一种热轧复合钢的制造方法及热轧复合钢技术

本发明专利技术公开了一种热轧复合钢的制造方法，包括如下步骤：(1)使用碳钢制备外径为D

【技术实现步骤摘要】
一种热轧复合钢的制造方法及热轧复合钢
本专利技术涉及一种热轧复合钢的制造方法，尤其涉及一种芯材为碳钢、覆材为不锈钢的热轧复合钢的制造方法，本专利技术同时涉及由上述制造方法获得的热轧复合钢。
技术介绍
不锈钢复合材通常是以不锈钢做覆材，以普碳钢或普通低合金钢做基材，通过冶金结合的方式制成复合材料。这种复合材料兼具不锈钢耐蚀防锈和普通钢高塑性低成本的优点，具有同规格纯不锈钢无法比拟的价格优势，因此，越来越受到人们的高度重视。不锈钢复合板与不锈钢复合管是不锈钢复合材中的两个典型的产品，目前，这两种产品已经在工程上得到广泛应用。由于不锈钢复合材具有普通钢材和全不锈钢钢材无法比拟的性价比，近年来，一些其它类型的不锈钢复合材也应运而生。工业化生产不锈钢复合板主要有两种方法：爆炸复合和热轧复合。爆炸复合是将不锈钢板重叠置于碳钢基板上，不锈钢板和碳钢基板之间用垫子间隔出一定的距离。不锈钢板上面平铺炸药，炸药爆炸的能量，使不锈钢板高速撞击碳钢基板，产生高温高压使两种材料的界面实现固相焊接。热轧复合是以碳钢基板和不锈钢板处于物理纯净状态，在高度真空条件下进行轧制而成。在轧制过程中两种金属扩散实现完全的冶金结合。现有技术中，人们曾尝试使用类似于轧制不锈钢复合板的方法来制造热轧不锈钢型材和棒材。例如，在专利号为ZL201610677162.8的中国专利技术专利中，公开了一种包覆轧制复合制备不锈钢复合螺纹钢筋的方法，包括以下步骤：原料准备，芯材、隔离层与不锈钢覆材的组合及成型，不锈钢覆材表面接缝的焊接，复合钢坯端部的焊接密封，复合钢坯的加热及轧制。具体来说，先将原料清理干净，利用冷弯成型方法将不锈钢覆材预先弯曲成U型槽钢，然后从U型槽钢上部开口处将表面镀有金属镍或镍合金层的芯材压入U型槽钢，使U型槽钢弯曲成封闭的外壳，将芯材和隔离层包裹在不锈钢覆材中，然后焊接接缝和端部，再加热后轧制成复合螺纹钢筋。然而，在实际制造中，经过冷弯工艺封闭的外壳和芯材之间很难做到真正贴合(参见图1)，从而经过后续轧制工艺容易在芯材和外壳之间产生裂缝，无法实现界面处的冶金结合，无法生产出合格的复合钢。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种热轧复合钢的制造方法。本专利技术所要接解决的另一技术问题在于提供一种由上述制造方法制造的热轧复合钢。为了实现上述技术目的，本专利技术采用下述技术方案：根据本专利技术的一方面，提供一种热轧复合钢的制造方法，包括如下步骤：(1)使用碳钢制备外径为D1的芯材，使用不锈钢制备内径为D2的包覆管材，D1＞D2，且D1＝D2+△d，△d为预留过盈量；(2)将包覆管材加热到温度T1，使包覆管材的内径D2膨胀到D3，D3＞D1且D3－D1≥d’，d’是芯材和加热后的包覆管材之间的最小装配间隙；然后将芯材和加热后的包覆管材装配在一起，获得复合坯；(3)将复合坯加热到温度T2后进行轧制，获得热轧复合钢；其中，包覆管材与芯材在复合钢坯加热后轧制的过程中始终紧密配合，D1+D1α1(2)T2≥D2+D2α2(2)T2；α1(2)、α2(2)分别为包覆管材和芯材在T2温度时的热膨胀系数。其中较优地，在步骤(1)中，根据下式计算预留过盈量△d：△d≥D2α2T2-D1α1T2。其中较优地，在步骤(1)中，根据包覆管材和芯材在750℃时的膨胀量差值计算预留过盈量△d，并根据包覆管材的内径D2计算芯材的外径D1。其中较优地，在所述步骤(2)中，根据下式计算包覆管材的加热温度T1：D2α2(1)T1－△d≥d’；α2(1)分别为包覆管材在T1温度时的热膨胀系数。其中较优地，在所述步骤(3)中，所述复合坯轧制之前的加热温度T2在1220℃～1280℃之间。其中较优地，在步骤(1)中制备的所述包覆管材为圆管或方管；所述芯材为相应形状。其中较优地，在所述步骤(1)中，所述包覆管材是直缝焊管，经过定内径获得管材内径D2。其中较优地，在所述步骤(1)中，所述芯材经冷拔定径获得芯材外径D1。其中较优地，在所述步骤(2)中，还包括将装配后的芯材和包覆管材的端部焊合的步骤。根据本专利技术的另一方面，提供一种由上述制造方法获得的热轧复合钢，所述热轧复合钢是热轧棒材或热轧型材，热轧棒材包括但不限于各种规格的圆钢、方钢、六角钢、椭扁钢、热轧带肋钢筋、预应力混凝土用螺纹钢筋，热轧型材包括但不限于工字钢、角钢、槽钢、H型钢、扁钢、矩形材、各种专用异型材、T型钢、电梯导轨钢、球扁钢、矿用钢。本专利技术所提供的热轧复合钢的制造方法，通过对包覆管材和芯材的尺寸进行设计，使包覆管材的内径小于芯材的外径，然后将包覆管材加热后与芯材组合，实现了包覆管材和芯材的压合，操作方便，并且通过使包覆管材与芯材在复合钢坯加热后轧制的过程中始终紧密结合，避免了在包覆管材和芯材的界面产生裂缝，从而可以得到合格的热轧复合钢。上述制造方法，适于制造各种形状的热轧棒材或热轧型材。附图说明图1是使用现有包裹法获得的复合坯断面图像；图2是图1所示复合坯经过多道次热轧后形成的断面图像；图3是本专利技术所提供的生产复合坯的工艺流程图；图4是经图3所示生产方法获得的复合坯的断面图像；图5是使用复合坯制造棒材的工艺流程示意图；图6是使用复合坯制造型材的工艺流程示意图；图7A和图7B分别是使用图4所示复合坯轧制成的椭圆扁钢和槽钢的断面图像。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术的技术方案进行进一步地详细描述。如图1和图2所示，经过实验证明，已有包覆法不能生产出能保证产品质量的棒材及型材。经过分析之后，申请人认为，现有工艺完全按照复合不锈钢板的轧制思路来进行棒材及型材不锈钢复合材的生产是不正确的。原因在于：不锈钢复合钢板的钢坯为多层板材相互贴合，并且，不锈钢复合钢板材的轧制，轧制力是一对上下单向多道次轧制，而复合钢型材和棒材的坯料是外表层封闭的方形、矩形、圆形等复合钢坯，在多次轧制过程中存在换向轧制，受力的方向不同。具体来说，复合板材轧制的过程中，当把覆材(不锈钢板)贴在处理好表面的基材(碳钢)表面，然后将四周焊合，将覆材及基材间的间隙中的空气抽真空。经加热后高温高压下多道次平轧(压下率选取为20％、30％、40％、50％、60％)，有利分割破碎金属表面氧化膜，覆材于基材界面上的新鲜金属在轧制初期短时间内形成新界面，在大的轧制力下，两种板材牢固的结合在一起。而复合棒材和型材所用的坯料为外表层封闭的方型、矩形、圆形等坯料。利用已有包裹法，几毫米厚的不锈钢板无论如何包裹都做不到与芯部基材(下文简称：芯材)的贴紧，在覆材与芯材间产生的较大空隙始终无法消除(如图1所示)。而且，在轧制过程中，无法将覆材与芯材间的界面压合，留下永久的界面分离的缺陷。具体来说，由于棒材及型材轧制的孔型系统是平—立交替轧制(或二组共轨孔)，开始的粗轧系统一般为平—平—立—平—立，或平—平—平—平—立轧制，前几孔的平轧使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热轧复合钢的制造方法，其特征在于包括如下步骤：/n(1)使用碳钢制备外径为D

【技术特征摘要】
1.一种热轧复合钢的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)使用碳钢制备外径为D1的芯材，使用不锈钢制备内径为D2的包覆管材，D1＞D2，且D1＝D2+△d，△d为预留过盈量；
(2)将包覆管材加热到温度T1，使包覆管材的内径D2膨胀到D3，D3＞D1且D3－D1≥d’，d’是芯材和加热后的包覆管材之间的最小装配间隙；然后将芯材和加热后的包覆管材装配在一起，获得复合坯；
(3)将复合坯加热到温度T2后进行轧制，获得热轧复合钢；其中，包覆管材与芯材在复合钢坯加热后轧制的过程中始终紧密配合，D1+D1α1(2)T2≥D2+D2α2(2)T2；α1(2)、α2(2)分别为包覆管材和芯材在T2温度时的热膨胀系数。


2.如权利要求1所述的热轧复合钢的制造方法，其特征在于：
在步骤(1)中，根据下式计算预留过盈量△d：△d≥D2α2T2-D1α1T2。


3.如权利要求1所述的热轧复合钢的制造方法，其特征在于：
在步骤(1)中，根据包覆管材和芯材在750℃时的膨胀量差值计算预留过盈量△d，并根据包覆管材的内径D2计算芯材的外径D1。


4.如权利要求1所述的热轧复合钢的制造方法，其特征在于：
在所述步骤(2)中，根据下式计算包覆管材的加热温度T1：
D2α2(1)T1－△d≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嘉勋，刘洪成，
申请(专利权)人：天津市宁河县隆昌异型轧钢厂，
类型：发明
国别省市：天津;12