CN112248609B - 一种多层叠轧金属复合钢板制造方法 - Google Patents

一种多层叠轧金属复合钢板制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，包括以下步骤：步骤一，选坯；步骤二，抛光；步骤三，倒角；步骤四，清洗；步骤五，叠压；步骤六，焊接；步骤七，轧制；步骤八，质检；步骤九，包装；该发明用低速高温大压下轧制方式对组坯进行两次轧制，优化了复合钢板的终轧工艺，从而避免了碳素结构钢及低合金钢轧制后复合钢板极易出现大量混晶组织的问题，既提高了复合钢板的低温塑性，又省去了正火处理流程，降低了复合钢板的加工难度，有利于复合钢板的大批量生产，采用叠压和焊接的组坯方式，能通过一块板坯轧制多张不同规格的复合钢板，成品率高，提高了复合钢板的生产效率，减少了复合钢板的制造成本。

Description

一种多层叠轧金属复合钢板制造方法
技术领域
本发明涉及钢材生产技术领域，具体为一种多层叠轧金属复合钢板制造方法。
背景技术
复合钢板就是指单一或多种钢材以上的钢材通过爆炸、轧制或爆炸轧制等工艺复合而成的钢板。复合钢板的种类很多，按其组合类型可分为两大类，即金属复合钢板和非金属复合钢板。金属复合钢板是在钢板表面复合其他金属覆层，如不锈钢复合钢板、钛复合钢板、铜复合钢板和铝复合钢板等。非金属复合钢板是基层钢板和减振性能优异的粘弹性树脂复合而成的，如轻量化复合钢板和减振复合钢板。不锈钢复合钢板和钛复合钢板用于制作各种贮槽、压力容器、海水淡化设备等，作为稀贵金属钛和不锈钢的代用品在化工、原子能、海洋开发等要求耐腐蚀的领域得到了广泛的应用。不锈钢复合钢板是采用爆炸、轧制或爆炸轧制等工艺，将不锈钢板与普通钢板，如碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢等，复合而成的钢板。它同时具有两种不同钢种的特性，既有不锈钢的耐蚀性，又有普通钢价格低廉、刚度好等优点。
目前，工业化生产不锈钢复合钢板的方法主要集中在爆炸复合法和轧制复合法两大类，爆炸复合法与轧制复合法相比，在生产效率、生产周期、产品规格、安全隐患等多方面均有劣势，而轧制复合法目前主要以热轧为主，单一板坯一般生产2张相同厚度规格的复合板，成品率低、生产成本高。
如对比文件公开号CN106808785A，一种轧制厚规格复合钢板的生产方法，终轧温度控制在900～950℃，轧后钢板进行正火处理，单一板坯可轧制两块复合钢板。该专利中终轧温度在900～950℃，碳素结构钢及低合金钢轧后钢板极易出现大量混晶组织，造成钢板强韧性偏低，低温塑性差，需要通过正火进行弥补，不可避免的提高了复合钢板的加工难度，不利于复合钢板的大批量生产。
同时，传统的复合钢板轧制方法还存在以下问题：其一，单一板坯一般生产两张相同厚度规格的复合板，难以通过一块板坯轧制多张不同规格的复合板，成品率和生产效率低，制造成本高，工艺落后，无法满足多层复合钢板的市场需求；其二，轧制前对板坯的清理力度不足，无法彻底清除运输、贮存和加工过程中板坯表面经常附着的油性污垢，影响了板坯的轧制精度，降低了复合钢板的质量。
因此，设计一种多层叠轧金属复合钢板制造方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，包括以下步骤：步骤一，选坯；步骤二，抛光；步骤三，倒角；步骤四，清洗；步骤五，叠压；步骤六，焊接；步骤七，轧制；步骤八，质检；步骤九，包装；
其中在上述步骤一中，根据产品要求确定覆材板坯和基材板坯的尺寸设置，并根据预定的结构设计选定上下各层的板坯，板坯设计规范公式为H＝(h1+h2+…hn)+(△h1+△h2…△hn)，其中H为复合钢坯目标厚度，h为覆材板坯厚度，△h为基材板坯厚度，h1＝hn、h2＝h(n-1)，△h1＝△hn、△h2＝△h(n-1)，h∶△h＝10～50％，n＝2、4、6，对应H的上限分别为350mm、300mm和200mm；
其中在上述步骤二中，将步骤一中备好的覆材板坯和基材板坯放置到打磨抛光机上，通过机械加工方式去除其表面氧化层，露出金属光泽；
其中在上述步骤三中，将步骤二中抛光好的最上层基材板坯放置到加工机床上，倒角下部边，再将步骤二中抛光好的最下层基材板坯放置到加工机床上，倒角上部边，接着将步骤二中抛光好的中层基材板坯放置到加工机床上，倒角上部边和下部边；
其中在上述步骤四中，将步骤三中倒角好的基材板坯和步骤二中抛光好的覆材板坯放入超声波清洗机中，并加入适量的清洗液，利用超声波振荡彻底清除运输、贮存、加工过程中基材板坯和覆材板坯表面附着的油性污垢，取出后风干；
其中在上述步骤五中，将步骤四中清洗好的各层基材板坯和各层覆材板坯，按照预定的层数结构依次叠放到液压机上，加压固定后制得钢板初坯；
其中在上述步骤六中，采用埋弧焊方式对步骤五中制好的钢板初坯进行焊接，并在各层基材板坯和覆材板坯的结合处分别放置直径为6～10mm的钢管段，再用真空泵将钢管段抽真空至0.01～0.1Pa，接着将钢管段加热至700～800℃，用压力钳封口并焊接封堵，再用肥皂水对焊缝进行气密性检测，检测合格后制得钢板组坯；
其中在上述步骤七中，将步骤六中处理好的钢板组坯放入加热炉中进行加热，出炉后再进行高压水除鳞，接着放置到轧钢机上，采用低速高温大压下轧制方式，依次进行第一阶段轧制和第二阶段轧制，制得复合钢板半成品，第一阶段轧制的首道次压下率为20～30％或压下量为35～48mm，轧制速度1.5～2.5m/s，其余道次压下率15～19％，轧至1.5～2.0倍成品厚度，且最小厚度为70～76mm，开轧温度为1050～1150℃，终轧温度为1000～1050℃，累计压下率为60～67％，第二阶段轧制的单道次压下率为10～17％，末三道次压下率呈递减趋势，终轧温度为830～870℃，累计压下率为70～82％；
其中在上述步骤八中，将步骤七中制好的复合钢板半成品放置到质检台上，根据GB/T8165及GB/T6396中的相关规定进行取样检验，先对复合钢板样品进行拆分，并进行超声波探伤，检测复合钢板样品的结合率，再用其他仪器对结合率为98.0～99.95％的复合钢板样品批次进行各项性能指标的检测，剔除不合格品批次，取合格品批次为复合钢板成品；
其中在上述步骤九中，对步骤八中取好的复合钢板成品进行冷矫或压平，控制复合钢板成品不平度为0～6mm/m，并按照订单要求进行精整包装。
根据上述技术方案，所述步骤一中，覆材板坯选用不锈钢材质，基材板坯选用碳素结构钢或低合金钢材质。
根据上述技术方案，所述步骤三中，加工机床的倒角角度为45°，倒角深度为8～20mm。
根据上述技术方案，所述步骤四中，超声波清洗机的操作频率为6～15kHz，清洗时间为30～60min。
根据上述技术方案，所述步骤四中，清洗液由水、氢氧化钠、硝酸和三乙醇胺混合制备而成，且水、氢氧化钠、硝酸和三乙醇胺的重量比为95∶1∶2∶2。
根据上述技术方案，所述步骤五中，预定的层数结构有三种，第一种按照基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯和基材板坯的顺序依次叠成一个8层的初坯，最大组坯厚度320～350mm；第二种按照基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯和基材板坯的顺序依次叠成一个12层的初坯，最大组坯厚度为260～300mm；第三种按照基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯和基材板坯的顺序依次叠成一个16层的初坯，最大组坯厚度150～200mm。
根据上述技术方案，所述步骤七中，加热采用四段加热方式，一段加热温度为500～900℃，二段加热温度为900～100℃，三段加热温度为1100℃～1250℃，均热段温度为1170～1220℃，炉温偏差为-25～25℃，均热段停留时间为30～60min，总在炉时间H＝1.0～1.3t，单位为mm，其中t为钢板组坯厚度。
根据上述技术方案，所述步骤九中，复合钢板成品的剪切强度为240～280Mpa，-40℃环境下AKV2为31～42J。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该多层叠轧金属复合钢板制造方法，用低速高温大压下轧制方式对组坯进行两次轧制，优化了复合钢板的终轧工艺，从而避免了碳素结构钢及低合金钢轧制后复合钢板极易出现大量混晶组织的问题，既提高了复合钢板的低温塑性，又省去了正火处理流程，降低了复合钢板的加工难度，有利于复合钢板的大批量生产；采用叠压和焊接的组坯方式，解决了传统复合钢板轧制方法难以通过一块板坯轧制多张不同规格复合钢板的问题，提高了复合钢板的生产效率，减少了复合钢板的制造成本，成品率高，满足了多层复合钢板的市场需求；用水、氢氧化钠、硝酸和三乙醇胺混合制备而成的清洗液对板坯进行超声波清洗，从而彻底清除了运输、贮存和加工过程中板坯表面附着的油性污垢，确保了板坯的轧制精度，提高了复合钢板的质量。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的方法流程图。
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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，包括以下步骤：步骤一，选坯；步骤二，抛光；步骤三，倒角；步骤四，清洗；步骤五，叠压；步骤六，焊接；步骤七，轧制；步骤八，质检；步骤九，包装；
其中在上述步骤一中，根据产品要求确定覆材板坯和基材板坯的尺寸设置，覆材板坯选用不锈钢材质，基材板坯选用碳素结构钢或低合金钢材质，并根据预定的结构设计选定上下各层的板坯，板坯设计规范公式为H＝(h1+h2+…hn)+(△h1+△h2…△hn)，其中H为复合钢坯目标厚度，h为覆材板坯厚度，△h为基材板坯厚度，h1＝hn、h2＝h(n-1)，△h1＝△hn、△h2＝△h(n-1)，h∶△h＝10～50％，n＝2、4、6，对应H的上限分别为350mm、300mm和200mm；
其中在上述步骤二中，将步骤一中备好的覆材板坯和基材板坯放置到打磨抛光机上，通过机械加工方式去除其表面氧化层，露出金属光泽；
其中在上述步骤三中，将步骤二中抛光好的最上层基材板坯放置到加工机床上，倒角下部边，再将步骤二中抛光好的最下层基材板坯放置到加工机床上，倒角上部边，接着将步骤二中抛光好的中层基材板坯放置到加工机床上，倒角上部边和下部边，加工机床的倒角角度为45°，倒角深度为8～20mm；
其中在上述步骤四中，将步骤三中倒角好的基材板坯和步骤二中抛光好的覆材板坯放入超声波清洗机中，并加入适量的清洗液，清洗液由水、氢氧化钠、硝酸和三乙醇胺混合制备而成，且水、氢氧化钠、硝酸和三乙醇胺的重量比为95∶1∶2∶2，利用超声波振荡彻底清除运输、贮存、加工过程中基材板坯和覆材板坯表面附着的油性污垢，超声波清洗机的操作频率为6～15kHz，清洗时间为30～60min，取出后风干；
其中在上述步骤五中，将步骤四中清洗好的各层基材板坯和各层覆材板坯，按照预定的层数结构依次叠放到液压机上，预定的层数结构有三种，第一种按照基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯和基材板坯的顺序依次叠成一个8层的初坯，最大组坯厚度320～350mm；第二种按照基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯和基材板坯的顺序依次叠成一个12层的初坯，最大组坯厚度为260～300mm；第三种按照基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯、基材板坯、高温隔离剂、基材板坯、覆材板坯、高温隔离剂、覆材板坯和基材板坯的顺序依次叠成一个16层的初坯，最大组坯厚度150～200mm，加压固定后制得钢板初坯；
其中在上述步骤六中，采用埋弧焊方式对步骤五中制好的钢板初坯进行焊接，并在各层基材板坯和覆材板坯的结合处分别放置直径为6～10mm的钢管段，再用真空泵将钢管段抽真空至0.01～0.1Pa，接着将钢管段加热至700～800℃，用压力钳封口并焊接封堵，再用肥皂水对焊缝进行气密性检测，检测合格后制得钢板组坯；
其中在上述步骤七中，将步骤六中处理好的钢板组坯放入加热炉中进行加热，加热采用四段加热方式，一段加热温度为500～900℃，二段加热温度为900～100℃，三段加热温度为1100℃～1250℃，均热段温度为1170～1220℃，炉温偏差为-25～25℃，均热段停留时间为30～60min，总在炉时间H＝1.0～1.3t，单位为mm，其中t为钢板组坯厚度，出炉后再进行高压水除鳞，接着放置到轧钢机上，采用低速高温大压下轧制方式，依次进行第一阶段轧制和第二阶段轧制，第一阶段轧制的首道次压下率为20～30％或压下量为35～48mm，轧制速度1.5～2.5m/s，其余道次压下率15～19％，轧至1.5～2.0倍成品厚度，且最小厚度为70～76mm，开轧温度为1050～1150℃，终轧温度为1000～1050℃，累计压下率为60～67％，第二阶段轧制的单道次压下率为10～17％，末三道次压下率呈递减趋势，终轧温度为830～870℃，累计压下率为70～82％，制得复合钢板半成品；
其中在上述步骤八中，将步骤七中制好的复合钢板半成品放置到质检台上，根据GB/T8165及GB/T6396中的相关规定进行取样检验，先对复合钢板样品进行拆分，并进行超声波探伤，检测复合钢板样品的结合率，再用其他仪器对结合率为98.0～99.95％的复合钢板样品批次进行各项性能指标的检测，剔除不合格品批次，取合格品批次为复合钢板成品；
其中在上述步骤九中，对步骤八中取好的复合钢板成品进行冷矫或压平，控制复合钢板成品不平度为0～6mm/m，且复合钢板成品的剪切强度为240～280Mpa，-40℃环境下AKV2为31～42J，并按照订单要求进行精整包装。
基于上述，本发明的优点在于，本发明采用低速高温大压下轧制方式对组坯进行两次轧制，优化了复合钢板的终轧工艺，从而避免了碳素结构钢及低合金钢轧制后复合钢板极易出现大量混晶组织的问题，既提高了复合钢板的低温塑性，又省去了正火处理流程，降低了复合钢板的加工难度，有利于复合钢板的大批量生产；用由水、氢氧化钠、硝酸和三乙醇胺混合制备而成的清洗液对板坯进行超声波清洗，从而彻底清除了运输、贮存和加工过程中板坯表面附着的油性污垢，确保了板坯的轧制精度，提高了复合钢板的质量；采用叠压和焊接的组坯方式，解决了传统复合钢板轧制方法难以通过一块板坯轧制多张不同规格复合钢板的问题，提高了复合钢板的生产效率，减少了复合钢板的制造成本，成品率高，满足了多层复合钢板的市场需求。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，包括以下步骤：步骤一，选坯；步骤二，抛光；步骤三，倒角；步骤四，清洗；步骤五，叠压；步骤六，焊接；步骤七，轧制；步骤八，质检；步骤九，包装；其特征在于：
其中在上述步骤一中，根据产品要求确定覆材板坯和基材板坯的尺寸设置，并根据预定的结构设计选定，上下各层的板坯，覆材板坯选用不锈钢材质，基材板坯选用碳素结构钢或低合金钢材质，板坯设计规范公式为H＝(h1+h2+…hn)+(△h1+△h2…△hn)，其中H为复合钢坯目标厚度，h为覆材板坯厚度，△h为基材板坯厚度，h1＝hn、h2＝h(n-1)，△h1＝△hn、△h2＝△h(n-1)，h∶△h＝(10～50)％，n＝2、4、6，对应H的上限分别为200mm、300mm和350mm；
其中在上述步骤二中，将步骤一中备好的覆材板坯和基材板坯放置到打磨抛光机上，通过机械加工方式去除其表面氧化层，露出金属光泽；
其中在上述步骤三中，将步骤二中抛光好的最上层基材板坯放置到加工机床上，倒角下部边，再将步骤二中抛光好的最下层基材板坯放置到加工机床上，倒角上部边，接着将步骤二中抛光好的中层基材板坯放置到加工机床上，倒角上部边和下部边；
其中在上述步骤四中，将步骤三中倒角好的基材板坯和步骤二中抛光好的覆材板坯放入超声波清洗机中，并加入适量的清洗液，利用超声波振荡彻底清除运输、贮存、加工过程中基材板坯和覆材板坯表面附着的油性污垢，取出后风干；
其中在上述步骤五中，将步骤四中清洗好的各层基材板坯和各层覆材板坯，按照预定的层数结构依次叠放到液压机上，加压固定后制得钢板初坯；
其中在上述步骤六中，采用埋弧焊方式对步骤五中制好的钢板初坯进行焊接，并在各层基材板坯和覆材板坯的结合处分别放置直径为6～10mm的钢管段，再用真空泵将钢管段抽真空至0.01～0.1Pa，接着将钢管段加热至700～800℃，用压力钳封口并焊接封堵，再用肥皂水对焊缝进行气密性检测，检测合格后制得钢板组坯；
其中在上述步骤七中，将步骤六中处理好的钢板组坯放入加热炉中进行加热，出炉后再进行高压水除鳞，接着放置到轧钢机上，采用低速高温大压下轧制方式，依次进行第一阶段轧制和第二阶段轧制，制得复合钢板半成品，第一阶段轧制的首道次压下率为20～30％或压下量为35～48mm，轧制速度1.5～2.5m/s，其余道次压下率15～19％，轧至1.5～2.0倍成品厚度，且厚度范围在70～76mm之间，开轧温度为1050～1150℃，终轧温度为1000～1050℃，累计压下率为60～67％，第二阶段轧制的单道次压下率为10～17％，末三道次压下率呈递减趋势，终轧温度为830～870℃，累计压下率为70～82％；
其中在上述步骤八中，将步骤七中制好的复合钢板半成品放置到质检台上，根据GB/T8165及GB/T6396中的相关规定进行取样检验，先对复合钢板样品进行拆分，并进行超声波探伤，检测复合钢板样品的结合率，再用其他仪器对结合率为98.0～99.95％的复合钢板样品批次进行各项性能指标的检测，剔除不合格品批次，取合格品批次为复合钢板成品；
其中在上述步骤九中，对步骤八中取好的复合钢板成品进行冷矫或压平，控制复合钢板成品不平度为0～6mm/m，并按照订单要求进行精整包装。
2.根据权利要求1所述的一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，其特征在于：所述步骤三中，加工机床的倒角角度为45°，倒角深度为8～20mm。
3.根据权利要求1所述的一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，其特征在于：所述步骤四中，超声波清洗机的操作频率为6～15kHz，清洗时间为30～60min。
4.根据权利要求1所述的一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，其特征在于：所述步骤四中，清洗液由水、氢氧化钠、硝酸和三乙醇胺混合制备而成，且水、氢氧化钠、硝酸和三乙醇胺的重量比为95∶1∶2∶2。
5.根据权利要求1所述的一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，其特征在于：所述步骤七中，加热采用四段加热方式，一段加热温度为500～900℃，二段加热温度为900～100℃，三段加热温度为1100℃～1250℃，均热段温度为1170～1220℃，炉温偏差为-25～25℃，均热段停留时间为30～60min，总在炉时间H＝1.0～1.3t，其中t为钢板组坯厚度，单位为mm。
6.根据权利要求1所述的一种多层叠轧金属复合钢板制造方法，其特征在于：所述步骤九中，复合钢板成品的剪切强度为240～280Mpa，-40℃环境下AKV2为31～42J。
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