CN104368600A - 一种薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，该方法为：一、选取上层为钛板，下层为钢板的爆炸复合坯料；二、对所选复合坯料进行表面清理；三、将清理完毕后的复合坯料放置步进式加热炉内进行加热，并在所述步进式加热炉的炉尾装钢；四、均热后的复合坯料穿过输送辊道至轧机进行除鳞，并进行轧制，轧制首道次压下率控制在20%以上，最终道次压下率控制在10%以下，总压下率为60%~90%。轧制完毕后对复合板空冷然后矫直处理。本发明在不增加其他辅助设备条件下，利用中厚板生产线现有设备，采用步进式加热炉加热，有效地控制轧制过程的除鳞道次及压下量，保证轧制出的钛钢复合板板形良好、结合性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合板的制备方法，具体地说是一种薄覆层厚度的钛钢复合板的制备方法，属于双金属复合轧制技术领域。
背景技术
钛作为一种耐腐蚀、比强度高的材料，已被广泛地应用于各个领域，而以钛作为覆层、钢作为基层的钛钢复合板，因其具有优越的性能、低廉的价格、极高的性价比，在石油、化工、冶金、电力等行业得到广泛的应用。目前，钛钢复合板的生产方法主要有爆炸复合和轧制复合两种。而采用爆炸复合方法生产的复合板由于受工艺技术的限制，复合板的尺寸有很大的局限性，尤其是覆层厚度≤2mm的薄覆层钛钢复合板，单纯采用爆炸复合的方法很难生产。但从材料的发展趋势看，钛钢复合板正朝着更经济的覆层厚度更薄的方向发展，将来覆层厚度≤2mm的钛钢复合板的需求越来越大。一般情况下，爆炸复合后的钛钢复合坯，结合轧制复合的方法可生产覆层厚度≤2mm的钛钢复合板。
然而，由于钛钢复合坯是由钛板和钢板两种不同的金属材料复合而成，在轧制前的加热过程中，若加热温度或加热时间控制不当，钛与钢的复合界面容易生成TiC碳化物或Fe-Ti的金属化合物，这将直接影响复合板的结合强度；另外，因钛和钢在相同温度下的变形抗力及延展性各不相同，使得两种金属在轧制过程的流动性及流动速度不一致，特别是覆层厚度较薄时，轧制过程很容易出现复合板扣头或板形不良现象，严重时会造成钛钢复合板的轧废以及轧辊的损坏，导致无法正常的生产。
检索发现，专利公开号：CN 102794299A 《一种钛钢复合板的轧制方法》在权利要求书中所述的钛钢复合板的轧制方法，在轧制过程中的1~5道次均采用高压水对钛钢复合板材进行除鳞和冷却。这对厚规格钛钢复合板材的轧制是可行的，但是对于薄规格复合板，除鳞道次增多会出现复合板翘头现象，影响最终复合板的板形。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种针对覆层厚度≤2mm的钛钢复合板的制备方法，在不增加其他辅助设备条件下，利用中厚板生产线现有设备，采用步进式加热炉加热，有效地控制轧制过程的除鳞道次及压下量，保证轧制出的钛钢复合板板形良好、结合性能优良。
本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：一种薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，覆层厚度≤2mm，包括以下步骤：
Ⅰ、选取原料：选取上层为钛板，下层为钢板的爆炸复合坯；
Ⅱ、清理原料：对所选复合坯料进行表面处理，清除杂质及坯料周围的毛刺；
Ⅲ、加热原料：将清理完毕后的复合坯料放置步进式加热炉内进行加热，并保证加热过程中钛板层位于上方，钢板层位于下方，并在所述步进式加热炉的炉尾装钢；首先进入预热段，预热段温度≤600℃，预热时间≥45min；后进入加热段，加热段温度控制在750~860℃，加热速度≤250℃/h；最后进入均热段，均热段温度控制在830~920℃，保持时间为50~120min；
Ⅳ、除鳞轧制：均热后的复合坯料穿过输送辊道至轧机进行除鳞，并进行轧制，轧制首道次压下率控制在20%以上，最终道次压下率控制在10%以下，总压下率为60%~90%。轧制完毕后对复合板进行空冷。
进一步的，前述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，复合板在空冷后进入矫直处理，所述矫直温度≥550℃或≤450℃，矫直道次为1~3道。经过矫直工序可以保证轧制出的板材具有良好的板形。
进一步的，前述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，步骤Ⅰ中的爆炸复合坯，所述钛板厚度为3mm~20mm，钢板厚度为30mm~200mm。
进一步的，前述薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，步骤Ⅲ中复合坯料置于步进式加热炉内加热时，加热过程所开启的烧嘴均为炉膛下侧烧嘴。这样可以防止烧嘴的火焰接触到钛板，使钛板局部过热或过烧，同时形成复合坯上层钛板温度低、下层钢板温度高的温度梯度，便于轧制控制板形。
进一步的，前述薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，复合坯料在均热段保持时间为50~120min；复合坯料厚度为33~100mm时，均热时间为50~90min，复合坯料厚度≥100mm时，均热时间为90~120min。
进一步的，前述薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，步骤Ⅳ中对复合坯料除鳞时，轧制的首道次必须除鳞，其后的除鳞道次根据复合坯料的温度调整，当坯料温度≥800℃时，每道次轧制前除鳞，当坯料温度＜750℃时，不进行除鳞。由于复合坯温度在800℃以上时，钛的金属延展性相对于钢要好，直接轧制时复合板容易出现扣头现象。而对复合坯进行除鳞，除鳞水滞留在复合坯上层的钛板上，其冷却效果要优于除鳞水打在下层的钢板上，如此钛层温度略低于钢板温度，轧制时钛层与钢层的变形程度相当，大大地降低或消除了钛钢复合板扣头现象。
进一步的，前述薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，钛钢复合板的覆层材料为纯钛金属TA1或TA2，基层材料为Q235B、Q345B或Q345R。
本发明，其突出效果为：本发明在不增加其他辅助设备条件下，采用步进式加热炉加热复合坯料，避开了通常在轧机旁另安装电阻炉的方法，充分利用了现有的中厚板生产线的现有设备，节省了大量投资成本。
同时，本发明的钛钢复合坯加热过程只开启炉膛下侧的烧嘴，除了防止烧嘴的火焰接触到钛板，使钛板局部过热或过烧外，更关键的是，开启炉膛下侧烧嘴，炉膛内温度从上至下逐渐升高，复合坯下层的钢板温度略高于上层的钛板温度，在轧制过程中有效地避免了钛钢复合板出现扣头现象，保证了良好板形。
本发明在对复合坯进行除鳞时，除鳞水滞留在复合坯上层的钛板上，其冷却效果要优于除鳞水打在下层的钢板上，如此钛层温度略低于钢板温度，轧制时钛层与钢层的变形程度相当，大大地降低或消除了钛钢复合板扣头现象。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明钛钢复合板复合界面的金相组织照片。
图2是本发明钛钢复合板复合界面的扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1
选取覆层为TA1，基层为Q235B的钛钢爆炸复合坯料，其中TA1的钛层厚度为3mm，Q235B钢板厚度为30mm，总厚度为33mm；
对所选的TA1/Q235B坯料进行表面处理，清除复合坯料上下表面的泥沙及其它杂质，同时对复合坯料四周的毛刺等进行清理；
将清理后的TA1/Q235B复合坯料置于步进式加热炉内加热，加热时保持钛层在上方，钢板在下方，且加热过程所开启的烧嘴均为炉膛下侧烧嘴。由炉尾装钢进入预热段，预热段温度450~550℃，预热时间为50min；后进入加热段，加热段温度控制在750~860℃，加热速度≤250℃/h；最后进入均热段，均热段温度控制在830~920℃，保持时间55min。
将均热后的TA1/Q235B复合坯料进行5道次轧制，道次压下量分别为9mm、5mm、3mm、2mm、0.8mm，总压下率控制在60%；轧制的第一道次及第三道次分别对复合坯进行除鳞，其余道次不除鳞。
复合板轧制后进行空冷工序，当温度降至650℃时进行3道次的矫直工序处理。最终得到总厚度为13.2mm的TA1/Q235B钛钢复合板，钛层厚度为1.2mm。
本实施例中最终获得的TA1/Q235B钛钢复合板，钢板的不平直度≤7mm/m，经检测，其剪切强度在219MPa左右，远远高于国标要求的140MPa。
实施例2
选取覆层为TA2，基层为Q235B的钛钢爆炸复合坯料，其中TA2的钛层厚度为3mm，Q235B钢板厚度为45mm，总厚度为48mm；
对所选TA2/Q235B坯料进行表面处理，清除复合坯料上下表面的泥沙及其它杂质，同时对复合坯料四周的毛刺等进行清理；
将清理后的TA2/Q235B复合坯料置于步进式加热炉内加热，加热时保持钛层在上方，钢板在下方，且加热过程所开启的烧嘴均为炉膛下侧烧嘴。由炉尾装钢进入预热段，预热段温度控制在450~550℃，预热时间为55min；后进入加热段，加热段温度控制在750~860℃，加热速度≤250℃/h；最后进入均热段，均热段温度控制在830~920℃，保持时间65min。
将均热后的TA2/Q235B复合坯进行6道次轧制，道次压下量分别为11mm、6mm、5mm、4mm、2mm、0.8mm，总压下率在60%左右；轧制的第一道次及第三道次分别对复合坯进行除鳞，其余道次不除鳞。
复合板轧制后进行空冷工序，当温度降至670℃左右时进行3道次的矫直工序处理，最后得到总厚度为18.2mm的TA2/Q235B钛钢复合板，钛层厚度为1.2mm。
本实例最后获得的TA2/Q235B钛钢复合板，钢板的不平直度≤7mm/m，经检测，其剪切强度在210MPa左右，远远高于国标要求的140MPa。
实施例3
选取覆层为TA2，基层为Q345B的钛钢爆炸复合坯料，其中TA2的钛层厚度为6mm，Q345B钢板厚度为60mm，总厚度为66mm；
对所选TA2/Q345B坯料进行表面处理，清除复合坯料上下表面的泥沙及其它杂质，同时对复合坯料四周的毛刺等进行清理；
将清理后的TA2/Q345B复合坯料置于步进式加热炉内加热，加热时保持钛层在上方，钢板在下方，且加热过程所开启的烧嘴均为炉膛下侧烧嘴。由炉尾装钢进入预热段，预热段温度450~550℃，预热时间65min；后进入加热段，加热段温度控制在750~860℃，加热速度≤250℃/h；最后进入均热段，均热段温度控制在830~920℃，保持时间80min。
将均热后的TA2/Q345B复合坯料进行7道次轧制，道次压下量分别为18mm、13mm、9mm、5mm、4mm、2.5mm、1.3mm，总压下率在80%左右；轧制的第一、二道次及第四道次分别对复合坯进行除鳞，其余道次不除鳞。
复合板轧制后进行空冷工序，当温度降至640℃左右时进行3道次的矫直工序处理，最后得到总厚度为13.2mm的TA2/Q345B钛钢复合板，钛层厚度为1.2mm。
本实例最后获得的TA2/Q345B钛钢复合板，钢板的不平直度≤7mm/m，经检测，其剪切强度在225MPa左右，远远高于国标要求的140MPa。
实施例4
选取覆层为TA2，基层为Q345R的钛钢爆炸复合坯料，其中TA2的钛层厚度为11.2mm，Q345R钢板厚度为140mm，总厚度为151.2mm；
对所选TA2/Q345R坯料进行表面处理，清除复合坯料上下表面的泥沙及其它杂质，同时对复合坯料四周的毛刺等进行清理；
将清理后的TA2/Q345R复合坯料置于步进式加热炉内加热，加热时保持钛层在上方，钢板在下方，且加热过程所开启的烧嘴均为炉膛下侧烧嘴。由炉尾装钢进入预热段，预热段温度450~550℃，预热时间80min；后进入加热段，加热段温度控制在750~860℃，加热速度≤250℃/h；最后进入均热段，均热段温度控制在830~920℃，保持时间105min。
将均热后的TA2/Q345R复合坯进行10道次轧制，道次压下量分别为30mm、25mm、20mm、17mm、14mm、10mm、7mm、4mm、1.5mm、1.1mm，总压下率在86%左右；轧制的第一、二、三道次及第五道次分别对复合坯进行除鳞，其余道次不除鳞。
复合板轧制后进行空冷工序，当温度降至670℃左右时进行3道次的矫直工序处理，最后得到总厚度为21.6mm的TA2/Q345R钛钢复合板，钛层厚度为1.6mm。
本实例最后获得的TA2/Q345R钛钢复合板，钢板的不平直度≤7mm/m，经检测，其剪切强度在235MPa左右，远远高于国标要求的140MPa。
实施例5
选取覆层为TA2，基层为Q345R的钛钢爆炸复合坯料，其中TA2的钛层厚度为20mm，Q345R钢板厚度为200mm，总厚度为220mm；
对所选TA2/Q345R坯料进行表面处理，清除复合坯料上下表面的泥沙及其它杂质，同时对复合坯料四周的毛刺等进行清理；
将清理后的TA2/Q345R复合坯料置于步进式加热炉内加热，加热时保持钛层在上方，钢板在下方，且加热过程所开启的烧嘴均为炉膛下侧烧嘴。由炉尾装钢进入预热段，预热段温度450~550℃，预热时间100min；后进入加热段，加热段温度控制在750~860℃，加热速度≤250℃/h；复合坯最后进入均热段，均热段温度控制在830~920℃，保持时间120min。
将均热后的TA2/Q345R复合坯进行10道次轧制，道次压下量分别为33mm、30mm、28mm、25mm、22mm、18mm、14mm、11mm、8mm、5mm、3mm、1mm；总压下率在90%左右；轧制的第一、二、三、四道次及第六道次分别对复合坯进行除鳞，其余道次不除鳞。
复合板轧制后进行空冷工序，当温度降至660℃左右时进行3道次的矫直工序处理，最后得到总厚度为22mm的TA2/Q345R钛钢复合板，钛层厚度为2mm。
本实例最后获得的TA2/Q345R钛钢复合板，钢板的不平直度≤7mm/m，经检测，其剪切强度在215MPa左右，远远高于国标要求的140MPa。
以上实施例的钛钢复合板复合界面均清晰干净，结合线不存在大颗粒碳化物等，其金相组织照片及扫面电镜照片分别如图1和图2所示。
Claims (9)
1.一种薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，其特征在于：所述覆层厚度≤2mm，包括以下步骤：
Ⅰ、选取原料：选取上层为钛板，下层为钢板的爆炸复合坯料；
Ⅱ、清理原料：对所选复合坯料进行表面处理，清除杂质及坯料周围的毛刺；
Ⅲ、加热原料：将清理完毕后的复合坯料放置步进式加热炉内进行加热，并保证加热过程中钛板层位于上方，钢板层位于下方，并在所述步进式加热炉的炉尾装钢；首先进入预热段，预热段温度≤600℃，预热时间≥45min；然后进入加热段，加热段温度控制在750~860℃，加热速度≤250℃/h；最后进入均热段，均热段温度控制在830~920℃，保持时间为50~120min；
Ⅳ、除鳞轧制：均热后的复合坯料穿过输送辊道至轧机进行除鳞，并进行轧制，轧制首道次压下率控制在20%以上，最终道次压下率控制在10%以下，总压下率为60%~90%。
2.轧制完毕后对复合板进行空冷。
3.根据权利要求1所述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，其特征在于：所述复合板在空冷后进行矫直处理，将待矫直的复合板置于矫直机内，根据复合板的厚度确定矫直道次，并对矫直机出口边辊进行各参数设置，使待矫直的复合板均匀通过矫直机；所述矫直温度≥550℃或≤450℃，矫直道次至少为1道。
4.根据权利要求1所述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中的爆炸复合坯，所述钛板厚度为3mm~20mm，钢板厚度为30mm~200mm。
5.根据权利要求1所述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅲ中复合坯料置于步进式加热炉内加热时，加热过程所开启的烧嘴均为炉膛下侧烧嘴。
6.根据权利要求1所述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，其特征在于：所述复合坯料在均热段保持时间为50~120min；复合坯料厚度为33~100mm时，均热时间为50~90min，复合坯料厚度≥100mm时，均热时间为90~120min。
7.根据权利要求1所述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅳ中对复合坯料除鳞时，轧制的首道次必须除鳞，其后的除鳞道次根据复合坯料的温度调整，当坯料温度≥800℃时，每道次轧制前除鳞，当坯料温度＜750℃时，不进行除鳞。
8.根据权利要求1所述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，其特征在于：所述钛钢复合板的覆层材料为纯钛金属TA1或TA2，基层材料为Q235B、Q345B或Q345R。
9.根据权利要求1所述的薄覆层厚度的钛钢复合板制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ、选取原料：选取覆层为TA2，基层为Q345B的钛钢爆炸复合坯料，其中TA2的钛层厚度为6mm，Q345B钢板厚度为60mm，总厚度为66mm；
Ⅱ、清理原料：对所选TA2/Q345B坯料进行表面处理，清除复合坯料上下表面的泥沙及其它杂质，同时对复合坯料四周的毛刺等进行清理；
Ⅲ、加热原料：将清理后的TA2/Q345B复合坯料置于步进式加热炉内加热，加热时保持钛层在上方，钢板在下方，且加热过程所开启的烧嘴均为炉膛下侧烧嘴，并在所述步进式加热炉的炉尾装钢；首先进入预热段，预热段温度450~550℃，预热时间65min；后进入加热段，加热段温度控制在750~860℃，加热速度≤250℃/h；最后进入均热段，均热段温度控制在830~920℃，保持时间80min；
Ⅳ、除鳞轧制：将均热后的TA2/Q345B复合坯料进行7道次轧制，道次压下量分别为18mm、13mm、9mm、5mm、4mm、2.5mm、1.3mm，总压下率在80%左右；轧制的第一、二道次及第四道次分别对复合坯进行除鳞，其余道次不除鳞；
Ⅴ、矫直板材：复合板轧制后进行空冷工序，当温度降至640℃时进行3道次的矫直工序处理，最终得到总厚度为13.2mm的TA2/Q345B钛钢复合板，钛层厚度为1.2mm。
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