特厚不锈钢复合板及其制备方法与流程

本发明属于钢铁材料制备，涉及一种特厚不锈钢复合板及其制备方法。

背景技术：

1、随着科学和工业的不断发展，普通的合金或是单一的某种金属已经很难满足工业发展对材料综合性能的要求，复合板就应运而生。不锈钢复合板是以碳钢或低合金钢为基层，以不锈钢为复层，通过爆炸复合、轧制复合等方法实现复合界面的冶金结合，以达到在不降低使用效果(机械强度、耐蚀性能等)的前提下节约资源、降低成本。不锈钢复合板广泛应用于石化、压力容器、电力设备、医药设备、水利、造纸、桥梁等行业。

2、随着国家高速公路、铁路网建设战略的实施，推动了桥梁制造业的飞速发展。跨江河、跨海通道的建设，迫切要求修建大跨度钢桥。随着钢桥梁跨度的增加，对桥梁结构用不锈钢复合板的要求也越来越高，如大厚度、良好板形、优良的结合性能、高强度、高韧性等。

3、现有的不锈钢复合板即存在着板形差、均匀性差的问题，而对于特厚钢板而言，板形和均匀性方面的问题更是严峻。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种特厚不锈钢复合板及其制备方法。

2、为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种特厚不锈钢复合板的制备方法，其包括依序进行的复合坯制备、复合坯轧制和复合板分离矫直的三个步骤；

3、复合坯制备步骤中，制备叠放顺序为基材、复材、复材、基材的复合坯；

4、所述复合坯轧制步骤包括：

5、对所得复合坯进行加热，均热温度为1170～1220℃，加热总时间≥1.2×tmin/mm，t为复合坯厚度；

6、采用粗轧+精轧的两阶段控制轧制，在粗轧阶段，终轧温度≥1000℃，轧至中间坯厚度为复合板大板的目标厚度的2.5～3.5倍时结束粗轧阶段；之后待温，期间进行浇水冷却，当中间坯的表面温度降低至840℃以下时，开始精轧阶段，精轧阶段的终轧温度≥780℃，得到厚度≥54mm的复合板大板；

7、在轧制结束后进行冷却，复合板大板进入超快速冷却系统进行间断式冷却：在复合板大板通过超快速冷却系统时，按照每开启n组冷却集管、而后不开启m组冷却集管的方式来控制超快速冷却系统的全部24组冷却集管的开闭状态，冷却水压为0.2mpa，冷却速度为3～15℃/s，终冷温度为380～450℃，辊道速度0.2～0.4m/s；其中n取值2、3或4，m取值2、3或4。

8、优选地，每组冷却集管的冷却距离为1m。

9、优选地，所述步骤“对所得复合坯进行加热”中，采用预热、一加热、二加热、三加热和均热的五段式加热，预热温度≤850℃，停留时间为(0.45～0.55)tmin/mm，一加热温度1030～1090℃，停留时间为(0.35～0.45)t min/mm，二加热温度1100～1160℃，停留时间为(0.25～0.35)t min/mm，三加热温度1140～1180℃，停留时间为(0.15～0.25)t min/mm，均热温度1170～1210℃，停留时间为(0.10～0.20)tmin/mm。

10、优选地，所述步骤“采用粗轧+精轧的两阶段控制轧制”中，粗轧阶段时，第1道次采用纵向轧制，轧制压下量≥46mm；第2道次开始采用横向轧制，直至到第n道次将复合坯料轧制到最终复合板的目标宽度，第2道次轧制压下量≥25mm；第n+1道次开始采用纵向轧制，轧至中间坯厚度为复合板大板的目标厚度的2.5～3.5倍时结束粗轧阶段，第n+1道次轧制压下量≥30mm。

11、优选地，整个粗轧阶段，第1道次的轧制温度≥1060℃，剩余道次的开轧温度≤1050℃，终轧温度≥1000℃；粗轧阶段结束后，待温，期间进行浇水冷却，当中间坯的表面温度降低至840℃以下时，开始精轧阶段，精轧阶段的开轧温度810℃～840℃、终轧温度780～810℃。

12、优选地，所述复合坯制备步骤包括钢坯准备、坯料表面处理、涂刷隔离剂、组坯、封条包裹、气保焊、堆焊、抽真空和封口；

13、其中，抽真空的真空度≤10-1pa，保压4h。

14、优选地，所用的隔离剂的成分按重量比为：25～35％的氮化硅，5～10％的热固性氨基树脂，55～70％的水；

15、涂刷隔离剂的厚度为0.2～0.5mm；

16、在组坯之前，将涂刷了隔离剂的复材进行加热烘干，烘干温度为100～250℃，烘干时间为20～40min。

17、优选地，所用的隔离剂的成分按重量比为：25～35％的氮化硅，5～10％的热固性氨基树脂，55～70％的水；

18、涂刷隔离剂的厚度为0.2～0.5mm；

19、在组坯之前，将涂刷了隔离剂的复材进行加热烘干，烘干温度为100～250℃，烘干时间为20～40min。

20、优选地，在气保焊时，焊接速度为300～360mm/min，焊接过程控制道间温度为135～165℃。

21、优选地，在堆焊中采用埋弧堆焊；

22、焊接前，焊剂经过350℃烘烤2h，之后150℃保温1h；

23、焊接过程中，控制道间温度为135～165℃，焊接速度为420～480mm/min。

24、优选地，在复合板大板通过超快速冷却系统时，第1～4组冷却集管开启、第5～8组冷却集管不开启、第9～12组冷却集管开启、第13～16组冷却集管不开启、第17～20组冷却集管开启、第21～22组冷却集管不开启、第23～24组冷却集管开启；

25、复合板大板穿过超快速冷却系统一次，即完成间断式冷却，而后复合板大板上冷床自然冷却至室温。

26、为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种特厚不锈钢复合板，所述复合板采用所述的制备方法制备而成。

27、优选地，所述复合板的总厚度≥27mm，基层的厚度≥24mm，复层的厚度1～10mm，所述复合板的基层的厚度方向上维氏硬度差≤10，头中尾强度差≤40mpa，整板各处强度差≤40mpa，不平度≤2mm/m。

28、优选地，所述复合板的屈服强度≥500mpa，抗拉强度≥630mpa，断后伸长率≥18％，屈强比≤0.86；0℃冲击功≥240j，-20℃冲击功≥200j，-40℃冲击功≥150j。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果为：一方面，在整个制备方法中，通过工艺的具体控制，保证了不锈钢复合板的耐蚀性能和机械强度，避免耐蚀性能和力学性能在复合坯轧制过程中发生劣化；再一方面，实现了特厚板的板形控制和均匀性控制，克服了现有特厚不锈钢复合板的生产难题；另一方面，生产过程中成材率高，生产效率高。

技术特征：

1.一种特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，其包括依序进行的复合坯制备、复合坯轧制和复合板分离矫直的三个步骤；

2.根据权利要求1所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，每组冷却集管的冷却距离为1m。

3.根据权利要求1所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤“对所得复合坯进行加热”中，采用预热、一加热、二加热、三加热和均热的五段式加热，预热温度≤850℃，停留时间为(0.45～0.55)t min/mm，一加热温度1030～1090℃，停留时间为(0.35～0.45)t min/mm，二加热温度1100～1160℃，停留时间为(0.25～0.35)t min/mm，三加热温度1140～1180℃，停留时间为(0.15～0.25)t min/mm，均热温度1170～1210℃，停留时间为(0.10～0.20)t min/mm。

4.根据权利要求1所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤“采用粗轧+精轧的两阶段控制轧制”中，粗轧阶段时，第1道次采用纵向轧制，轧制压下量≥46mm；第2道次开始采用横向轧制，直至到第n道次将复合坯料轧制到最终复合板的目标宽度，第2道次轧制压下量≥25mm；第n+1道次开始采用纵向轧制，轧至中间坯厚度为复合板大板的目标厚度的2.5～3.5倍时结束粗轧阶段，第n+1道次轧制压下量≥30mm。

5.根据权利要求4所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，整个粗轧阶段，第1道次的轧制温度≥1060℃，剩余道次的开轧温度≤1050℃，终轧温度≥1000℃；粗轧阶段结束后，待温，期间进行浇水冷却，当中间坯的表面温度降低至840℃以下时，开始精轧阶段，精轧阶段的开轧温度810℃～840℃、终轧温度780～810℃。

6.根据权利要求1所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，所述复合坯制备步骤包括钢坯准备、坯料表面处理、涂刷隔离剂、组坯、封条包裹、气保焊、堆焊、抽真空和封口；

7.根据权利要求6所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，所用的隔离剂的成分按重量比为：25～35％的氮化硅，5～10％的热固性氨基树脂，55～70％的水；

8.根据权利要求6所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，所用的隔离剂的成分按重量比为：25～35％的氮化硅，5～10％的热固性氨基树脂，55～70％的水；

9.根据权利要求6所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，在气保焊时，焊接速度为300～360mm/min，焊接过程控制道间温度为135～165℃。

10.根据权利要求6所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，在堆焊中采用埋弧堆焊；

11.根据权利要求1所述的特厚不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，在复合板大板通过超快速冷却系统时，第1～4组冷却集管开启、第5～8组冷却集管不开启、第9～12组冷却集管开启、第13～16组冷却集管不开启、第17～20组冷却集管开启、第21～22组冷却集管不开启、第23～24组冷却集管开启；

12.一种特厚不锈钢复合板，其特征在于，所述复合板采用权利要求1至11中任一项所述的制备方法制备而成。

13.根据权利要求12所述的特厚不锈钢复合板，其特征在于，所述复合板的总厚度≥27mm，基层的厚度≥24mm，复层的厚度1～10mm，所述复合板的基层的厚度方向上维氏硬度差≤10，头中尾强度差≤40mpa，整板各处强度差≤40mpa，不平度≤2mm/m。

14.根据权利要求12所述的特厚不锈钢复合板，其特征在于，所述复合板的屈服强度≥500mpa，抗拉强度≥630mpa，断后伸长率≥18％，屈强比≤0.86；0℃冲击功≥240j，-20℃冲击功≥200j，-40℃冲击功≥150j。

技术总结
本发明揭示了一种特厚不锈钢复合板及其制备方法。所述方法中，先制备叠放顺序为基材、复材、复材、基材的复合坯；而后对所得复合坯进行加热，均热温度为1170～1220℃；采用粗轧+精轧的两阶段控制轧制，得到厚度≥54mm的复合板大板；之后，进行间断式冷却：在复合板大板通过超快速冷却系统时，按照每开启N组冷却集管、而后不开启M组冷却集管的方式来控制24组冷却集管的开闭状态，冷却水压为0.2MPa，冷却速度为3～15℃/s，终冷温度为380～450℃，辊道速度0.2～0.4m/s；其中N和M取值2、3或4；复合板大板穿过超快速冷却系统一次，即完成间断式冷却，而后上冷床自然冷却至室温。

技术研发人员：镇凡,曲锦波,邵春娟,陆春洁,郑传波,李小兵
受保护的技术使用者：江苏省沙钢钢铁研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13