专利名称：一种钢板的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种钢板的制备方法，属于金属板材制备技术领域。
背景技术：
截至目前，钢板的批量大生产制造主要通过传统的热轧和冷轧两种工艺方式实现。传统的热轧工艺流程简要为连铸+铸坯再加热保温+粗轧+精轧+冷却(或+卷取)。首先通过电炉或转炉冶炼、连铸得到铸坯；铸坯经再加热并保温后，进行粗轧和精车L，可得到不同厚度钢板。对传统热轧产品继续进行冷轧，可进一步降低钢板厚度，得到厚度较薄的冷轧钢板产品。 利用上述传统的热轧或冷轧工艺进行钢板生产，存在着工艺流程长、能耗高、机组设备多、基建成本高，从而导致生产成本高的缺点。而且，在轧制某些品种钢板时，由于强度提高而显著增加轧制载荷，增加能耗和辊耗，对装备的损伤较大，从而限制了可经济地和实际生产热轧产品的厚度范围，通常为> 2_。继续进行冷轧，可进一步降低钢板厚度，但强度的进一步增加会导致冷轧存在困难。因此，利用传统热轧和冷轧工艺生产钢板，成本相对较高，在商业上并不经济。新近发展的薄带连铸方法，改变了传统治金工业中薄板的生产过程，将连铸、轧制、甚至热处理等整合为一体，使生产的薄带坯经一道次在线热轧就一次性形成薄钢带，大大简化了生产工序，缩短了生产周期。但是，薄带连铸工艺仍然存在传统热轧工艺生产中的某些问题，如微合金元素在热轧过程中也不能保持为固溶体，发生部分析出，导致钢材强度提高，从而增加轧制载荷，增加能耗和辊耗，使可经济地和实际地生产热轧产品的厚度也不可能太薄，应为> I. 5mm以上；获得极细的显微组织从而获得具有超高强度的超细晶板材的轧制过程中对轧制设备能力要求高、损害大；制备的钢板尺寸受到后续轧制设备能力限制等。(超)细晶组织是金属材料具有良好强韧性的前提条件之一，一般而言，显微组织越细小，则强韧性配合越好。具有良好强韧性的(超)细晶钢有利于制备出高性能的零件。如果通过冶炼和连铸工艺就能直接得到细晶(〈10 μ m)甚至超细晶(〈I μ m)钢板，将会是钢板生产领域的一个重大突破，在大大简化生产工艺，大幅度提高钢板综合性能的同时，极大的降低生产成本。
发明内容
本发明的目的是提出一种钢板的制备方法，针对现有获得细晶钢板制备方法的不足，提出采用熔滴铺覆/热机械加工或挤压成形/热机械加工技术，制备细晶(〈 ο μ m)和超细晶(〈I μ m)钢板以降低对原材料的要求，提高生产效率高，降低生产成本，并使制备的板材组织细小、性能稳定，以适用于制备多种尺寸细晶钢板。本发明提出的钢板的制备方法，包括以下步骤
( I)在溶炼各器中加入原料，原料为钢边角料；(2)开启熔炼热源，将熔炼容器中的钢边角料加热至钢熔炼温度，进行熔炼，熔炼时间为3 5分钟；(3)采用气压或自重方式，使熔炼容器中的钢溶液经熔炼容器底部小孔滴下，根据加工板材的几何尺寸，使钢溶液铺覆在板坯上，熔炼容器与加工板材的相对移动速度为O. 02 O. 2米/秒；(4)在钢溶液铺覆在板坯上的同时，边铺覆边对钢金属层进行热机械加工，使铺覆的钢金属层组织的晶粒细化，得到细晶组织的预制钢板坯，热机械加工为轧制、锻造、搅拌或振动中的任何一种；(5)对上述步骤(4)的预制钢板坯进行机械加工，使预制钢板坯的表面平整，得到钢板。本发明提出的钢板的制备方法，与传统的制备细晶钢板方法相比，采用基于感应`冶炼技术的熔滴铺覆/热机械加工技术来制备细晶(〈 ο μ m)和超细晶(〈I μ m)钢板，具有以下优点I、本发明提出的钢板的制备方法，采用熔滴铺覆/热机械加工的方法，可以通过连续的喷出钢金属熔体，来实现连续地沉积金属材料，使细晶钢板制备的工艺线路大大缩短，生产效率大大提高。采用挤压成形/热机械加工的方法，可以通过连续挤压成形出钢金属丝后热机械加工的方法，来实现连续地逐层铺覆金属材料，使细晶钢板制备的工艺线路缩短，生广效率提闻。2、本发明的制备方法，采用熔滴铺覆/热机械加工的方法，对原材料要求低，可以是钢的边角料、棒料、板料等废弃材料，因此大大降低了生产成本。采用挤压成形/热机械加工的方法，要求材料是棒材，对原材料要求不高，降低了生产成本。3、本发明的制备方法，采用熔滴铺覆/热机械加工的方法，可以根据钢牌号的成分，熔炼所需要成分的细晶钢板。4、本发明的制备方法，采用挤压成形/热机械加工的方法，在制备钢板的过程中，钢金属材料始终处于塑性状态，降低了加热热量的输入，从而降低了钢板中的热残余应力，减小了预制钢板坯的变形和开裂。5、采用本发明制备方法，可以很容易地实现不同材料层复合板的制备，既可以制备单一钢成分的细晶板材，也可以通过本方法重复铺覆不同成分的合金，制备多层不同合金成分的合金复合板，因此可以适应不同的应用需求，而且各层金属板都是细晶组织，层间的界面结合良好。6、本发明的制备方法，可以制备各种尺寸、形状的细晶钢板。7、本发明的制备方法，除了用于制备钢板，还可以用于制备各种具有复杂形状的金属零部件。
具体实施例方式本发明提出的钢板的制备方法，包括以下步骤( I)在溶炼各器中加入原料，原料为钢边角料；(2)开启熔炼热源，将熔炼容器中的钢边角料加热至钢熔炼温度，进行熔炼，熔炼时间为3 5分钟；(3)采用气压或自重方式，使熔炼容器中的钢溶液经熔炼容器底部小孔滴下，根据加工板材的几何尺寸，使钢溶液铺覆在板坯上，熔炼容器与加工板材的相对移动速度为O. 02 O. 2米/秒；(4)在钢溶液铺覆在板坯上的同时，边铺覆边对钢金属层进行热机械加工，使铺覆的钢金属层组织的晶粒细化，得到细晶组织的预制钢板坯，热机械加工为轧制、锻造、搅拌或振动中的任何一种；(5)对上述步骤(4)的预制钢板坯进行机械加工，使预制钢板坯的表面平整，得到钢板。上述钢板的制备方法，还可以采用钢棒材为原料，以固态方式进行挤压成型，具体过程如下
( I)在挤压模中加入原料，原料为钢棒材；(2)开启加热热源，将挤压模中的钢棒材加热至O. 7 O. 75倍钢的熔炼温度，加热时间为3 5分钟；(3)采用冲头将钢棒材挤压成形为钢金属丝，钢金属丝直径小于10mm，钢金属丝经由挤压模底部的小孔被挤出后，铺覆在预制钢板坯上。挤压模轴线垂直于预制钢板坯，挤压模与加工板材的相对移动速度为0. 02 O. 2米/秒；(4)在钢金属丝铺覆在预制钢板坯的同时，边挤压成形边对铺覆到预制钢板坯表面的钢金属丝进行热机械加工，使铺覆的钢金属丝与预制钢板坯连接在一起，并使预制钢板坯组织的晶粒细化，得到细晶组织的预制钢板坯，热机械加工为轧制、锻造、搅拌或振动中的任何一种；(5)对上述步骤(4)的预制钢板坯进行机械加工，使预制钢板坯的表面平整，得到钢板。本发明的钢板制备方法，采用合适的热源，将钢等金属在特定的容器中进行熔炼，热源可以是感应熔炼坩埚、感应熔炼线圈、高能束流、射频加热器。熔炼容器可以是熔炼坩埚、熔炼线圈等，然后采用气压或依靠自重等方法，使熔炼容器中的钢金属熔体以熔滴的方式滴下，铺覆到板坯的表面上，并对刚刚铺覆的尚处于良好塑性状态的金属进行热机械加工，例如微锻造、微轧制、微搅拌、微振动等方法，打碎其中的铸态组织，细化晶粒，提高力学性能。为了提高熔滴冷却速度，可以将熔滴直接铺覆到具有冷却系统的金属板上，这样可以进一步细化板材的晶粒。本发明的钢板制备方法，采用合适的热源，使钢棒材等金属在挤压模中加热后，将钢棒材挤压成形为钢金属丝，钢金属丝被铺覆到预制钢板坯的表面上，并对刚刚铺覆到预制钢板坯的表面，尚处于良好塑性状态的钢金属丝进行热机械加工，例如微锻造、微轧制、微搅拌、微振动等方法，来实现钢金属丝与预制钢板坯的连接，并细化预制钢板坯的晶粒，提高力学性能。为了提高预制钢板坯的冷却速度，可以将钢金属丝直接铺覆到具有冷却系统的金属板上，这样可以进一步细化板材的晶粒。本发明制备方法，在制备含易氧化元素的钢板时，可以在真空条件下对钢边角料进行熔炼、铺覆和热机械加工，或者在真空条件下对钢棒材进行挤压成形、铺覆和热机械加工，以防止氧化。
以下介绍本发明方法的实施例实施例I :( I)在熔炼容器中加入原料，原料为板材和棒材钢边角料；(2)开启熔炼热源，将熔炼容器中的钢边角料加热至钢熔炼温度，进行熔炼，熔炼时间为3分钟；(3)采用氩气加压方式，对熔炼容器的钢溶液施加O. 2MPa的气体压力，使熔炼容器中的钢溶液经熔炼容器底部小孔滴下，小孔直径为5毫米，加工I平方米板材，使钢溶液铺覆在板坯上，熔炼容器与加工板材的相对移动速度为0. I米/秒；(4)在钢溶液铺覆在板坯上的同时，边铺覆边对钢金属层进行搅拌，使铺覆的钢金属层组织的晶粒细化，得到细晶组织的预制钢板坯； (5)对上述步骤(4)的预制钢板坯进行铣削，使预制钢板坯的表面平整，得到钢板。实施例2 ( I)在溶炼各器中加入原料，原料为钢边角料；(2)开启熔炼热源，将熔炼容器中的钢边角料加热至钢熔炼温度，进行熔炼，熔炼时间为4分钟；(3)采用自重方式，使熔炼容器中的钢溶液经熔炼容器底部小孔滴下，小孔直径为8毫米，加工I平方米板材，使钢溶液铺覆在板坯上，熔炼容器与加工板材的相对移动速度为O. 2米/秒；(4)在钢溶液铺覆在板坯上的同时，边铺覆边对钢金属层进行锻造，使铺覆的钢金属层组织的晶粒细化，得到细晶组织的预制钢板坯；(5)对上述步骤(4)的预制钢板坯进行铣削，使预制钢板坯的表面平整，得到钢板。实施例3:( I)在挤压模中加入原料，原料为钢棒材；(2)开启加热热源，将挤压模中的钢棒材加热至O. 75倍的钢熔炼温度，加热时间为3分钟；(3)采用冲头将钢棒材挤压成形为钢金属丝，钢金属丝直径为5mm，钢金属丝经由挤压模底部的小孔被挤出后，铺覆在预制钢板坯上。挤压模轴线垂直于预制钢板坯，挤压模与加工板材的相对移动速度为0. I米/秒；(4)在钢金属丝铺覆在预制钢板坯的同时，边挤压成形边对铺覆到预制钢板坯表面的钢金属丝进行搅拌加工，使铺覆的钢金属丝与预制钢板坯连接在一起，并使预制钢板坯组织的晶粒细化，得到细晶组织的预制钢板坯；(5)对上述步骤(4)的预制钢板坯进行铣削，使预制钢板坯的表面平整，得到钢板。
权利要求
1.一种钢板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤 (1)在熔炼容器中加入原料，原料为钢边角料； (2)开启熔炼热源，将熔炼容器中的钢边角料加热至钢的熔炼温度，进行熔炼，熔炼时间为3 5分钟； (3)采用气压或自重方式，使熔炼容器中的钢溶液经熔炼容器底部小孔滴下，根据加工板材的几何尺寸，使钢溶液铺覆在板坯上，熔炼容器与加工板材的相对移动速度为O.02 O. 2米/秒； (4 )在钢溶液铺覆在板坯上的同时，边铺覆边对钢金属层进行热机械加工，使铺覆的钢金属层组织的晶粒细化，得到细晶组织的预制钢板坯，热机械加工为轧制、锻造、搅拌或振动中的任何一种； (5)对上述步骤(4)的预制钢板坯进行机械加工，使预制钢板坯的表面平整，得到钢板。
全文摘要
本发明涉及一种钢板的制备方法，属于金属板材制备技术领域。首先在熔炼容器中加入原料，将熔炼容器中的钢边角料加热至钢熔炼温度，采用气压或自重方式，使熔炼容器中的钢溶液经熔炼容器底部小孔滴下，使钢溶液铺覆在板坯上，在钢溶液铺覆在板坯上的同时，边铺覆边对钢金属层进行热机械加工，使铺覆的钢金属层组织的晶粒细化，得到细晶组织的预制钢板坯，对预制钢板坯进行机械加工，得到钢板。本发明方法，对原材料要求低，可以是钢的边角料、棒料、板料等废弃材料，因此大大降低了生产成本。工艺过程大大缩短，生产效率大大提高，可以制备各种成分、尺寸、形状的细晶钢板。
文档编号B21B1/46GK102836976SQ20121035015
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者赵冰, 谭谆礼, 白秉哲, 郑燕康 申请人:赵冰, 谭谆礼, 白秉哲