CN111530927B - 一种不锈钢复合板的轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种不锈钢复合板的轧制方法，所述轧制方法包括以下依次进行的工艺步骤：碳钢和不锈钢高温力学性能检测、化学成分修正和录入、选定控制模型、板坯加热、粗轧轧制、炉后除鳞、精轧轧制、精除鳞、精轧出口、层冷控制、卷取控制，所述不锈钢复合板板坯由从上至下的4层钢板组成，第一层和第四层均为75‑80mm厚度碳钢钢板，第二层和第三层均为12‑14mm厚度SUS304不锈钢钢板，经过轧制后成品厚度一般为6‑16mm；通过本发明提供的技术手段，在传统热连轧机组上顺利实现连续、大批量生产，且钢带具有良好的板形和表面质量的不锈钢复合板。

Description

一种不锈钢复合板的轧制方法
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，尤其涉及一种不锈钢复合板的轧制方法。
背景技术
不锈钢复合板是由基层材料如普通碳素钢或其他特殊材料与不锈钢覆层材料经各种生产工艺复合而成，其材质和厚度可以自由组合，广泛应用于石油、化工、盐业、水利电力等行业，不锈钢复合板作为一种资源节约型产品，可减少贵重金属的消耗，大幅度降低工程造价，实现低成本和高性能的完美结合，具有良好的经济效益，不锈钢复合板的生产工艺一般有爆炸复合工艺、热轧复合工艺、冷轧复合工艺，各种生产工艺的特点差异较大，热轧复合工艺一般使用中厚板轧机和传统热连轧机生产，传统热连轧机组生产由普通钢材与不锈钢材复合厚度在6～16的薄规格不锈钢复合板的生产效率高，成本低，节能环保。
公开号为CN 103521518B的中国专利文献介绍了一种SUS304+Q235B和SUS304+ST12的不锈钢复合板在热连轧机组上的轧制方法，轧制工艺设计未考虑304不锈钢高温力学性能的特点，对轧制负荷进行优化，且复合板中碳钢主要为一般强度的碳素结构钢，未涉及SUS304+Q355B类低合金钢不锈钢复合板轧制，不同成分碳钢应采取不同轧制工艺。
公开号CN 107661900 B的中国专利文献介绍了一种热连轧机组生产双面不锈钢复合板的制造方法，双面不锈钢复合板坯是通过上、下两面不锈钢板坯和作为中间层的普碳钢板坯采用复合轧制法预先制备成，在传统热连轧机组上进行轧制，也未介绍不锈钢复合板的轧制压下制度。
综上所述，现在迫切需要一种新型的关于Q355B和Q235B不同强度级别碳钢的不锈钢复合板制造工艺，以达到在传统热连轧机组上顺利实现连续、大批量生产不锈钢复合板的目的，且不锈钢复合板钢带具有良好的板形和表面质量。
发明内容
本发明实施例提供一种不锈钢复合板的轧制方法，通过本发明提供的技术手段，在传统热连轧机组上顺利实现连续、大批量生产，且钢带具有良好的板形和表面质量的不锈钢复合板。
为达到上述目的，本发明实施例提供了一种不锈钢复合板的轧制方法，所述轧制方法包括以下依次进行的工艺步骤：碳钢和不锈钢高温力学性能检测、化学成分修正和录入、选定控制模型、板坯加热、粗轧轧制、炉后除鳞、精轧轧制、精除鳞、精轧出口、层冷控制、卷取控制，所述不锈钢复合板板坯由从上至下的4层钢板组成，第一层和第四层均为75-80mm厚度碳钢钢板，第二层和第三层均为12-14mm厚度SUS304不锈钢钢板，经过轧制后成品厚度一般为6-16mm。
优选地，采用Gleeble1500热模拟试验机，分别进行碳钢和不锈钢的高温力学性能检测，得出不同钢质在1250℃、1200℃、1150℃、1000℃、950℃、900℃、850℃、800℃、750℃、700℃、650℃、600℃的力学性能，作为设计轧制工艺的重要参考。
优选地，所述化学成分修正和录入步骤中：根据来料中碳钢和不锈钢化学成分、高温力学性能以及所占厚度比例，对碳钢化学成分进行修正，当碳钢化学成分重量百分比为C:0.10-0.19wt％,Mn：0.60-1.10wt％，将Mn百分比增加修正值0.60，变为1.20-1.70wt％，将修正后的碳钢成分作为复合板坯化学成分录入控制系统，选定对应的控制模型
优选地，所述化学成分修正和录入步骤中：根据来料中碳钢的化学成分，对板坯化学成分进行修正，当板坯化学成分重量百分比为C:0.10-0.19wt％,Mn：1.10-1.70wt％，直接将Mn百分比修正为1.70％，将修正后的碳钢成分录入控制系统，选定对应的控制模型。
优选地，所述板坯加热步骤中：板坯的总加热时间控制在120-180min内，板坯入炉时炉门区域炉温在600℃以下，第一加热段炉内温度控制在1060-1160℃内，第二加热段炉内温度控制在1220-1320℃内，第三加热段炉内温度控制在1260-1320℃内，最后均热段炉内温度控制在1240-1300℃内。
优选地，所述粗轧轧制步骤中：当板坯厚度150-180mm，粗轧道次按5道控制，中间坯目标厚度按30mm设定，具体当板坯为Q235B标准成分时粗轧第一、二道次压下率30％-40％，当板坯为Q355B标准成分时粗轧第一、二道次压下率28％-35％。
优选地，所述炉后除鳞步骤中：在粗轧轧制时至少喷水第1-3道次，如温度偏高时增开喷水道次，确保末道次后板坯温度1060-1120℃。
优选地，所述精轧轧制步骤中：中间坯做切头、不切尾处理，切头长度控制在150-200mm范围内；在所述精轧出口步骤中：精轧出口时板坯温度920-940℃范围内。
优选地，所述层冷控制步骤中：层流冷却采取头部不冷，带头进入卷取机再开启层流冷却的方式进行控制；在所述卷取控制步骤中：卷取时板坯温度控制在630-670℃范围内，冷却模式为前段快冷，不冷长度控制在5m-10m。
优选地，所述不锈钢复合板由SUS304不锈钢与Q235B普碳钢组成时，板坯加热步骤中：预热段炉温为650℃，预热时间为25min，第一加热段温度为1112℃，第一加热段时间为28min，第二加热段温度为1268℃，第二加热段时间为30min，第三加热段温度为1279℃，第三加热段时间为29min，最后均加热段温度为1268℃，最后均加热段时间为45min；所述不锈钢复合板由SUS304不锈钢与Q355B低合金钢组成时，板坯加热步骤中：预热段炉温为660℃，预热时间为24min，第一加热段温度为1123℃，第一加热段时间为30min，第二加热段温度为1273℃，第二加热段时间为33min，第三加热段温度为1289℃，第三加热段时间为32min，最后均加热段温度为1262℃，最后均加热段时间为43min。
上述技术方案具有如下有益效果：通过本发明提供的技术手段，在传统热连轧机组上顺利实现连续、大批量生产，且钢带具有良好的板形和表面质量的不锈钢复合板。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一种不锈钢复合板的轧制原理示意图。
图2是本发明施例的高温力学性能检测原理示意图。
图3是本发明施例的SUS304+Q235B复合板成品，其中上层为SUS304，下层为Q235B。
图4是本发明施例的SUS304+Q355B复合板成品，其中上层为SUS304，下层为Q355B。
附图标号：1-第一层钢板，2-第二层钢板，3-第三层钢板，4-第四层钢板，5-隔离剂层，6-夹条，7-焊缝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，是本发明实施例一种不锈钢复合板的示意图。
本发明实施例提供了一种不锈钢复合板的轧制方法，所述轧制方法包括以下依次进行的工艺步骤：碳钢和不锈钢高温力学性能检测、化学成分修正和录入、选定控制模型、板坯加热、粗轧轧制、炉后除鳞、精轧轧制、精除鳞、精轧出口、层冷控制、卷取控制，所述不锈钢复合板在轧制时由从上至下的4层钢板组成，第一层和第四层为Q235B钢板，第二层和第三层均为SUS304不锈钢钢板，或者，第一层和第四层为Q355B钢板，第二层和第三层均为SUS304不锈钢钢板，其中第二层与第三层之间添加有隔离剂层5。板坯加热前，4层钢板中，第一层钢板1为Q235B钢板或Q355B钢板，第二层钢板2为SUS304不锈钢板通过与第一层钢板1焊接固定，所述第一层钢板1与第二层钢板2之间有焊缝7，第三层钢板3为SUS304不锈钢板，第四层钢板4为Q235B钢板或Q355B钢板通过焊接与第三层钢板3固定的，所述第二层钢板2与第三层钢板3之间添加有隔离剂层5，并且第二层钢板2与第三层钢板3之间通过焊接固定，所述第二层钢板2与第三层钢板3之间有焊缝7，其中，在第二层钢板2与第三层钢板3的侧面设置有夹条6，所述夹条6位于第一层钢板1和第四层钢板4之间。
采用Gleeble1500热模拟试验机，分别进行碳钢和不锈钢的高温力学性能检测，如图2所示，得出不同钢质在1250-600℃的力学性能，见表2，作为设计轧制工艺的参考，经过检测发现不同SUS304在1000-600℃温度区间，随着温度的降低，抗拉强度大幅提升，虽然因此需要采用“高温快轧”的整体轧制温度设计思路，以降低轧机负荷，另外，复合板坯中SUS304不锈钢占比虽然仅为14-15％，但其在1000-600℃的高温力学性能分别比Q235B高40％以上，比Q355B高29％以上，因此需要在Q235B和Q355B成分的基础上进行成分修正，并选定强度更高一级钢种的控制模型，通过以上修正对碳钢Mn含量增加一定的修正值，见表1，以补偿SUS304与碳钢的强度差值。
表1化学成分
牌号 C Si Mn P S AL Cu Ni Cr N 备注
Q235B 0.15 0.18 0.85 0.015 0.004 0.033 0.001 0.001 普碳钢
Q355B 0.17 0.32 1.51 0.014 0.006 低合金碳钢
SUS304 0.038 0.35 1.25 0.035 0.002 8.08 18.13 0.044 不锈钢
表2高温力学性能
Figure BDA0002484064050000041
Figure BDA0002484064050000051
进一步地，所述化学成分修正和录入步骤中：根据来料中碳钢的化学成分，对板坯化学成分进行修正，当板坯化学成分重量百分比为C:0.10-0.19wt％,Mn：0.60-1.10wt％，将Mn百分比增加修正值0.60，变为1.20-1.70wt％，设定为内部牌号FH304-1R，将修正后的碳钢成分录入控制系统，选定Q355B控制模型，其他元素的化学成分重量百分比见表3。
进一步地，所述化学成分修正和录入步骤中：根据来料中碳钢的化学成分，对板坯化学成分进行修正，当板坯化学成分重量百分比为C:0.10-0.19wt％,Mn：1.10-1.70wt％，直接将Mn百分比修正为1.70％，设定为内部牌号FH304-2R，将修正后的碳钢成分录入控制系统，选定Q390B控制模型，其他元素的化学成分重量百分比见表3。
表3碳钢化学成分％
Figure BDA0002484064050000052
进一步地，所述板坯加热步骤中：板坯的总加热时间控制在120-180min内，板坯入炉时炉门区域炉温在600℃以下，第一加热段炉内温度控制在1060-1160℃内，第二加热段炉内温度控制在1220-1320℃内，第三加热段炉内温度控制在1260-1320℃内，最后均热段炉内温度控制在1240-1300℃内，当炉内加热总时间超过180分钟则按照热轧厂现行降温制度人工降温，并且上、下表面加热温差≤30℃。
剪前侧导板、精轧机前侧导轮、精轧侧导板等参与带钢导向与夹持的设备开口度增加100mm-200mm偏移量，精轧出口温度920℃-940℃，实现精轧阶段高温轧制，以防止SUS304因为温度降低后强度大幅提升，增加轧机负荷。
进一步地，所述精轧出口步进一步地，所述粗轧轧制步骤中：当板坯厚度150-180mm，粗轧道次按5道控制，中间坯目标厚度按30mm设定，实际坯厚会在设定目标坯厚基础上厚2mm左右，具体当板坯为Q235B标准成分时粗轧第一、二道次压下率30％-40％，当板坯为Q355B标准成分时粗轧第一、二道次压下率28％-35％。
进一步地，所述炉后除鳞步骤中：在粗轧轧制时至少喷水第1-3道次，如温度偏高可增开喷水道次，确保末道次后板坯温度1060-1120℃，由于粗轧全程不控宽，立辊只起导向作用，轧制复合板前需在系统设定的立辊开口度基础上人工修改偏移量，确保粗轧自由宽展轧制。
进一步地，所述精轧轧制步骤中：中间坯做切头、不切尾处理，切头长度控制在150-200mm范围内，精轧机F1咬钢后全程开启精除鳞防止出现翘头风险。由于粗轧全程不控宽，为避免来料宽度失真造成侧导板夹死，轧制复合板计划时需将热卷箱区域(热卷箱前侧导板、保温罩侧导板)、飞剪区域(精轧出口时板坯温度920-940℃范围内。
进一步地，所述层冷控制步骤中：层流冷却采取头部不冷，带头进入卷取机再开启层流冷却的方式进行控制。
进一步地，所述卷取控制步骤中：卷取时板坯温度控制在630-670℃范围内，冷却模式为前段快冷，不冷长度控制在5m-10m。
进一步地，所述不锈钢复合板由SUS304不锈钢与Q235B普碳钢组成时，板坯加热步骤中：预热段炉温为650℃，预热时间为25min，第一加热段温度为1112℃，第一加热段时间为28min，第二加热段温度为1268℃，第二加热段时间为30min，第三加热段温度为1279℃，第三加热段时间为29min，最后均加热段温度为1268℃，最后均加热段时间为45min。
进一步地，所述不锈钢复合板由SUS304不锈钢与Q355B低合金钢组成时，板坯加热步骤中：预热段炉温为660℃，预热时间为24min，第一加热段温度为1123℃，第一加热段时间为30min，第二加热段温度为1273℃，第二加热段时间为33min，第三加热段温度为1289℃，第三加热段时间为32min，最后均加热段温度为1262℃，最后均加热段时间为43min。
本发明具体涉及SUS304+Q235B(第一层和第四层为Q235B钢板，第二层和第三层均为SUS304不锈钢钢板)和SUS304+Q355B(第一层和第四层为Q355B钢板，第二层和第三层均为SUS304不锈钢钢板)两种不同强度级别不锈钢复合板坯在热连轧生产线上的轧制方法，包括：
根据来料中碳钢的化学成分，对板坯化学成分进行修正：
例如对碳钢C:0.10％-0.19％,Mn：0.60％-1.10％，Mn增加修正值0.60％，变为1.20％～1.70％，设定为内部牌号FH304-1R，将修正后的碳钢成分录入控制系统，选定Q355B控制模型；
对碳钢C:0.10％-0.19％,Mn：1.10％-1.70％，直接修正为1.70％，设定为内部牌号FH304-2R，将修正后的碳钢成分录入控制系统，选定Q390B控制模型进行轧制。
不锈钢复合板坯加热工艺：一加目标炉温1060℃-1160℃，二加热段加热温度1220℃-1320℃，三加热段加热温度为1260℃-1320℃，均热段加热温度为1240℃-1300℃，1加～均热在炉时间控制在120min～180min，如在火(一加-均热)，上、下表面加热温差≤30℃。
粗轧轧制工艺：板坯厚度150mm-180mm时，粗轧道次全部按5道控制，中间坯目标厚度按30mm设定，实际坯厚会在设定目标坯厚基础上厚2mm左右，碳钢为Q235B时粗轧第一、二道次压下率30％-40％，碳钢为Q355B时粗轧第一、二道次压下率28％-35％。炉后除鳞，粗轧至少喷第1、3道次，如温度偏高可增开喷水道次，确保末道次温度1050℃-1110℃。
精轧轧制工艺：F1咬钢后全程开启精除鳞，由于粗轧全程不控宽，为避免来料宽度失真造成侧导板夹死，轧制复合板计划时需将热卷箱区域(热卷箱前侧导板、保温罩侧导板)、飞剪区域(飞剪前侧导板)、精轧机前侧导轮、精轧侧导板等参与带钢导向与夹持的设备开口度增加100mm-200mm偏移量，精轧出口温度920℃-940℃。
层冷、卷取控制工艺：层流冷却采取头部不冷(带头进入卷取机再开启层流冷却)的方式进行控制，卷取侧导板投用压力环控制模式，卷取温度630℃-670℃，冷却模式为前段快冷。
基于本发明提供的一种不锈钢复合板的轧制方法，其具体实施例如下：
来料包括两块12mm的SUS304和两块75mm的碳钢，所述碳钢分别为Q235B或Q355B，其成分分别见表4和表5，分别按表3的方法进行成分修正，并录入MES系统，分别对应选取Q355B和Q390B轧制模型，其中，Q235B对应Q355B轧制模型，Q355B对应Q390B轧制模型。
表4
序号 牌号 C Si Mn P S AL Cu Ni Cr N 备注
1 Q235B 0.15 0.18 0.85 0.015 0.004 0.033 0.001 0.001 普碳钢
2 SUS304 0.038 0.35 1.25 0.035 0.002 8.08 18.13 0.044 不锈钢
表5
序号 牌号 C Si Mn P S AL Cu Ni Cr N 备注
1 Q355B 0.17 0.32 1.51 0.014 0.006 低合金碳钢
2 SUS304 0.038 0.33 1.25 0.026 0.003 8.03 18.08 不锈钢
不锈钢复合板坯加热工艺按下列表6执行：
表6
Figure BDA0002484064050000081
轧制工艺步骤中：将SUS304不锈钢+Q235B普碳钢上下重叠放置，对于SUS304不锈钢+Q235B普碳钢粗轧5道次，前两道次压下率为32％和39％,粗轧出口平均温度1083℃，精轧出口平均温度935℃，成品轧制厚度为12mm，采用前段快冷，卷取平均温度651℃；将SUS304不锈钢+Q355B低合金碳钢上下重叠放置，对于SUS304不锈钢+Q355B低合金碳钢粗轧5道次,前两道次压下率为29％和34％，精轧出口平均温度932℃，成品轧制厚度为12mm，采用前段快冷，卷取平均温度647℃。
不锈钢复合板分离情况：成品为12mm的复合板，由从上至下的4层钢板组成，第一层和第四层均为5mm左右的碳钢钢板，第二层和第三层为1mm左右的SUS304不锈钢钢板，再经过机械方式一分为二，形成两块厚度约为6mm的复合板，该6mm左右的复合板由一层不锈钢和一层碳钢组成，碳钢和不锈钢能够完整结合，不锈钢层厚度达到0.90mm以上，具备良好的防锈层，分离后的钢板厚度后的尺寸见表7，复合板成品的力学性能见表8，分别达到Q235B和Q355B的力学性能，金相组织见附图图3和图4。
表7复合板分离后尺寸
Figure BDA0002484064050000082
表8复合板力学性能
牌号 厚度mm 屈服强度MPa 抗拉强度MPa 延伸率％
SUS304+Q235B 12.10 327 479 28
SUS304+Q355B 12.17 410 530 23
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种不锈钢复合板的轧制方法，其特征在于，所述轧制方法包括以下依次进行的工艺步骤：碳钢和不锈钢高温力学性能检测、化学成分修正和录入、选定控制模型、板坯加热、粗轧轧制、炉后除鳞、精轧轧制、精除鳞、精轧出口、层冷控制、卷取控制，所述不锈钢复合板板坯由从上至下的4层钢板组成，第一层和第四层均为75-80mm厚度碳钢钢板，第二层和第三层均为12-14mm厚度SUS304不锈钢钢板，经过轧制后成品厚度为6-16mm,
采用Gleeble1500热模拟试验机，分别进行碳钢和不锈钢的高温力学性能检测，得出不同钢质在1250℃、1200℃、1150℃、1000℃、950℃、900℃、850℃、800℃、750℃、700℃、650℃、600℃的力学性能，作为设计轧制工艺的重要参考；
所述化学成分修正和录入步骤中：根据来料中碳钢和不锈钢化学成分、高温力学性能以及所占厚度比例，对碳钢化学成分进行修正，当碳钢化学成分重量百分比为C:0.10-0.19wt％,Mn：0.60-1.10wt％，将Mn百分比增加修正值0.60，变为1.20-1.70wt％，将修正后的碳钢成分作为复合板坯化学成分录入控制系统，选定Q355B控制模型；
所述板坯加热步骤中：板坯的总加热时间控制在120-180min内，板坯入炉时炉门区域炉温在600℃以下，第一加热段炉内温度控制在1060-1160℃内，第二加热段炉内温度控制在1220-1320℃内，第三加热段炉内温度控制在1260-1320℃内，最后均热段炉内温度控制在1240-1300℃内。
2.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，所述粗轧轧制步骤中：当板坯厚度150-180mm，粗轧道次按5道控制，中间坯目标厚度按30mm设定，具体当板坯为Q235B标准成分时粗轧第一、二道次压下率30％-40％，当板坯为Q355B标准成分时粗轧第一、二道次压下率28％-35％。
3.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，所述炉后除鳞步骤中：在粗轧轧制时至少喷水第1-3道次，如温度偏高时增开喷水道次，确保末道次后板坯温度1060-1120℃。
4.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，所述精轧轧制步骤中：中间坯做切头、不切尾处理，切头长度控制在150-200mm范围内；在所述精轧出口步骤中：精轧出口时板坯温度920-940℃范围内。
5.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，所述层冷控制步骤中：层流冷却采取头部不冷，带头进入卷取机再开启层流冷却的方式进行控制；在所述卷取控制步骤中：卷取时板坯温度控制在630-670℃范围内，冷却模式为前段快冷，不冷长度控制在5m-10m。
6.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，所述不锈钢复合板由SUS304不锈钢与Q235B普碳钢组成时，板坯加热步骤中：预热段炉温为650℃，预热时间为25min，第一加热段温度为1112℃，第一加热段时间为28min，第二加热段温度为1268℃，第二加热段时间为30min，第三加热段温度为1279℃，第三加热段时间为29min，最后均加热段温度为1268℃，最后均加热段时间为45min；所述不锈钢复合板由SUS304不锈钢与Q355B低合金钢组成时，板坯加热步骤中：预热段炉温为660℃，预热时间为24min，第一加热段温度为1123℃，第一加热段时间为30min，第二加热段温度为1273℃，第二加热段时间为33min，第三加热段温度为1289℃，第三加热段时间为32min，最后均加热段温度为1262℃，最后均加热段时间为43min。
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