢坯的尺寸为120(厚度)×1580(宽度)×3100mm(长度)。
2)打坡口，坡口面宽35mm，角度为45°，用砂轮磨去坡口毛边。
3)将保护分离剂粘合剂与保护分离剂粉剂按1：1的重量比例混合，高速搅拌，配制成保护分离剂。在2块子钢坯叠轧时相互接触的表面上分别喷涂0.3mm保护分离剂。
4)将2块子钢坯水平叠放在一起进行组对，以机械加压方式将有缝隙处压实，长边中点处预置直径30mm、长度20mm的钢管作为预置气孔。
5)采用平焊打底，横焊填充的焊接方式，手工焊接或自动焊接，保护气为80％Ar+20％CO2的混合气体，焊接热输入15KJ/cm，道间温度控制在100℃以下。
6)在焊接后的双层子钢坯的上、下表面分别喷涂高温抗氧化涂料；
7)双层子钢坯的烧钢温度1250℃，总在炉7小时。叠轧后钢板的名义厚度为12mm，宽度为3050mm，终轧温度850℃。
将叠轧后的钢板切两边，用真空吸盘吊车分离，获得2张名义厚度为6mm、宽度为2850mm的高镍钢宽薄板，高镍钢宽薄板的表面质量满足公差要求。
8)测厚：沿长度方向，在高镍钢宽薄板的头部、中部、尾部分别取三点测量钢板厚度，结果如表1所示。
表1 高镍钢宽薄板的测量厚度(mm)
| 头部 | 中部 | 尾部 |
| 6.38 | 6.47 | 6.38 |
| 6.51 | 6.52 | 6.51 |
| 6.39 | 6.37 | 6.42 |
【实施例2】以三层叠轧名义厚度为5mm的高镍钢宽薄板为例。
本实施例中，高镍钢的实际化学成分按重量百分比计为：C：0.048％，Si：0.22％，Mn：0.77％，Ni：9.5％，S：0.0007％，P：0.003％，Alt：0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例中，保护分离剂中2种原料的分重量百分比为：保护分离剂粘合剂40％，保护分离剂粉剂60％。其中，保护分离剂粘合剂中，各组分的实际重量百分比为：二氧化硅40％，离子水60％。保护分离剂粉剂中，各组分的实际重量百分比为：纳米二氧化硅45％，氮化硅30％，二氧化锆10％，硅酸铝15％，各组分的实际重量百分比之和为100％。
本实施例中，高镍钢宽薄板的叠轧方法如下：
1)选取规格为110×1700×8700mm的高镍钢母钢坯，切四边、归方，然后切割成3块尺寸规格相同的子钢坯，每块子钢坯的尺寸为110(厚度)×1670(宽度)×2700(长度)mm。
2)打坡口，坡口面宽40mm，角度为30°，用砂轮磨去坡口毛边。
3)将保护分离剂粘合剂与保护分离剂粉剂按3:2的重量比例混合，高速搅拌，配制成保护分离剂，在3块子钢坯在叠轧时相互接触的表面上分别喷涂0.3mm保护分离剂。
4)将3块子钢坯水平叠放在一起进行组对，以机械加压方式将有缝隙处压实，长边中点处焊接4个直径30mm、长度30mm的钢管，作为预置气孔。
5)采用平焊打底，横焊填充的焊接方式，手工焊接或自动焊接。保护气为80％Ar+20％CO2的混合气体，焊接热输入20KJ/cm，道间温度控制在100℃以下。
6)在焊接后的三层子钢坯的上、下表面分别喷涂高温抗氧化涂料；
7)三层子钢坯的烧钢温度1230℃，总在炉8小时。叠轧后钢板的名义厚度为16mm，宽度为3400mm，终轧温度830℃。
将叠轧后的钢板切两边，用真空吸盘吊车分离，获得3张名义厚度为5mm、宽度为3200mm的高镍钢宽薄板，高镍钢宽薄板的表面质量满足公差要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高镍钢宽薄板叠轧用保护分离剂，其特征在于，由重量百分比为10％～45％的保护分离剂粘合剂和重量百分比为55％～90％的保护分离剂粉剂混合而成，2种原料的重量百分比之和为100％；其中：
所述保护分离剂粘合剂由下列组份按重量百分比组成：二氧化硅5％～50％，离子水50％～95％，2种组分的重量百分比之和为100％；
所述保护分离剂粉剂由下列组份按重量百分比组成：纳米二氧化硅30％～70％，氮化硅15％～30％，二氧化锆10％～20％，硅酸铝5％～20％，各组分的重量百分比之和为100％。
2.一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述高镍钢宽薄板的化学成分按重量百分比计为：C≤0.10％，Si：0.10％～0.35％，Mn：0.30％～0.80％，Ni：8.50％～10.0％，S≤0.005％，P≤0.005％，Alt≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质；高镍钢宽薄板的宽度≥2m，4mm≤厚度≤10mm；
高镍钢宽薄板叠轧时的工艺路线为：选料—归方—切分—打坡口、铣边—清理—配制保护分离剂—喷涂保护分离剂—组对—预置气孔—焊接—喷涂高温抗氧化涂料—加热、轧制—分离—测厚；具体如下：
1)选料：选取高镍钢坯作为母钢坯，用母钢坯制作多块规格相同的子钢坯；
2)打坡口、铣边：子钢坯的周边采用机械加工或者先火焰加工后机械加工的方式加工坡口，形成坡口面的最后一道工序必须采用机械加工，以消除热影响区；
3)清理：将子钢坯的上表面、下表面分别进行喷丸处理，去除钢坯表面附着的氧化铁皮；清理子钢坯的坡口、端面，去除毛刺和附着的氧化物；
4)喷涂保护分离剂：在子钢坯的一侧表面上喷涂一层保护分离剂，目的是在高温轧制过程中保护钢板接触表面，避免产生氧化铁皮，并且使钢板在叠轧之后容易分离；保护分离剂具有延展性，能够避免其聚集在一起，压入相互接触的钢板表面；
5)组对：将多块子钢坯水平叠放在一起，保证相邻2块子钢坯之间均有保护分离剂；以机械加压方式将缝隙处压实，组合后的子钢坯四边以点焊方式固定；
6)预置气孔：在组对后子钢坯长边的中点、垂直于钢坯端面的对接缝处焊接钢管作为预置气孔，用于排出钢坯轧制过程中产生的气体，避免轧制过程中钢坯开裂，提高轧制成功率；
7)焊接：采用气体保护焊，平焊打底、横焊填充的焊接方式，保证钢坯经过高温加热、长时间烧钢、大压下轧制后不会开裂；
8)喷涂高温抗氧化涂料：在焊接后子钢坯的上、下表面分别喷涂高温抗氧化涂料；
9)加热、轧制：将喷涂高温抗氧化涂料后的子钢轧进行加热、轧制，轧制后钢板的名义厚度为8～20mm，宽度为2100～3500mm；
10)分离：将钢板切去两边，分离为名义厚度4～10mm的高镍钢宽薄钢板。
3.根据权利要求2所述的一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述坡口面的宽度为30～50mm，角度为20°～45°。
4.根据权利要求2所述的一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述保护分离剂的喷涂厚度为0.05～0.5mm。
5.根据权利要求2所述的一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述子钢坯叠放的数量为2～4块。
6.根据权利要求2所述的一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述组对后的子钢坯四边点焊时，宽边焊2～3点，长边焊4～8点，焊点长度50～150mm。
7.根据权利要求2所述的一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述组对后的子钢坯上焊接的圆管直径为20～30mm，长度为20～30mm。
8.根据权利要求2所述的一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述气体保护焊采用氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气，焊接热输入12～22KJ/cm，道间温度控制在50～120℃。
9.根据权利要求2所述的一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述钢管焊接固定的一端具有与子钢坯坡口相配合的斜面，该端插入子钢坯坡口内外部与子钢坯进行焊接固定。
10.根据权利要求2所述的一种高镍钢宽薄板叠轧方法，其特征在于，所述钢坯烧钢温度1200～1250℃，总在炉时间大于7h，开轧温度1100～1200℃，总压下率大于95％，终轧温度为750℃～900℃。
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