一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板及制备方法，涉及双金属复合制造技术领域，包括坯料准备、表面修磨、隔离剂涂刷、组坯封条、电子束封焊、加热、轧制与冷却、矫直、切割分板。本发明专利技术有效地解决复合板中复材奥氏体不锈钢耐蚀性能的问题，同时制坯过程减少了钻孔抽真空等工序，工艺简单且轧制成功率高。

【技术实现步骤摘要】
一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板及制备方法
本专利技术涉及双金属复合制造
，特别是涉及一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板及制备方法。
技术介绍
近年来，国内建造化学品船的数量逐渐增多，建造化学品船液货舱的关键技术之一是液货舱内衬材料的选用，良好的耐化学腐蚀性能是选材的重要条件。所以其液货舱和液货管绝大部分采用不锈钢建造，为了确保耐腐蚀性、焊接性和经济性，通常选用的不锈钢有316L(00Cr17Ni14Mo2)、304L(0Cr18Ni9)及2205双相不锈钢(22Cr23Ni5Mo3N)。其中双相不锈钢具有更优良的耐蚀性及结构强度，但目前其价格仍然居高不下，成为目前制约客户广泛使用的一大瓶颈，而大部分化学品船运输广泛应用的仍以300系不锈钢为主，基本可以满足大部分运输船的使用要求。随着造船行业的竞争压力加剧，制造成本降低与使用性能提升这两个对立的矛盾限制了单纯的不锈钢在化学品船上的应用，这就迫切需要找到一种新材料来进行替代，兼顾产品质量又能大幅减低制造成本。而船用300系奥氏体不锈钢对复合板的研制与开发满足了这种技术及市场需求，有效地解决了这种难题，不仅保证了300系奥氏体不锈钢优良的耐腐蚀性能与强韧性；也可以选择性的进行成本降低，同时也很好利用船板基材的特性。由于采用最新的复合板技术，减少了单纯奥氏体不锈钢的使用量，极大降低了造船业的运行成本，市场前景较好。一般情况下，不锈钢复合板有爆炸法和轧制法生产。爆炸法由于噪音大，对环境存有污染，且受天气的影响较大，不是一种可持续的复合板制备技术。轧制法是采用高温轧制的方式，利用原子间的扩散使复材和基材实现良好的冶金结合，其生产的复合板，板幅可灵活调整，是一种绿色环保可持续的生产工艺。因此，采用轧制法生产复合板将是未来发展的趋势。目前，现有船用复合板，一般采用爆炸法生产，其工期长且批量生产能力不足；另外TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板很少见于公开报道，且奥氏体型不锈钢需要离线热处理，工序较长，制造成本高。基于此，采用真空轧制法，利用在线工艺生产船用300系奥氏体不锈钢复合板，保证该复合板具有较好的性能匹配及较低生产成本。此外，采用真空轧制法生产复合板，较现有传统工艺有着较好的优势，传统组坯工艺主要通过封焊四周，然后钻孔再抽真空的方法进行组坯，因该法需要封焊后再钻孔抽真空，工艺较为繁琐，且主要靠人工操作完成，对轧制成功率有一定影响。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板及制备方法，有效地解决复合板中复材奥氏体不锈钢耐蚀性能的问题，同时制坯过程减少了钻孔抽真空等工序，工艺简单且轧制成功率高。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法，包括以下步骤：S1、坯料准备：根据成品复合板的钢种及规格，准备相应的两块基材和复材钢种及规格；S2、表面修磨：将两块基材和两块复材的其中一个表面，即基材和复材相接触的表面均进行修磨，使表面完全露出金属；S3、隔离剂涂刷：在两块复材的相接触的一面，即未打磨的表面均涂刷隔离剂，隔离剂涂刷均匀，表面光滑度一致，并在550℃～650℃进行烘干处理；S4、组坯封条：将基材和复材依次堆放形成复合坯，从上至下依次为基材、复材、复材、基材，复材尺寸小于基材，并采用封条将复合坯四周凹槽封装好；S5、电子束封焊：将组好的复合坯送至真空室，然后对真空室抽真空，待真空室真空度达到20×10-2Pa以下时，采用真空电子束将封条与复合坯之间的缝隙进行焊接；S6、加热：将复合坯送至加热炉加热，加热温度1140～1200℃，加热总时间按复合坯厚度以0.7～1.3min/mm的时间控制，出钢温度控制在1160～1180℃；S7、轧制与冷却：采用TMCP工艺进行轧制，粗轧阶段的压缩比≥1.5，中间坯厚度是轧制总厚度的1.5～3.0倍，累积压下率≥70％；精轧开轧温度830～870℃，终轧温度控制在810～840℃；轧制后抛钢，复合板直接超快冷，开冷温度≥760℃，以5～10℃/s的速度进行控制冷却，终冷温度为600～860℃；S8、矫直：对轧制后的钢板进行矫直处理，温矫直机矫1～3道，保证钢板平直，矫直后上冷床自然冷却，待表面温度降至350℃以下时即可下线；S9、切割分板：采用等离子或火焰切割方式对复合板进行切割，经切头、尾及切两边后，在两块复材之间将上下两张单面复合板分离，再对单面复合板进行矫直处理，经表面打磨、性能检测、打包处理后，最终获得单面复合板为奥氏体不锈钢复合板产品。技术效果：本专利技术所用基材为低碳设计的船用钢，通过添加封条，在真空环境下利用电子束将封条与基材以焊接的方式组坯，再经TMCP工艺轧制及在线控制冷却工艺，制备出良好冶金结合的船用300系奥氏体不锈钢复合板，有效地解决了复合板中复材奥氏体不锈钢耐蚀性能的问题，同时制坯过程减少了钻孔抽真空等工序，工艺简单且轧制成功率高。本专利技术进一步限定的技术方案是：进一步的，步骤S1中的基材坯料采用低碳船用钢，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.20％，Si≤0.50％，Mn：0.60％～1.80％，P≤0.025％，S≤0.025％，Nb：0.015％～0.050％，V：0.010％～0.10％，Ti≤0.030％，Alt：0.015％～0.050％，Cr≤0.10％，Ni≤0.10％，Cu≤0.10％，Al:0.015％～0.10％，余量为Fe及少量不可避免的杂质。前所述的一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法，步骤S1中的复材坯料采用300系奥氏体不锈钢，其化学成分及质量百分比如下：C≤0.15％，Si≤1.00％，Mn≤2.00％，P≤0.045％，S≤0.030％，Ni：6.0％～10.5％，Cr：16.0％～20.0％，Mo≤5.0％，N≤0.02％，余量为Fe及少量不可避免的杂质。前所述的一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法，步骤S3中的隔离剂选用有机硅隔离剂、氧化铝/氧化镁型隔离剂。前所述的一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法，步骤S4中的封条采用碳钢材质。前所述的一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法，步骤S7的轧制过程采用快节奏轧制，轧制速度1m/s～4m/s。前所述的一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法，步骤S9中的奥氏体不锈钢复合板产品，其总厚度为15～60mm，其复材厚度为1.5～6.0mm。本专利技术的另一目的在于提供一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板，包括基材和复材，基材和复材运用上述方案所述的TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法制成复合板。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术中基材采用低碳设计的船用钢，所制备的船用300系奥氏体不锈钢复合板，其基材碳当量低，不余热可直接焊接，便于现场施工；(2)本专利技术在真空室环境下直接封焊，减少了传统工艺的钻孔、抽真空等工序，真空度更有保障；(3)本专利技术通过TMCP工艺，采取在线控冷工艺，取代传统离线工艺，保证复材300系奥氏体不锈钢的耐蚀性能及强塑性，同时保证基材船用钢具有一定的韧性性能，同时轧后的控制冷却保证了复材的良好耐蚀性，另外复合板不需要热处理，即可获得良好的综合性能；(4)本专利技术采用TMCP工艺进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、坯料准备：根据成品复合板的钢种及规格，准备相应的两块基材和复材钢种及规格；S2、表面修磨：将两块基材和两块复材的其中一个表面，即基材和复材相接触的表面均进行修磨，使表面完全露出金属；S3、隔离剂涂刷：在两块复材的相接触的一面，即未打磨的表面均涂刷隔离剂，隔离剂涂刷均匀，表面光滑度一致，并在550℃～650℃进行烘干处理；S4、组坯封条：将基材和复材依次堆放形成复合坯，从上至下依次为基材、复材、复材、基材，复材尺寸小于基材，并采用封条将复合坯四周凹槽封装好；S5、电子束封焊：将组好的复合坯送至真空室，然后对真空室抽真空，待真空室真空度达到20×10‑2Pa以下时，采用真空电子束将封条与复合坯之间的缝隙进行焊接；S6、加热：将复合坯送至加热炉加热，加热温度1140～1200℃，加热总时间按复合坯厚度以0.7～1.3min/mm的时间控制，出钢温度控制在1160～1180℃；S7、轧制与冷却：采用TMCP工艺进行轧制，粗轧阶段的压缩比≥1.5，中间坯厚度是轧制总厚度的1.5～3.0倍，累积压下率≥70%；精轧开轧温度830～870℃，终轧温度控制在810～840℃；轧制后抛钢，复合板直接超快冷，开冷温度≥760℃，以5～10℃/s的速度进行控制冷却，终冷温度为600～860℃；S8、矫直：对轧制后的钢板进行矫直处理，温矫直机矫1～3道，保证钢板平直，矫直后上冷床自然冷却，待表面温度降至350℃以下时即可下线；S9、切割分板：采用等离子或火焰切割方式对复合板进行切割，经切头、尾及切两边后，在两块复材之间将上下两张单面复合板分离，再对单面复合板进行矫直处理，经表面打磨、性能检测、打包处理后，最终获得单面复合板为奥氏体不锈钢复合板产品。...

【技术特征摘要】
1.一种TMCP型船用奥氏体不锈钢复合板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、坯料准备：根据成品复合板的钢种及规格，准备相应的两块基材和复材钢种及规格；S2、表面修磨：将两块基材和两块复材的其中一个表面，即基材和复材相接触的表面均进行修磨，使表面完全露出金属；S3、隔离剂涂刷：在两块复材的相接触的一面，即未打磨的表面均涂刷隔离剂，隔离剂涂刷均匀，表面光滑度一致，并在550℃～650℃进行烘干处理；S4、组坯封条：将基材和复材依次堆放形成复合坯，从上至下依次为基材、复材、复材、基材，复材尺寸小于基材，并采用封条将复合坯四周凹槽封装好；S5、电子束封焊：将组好的复合坯送至真空室，然后对真空室抽真空，待真空室真空度达到20×10-2Pa以下时，采用真空电子束将封条与复合坯之间的缝隙进行焊接；S6、加热：将复合坯送至加热炉加热，加热温度1140～1200℃，加热总时间按复合坯厚度以0.7～1.3min/mm的时间控制，出钢温度控制在1160～1180℃；S7、轧制与冷却：采用TMCP工艺进行轧制，粗轧阶段的压缩比≥1.5，中间坯厚度是轧制总厚度的1.5～3.0倍，累积压下率≥70%；精轧开轧温度830～870℃，终轧温度控制在810～840℃；轧制后抛钢，复合板直接超快冷，开冷温度≥760℃，以5～10℃/s的速度进行控制冷却，终冷温度为600～860℃；S8、矫直：对轧制后的钢板进行矫直处理，温矫直机矫1～3道，保证钢板平直，矫直后上冷床自然冷却，待表面温度降至350℃以下时即可下线；S9、切割分板：采用等离子或火焰切割方式对复合板进行切割，经切头、尾及切两边后，在两块复材之间将上下两张单面复合板分离，再对单面复合板进行矫直处理，经表面打磨、性能检测、打包处理后，最终获得单面复合板为奥氏体不锈钢复合板产品。2.根据权利要求1所述的一种TMCP型船用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王从道，党军，李强，段东明，孙超，李东晖，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32