一种特厚高碳钢板的轧制复合生产方法技术

本发明专利技术涉及一种特厚高碳钢板的轧制复合生产方法，包括表面铣削厚度≥5mm；子坯精加工表面粗糙度Ra为6.3～12.5μm，波宽S为5～10mm，波高H为2～5mm，且S/H为2.5～5；焊前在复合坯上下表面加盖隔热石棉进行预热，加热温度为100～120℃，加热时间为30～50min；复合坯加热工艺为两阶段加热；复合坯表面返红温度为1050～1100℃时开轧；表面温度大于750℃且小于等于800℃时，使返红温度降至700～750℃后再进行轧制复合。本发明专利技术能够降低特厚高碳复合坯封焊接头的裂纹敏感性、提高复合界面结合力和特厚高碳复合坯升温均匀性以及复合界面的轧制力作用程度，避免待复合界面由于真空失效、机械咬合力低形成待复合界面的撕裂、未结合等缺陷，保证复合界面的结合率。保证复合界面的结合率。保证复合界面的结合率。

【技术实现步骤摘要】
一种特厚高碳钢板的轧制复合生产方法


[0001]本专利技术涉及金属材料加工
，具体涉及一种特厚高碳钢板的轧制复合生产方法。

技术介绍

[0002]模具工业水平是衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，也是一个国家的工业产品保持国际竞争力的重要保证之一。近年我国的模具行业发展总体情况良好，但是仍面临着超厚、大截面特厚钢板短缺的问题，如大型家电、大规格汽车保险杠预硬化塑料模具钢，由于种种原因在国内无法实现长期稳定的控制生产，导致出现进口产品大量占有高端模具市场的现象。随着工程结构等领域装备大型化发展，特厚钢板已经成为了我国高端制造业的“掐脖子”材料。
[0003]目前，生产超厚钢板的方法主要有模铸法、电渣重熔法、连铸坯法和锻造坯法。近年来，为了充分利用其优良的内部质量和高成材率等特点，产生了一种利用焊接复合法生产特厚板的新途径。它是将两块或多块连铸坯表面清理后，叠放在一起，在真空环境中利用电子束对铸坯周边进行焊接密封，最后将复合好的板坯作为原料组进行轧制的一种特厚板生产工艺。其中，如何保证复合坯待复合界面的真空有效性，受到众多科技工作者的广泛关注，大多从优化真空电子束封焊工艺方面开展相关的研究工作。
[0004]如鞍钢股份有限公司申请的名为“一种特厚板坯的真空电子束焊接方法”的专利文件，专利号为ZL201910939732.X，授权号为CN110681972B，提供一种应用于特厚板坯的真空电子束焊接方法，用于解决特厚板坯由于焊接工件厚度大、焊缝长而产生的焊接接头应力集中严重和焊接变形过大等问题。/>[0005]如鞍钢股份有限公司申请的名为“一种轧制复合板用复合坯的真空电子束封焊方法”的专利文件，专利号为ZL201910940487.4，授权号为CN110681973B，采用真空电子束焊接技术对方形复合坯进行密封焊接，通过对焊接位置、次顺和参数的优化设计和调节，可以有效的针对方形复合坯进行密封焊接并降低焊缝的应力集中和焊接变形程度。
[0006]但是，目前采用多层复合坯的复合轧制技术进行稳定化大生产的特厚钢板厚度仍局限于200mm以下。若进行300mm以上厚度的特厚钢板，尤其是高碳特厚钢板，易出现多层复合坯在封焊过程中形成焊接裂纹、加热过程中形成热应力裂纹和轧制过程中发生轧制开裂的问题，其成材率仅为50％左右。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种特厚高碳钢板的轧制复合生产方法，能够降低特厚高碳复合坯封焊接头的裂纹敏感性、提高复合界面结合力和特厚高碳复合坯升温均匀性以及复合界面的轧制力作用程度，避免待复合界面由于真空失效、机械咬合力低形成待复合界面的撕裂、未结合等缺陷，保证复合界面的结合率。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0009]一种特厚高碳钢板的轧制复合生产方法，该方法包括以下技术环节：
[0010]1)采用铣削设备对子坯表面进行机加处理，加工成所需规格长方体，表面铣削厚度≥5mm；优选厚度为5mm；
[0011]2)采用硬质砂轮对子坯待复合表面进行精加工。其中，对中间坯的上下表面和上下坯的内侧表面进行修磨，加工方向沿轧制方向，使其表面粗糙度Ra为6.3～12.5μm，波宽S为5～10mm，波高H为2～5mm，且S/H为2.5～5；
[0012]3)复合坯的焊前加热：将吊装组坯后的多层复合坯送于加热炉中，在多层复合坯上下表面加盖隔热石棉后，开始加热，加热温度T1为100～120℃，加热时间t1为30～50min；
[0013]4)复合坯的焊后加热：将焊后冷却的复合坯上下表面添加隔热材料后，送入加热炉中；加热工艺为两阶段加热：一阶段加热温度T2为720～750℃，保温时间t2＝1min/mm
×
D/3+t0，其中，D为复合坯宽度，t0为60～120min；二阶段加热温度T3为1220～1250℃，保温时间t3＝1min/mm
×
D/2；
[0014]5)复合坯的轧制：将加热后的多层复合坯去掉上下表面隔热材料后，进行轧制复合。其中，在首道次轧制前，对多层复合坯上下表面进行浇水降温，使其上下表面返红温度T4为1050～1100℃时开轧；当多层复合坯上下表面温度T5大于750℃且小于等于800℃时，再次对其上下表面进行浇水降温，使其上下表面返红温度T6为700～750℃后再进行轧制复合。
[0015]所述复合坯原料为优质碳素结构钢，C含量为0.42～0.55wt％。
[0016]最终生产特厚钢板的厚度为300～350mm，轧制压缩比≥2。
[0017]所述多层复合坯优选为三层结构。
[0018]所述复合坯的子坯采用热轧钢板或连铸坯。
[0019]所述复合坯的焊接采用真空电子束封焊。
[0020]本专利技术在子坯表面处理时，设定铣削厚度≥5mm，优选厚度为5mm，目的是完全去除子坯表面氧化层和脱碳层，提高复合界面的性能稳定性，避免未结合和分层缺陷。若铣削厚度较小，则表面氧化层和脱碳层无法完全清楚；若铣削厚度过大，则会降低生产效率和成材率，提高生产成本。
[0021]本专利技术要求子坯结合面表面的加工方向沿轧制方向，使其表面粗糙度Ra为6.3～12.5μm，波宽S为5～10mm，波高H为2～5mm，且S/H为2.5～5，目的是提高复合界面的整体结合力并优化复合界面间的应力传播方式。一方面，在水面截面积不变的条件下，进一步提高待复合界面面积，并利用其曲面结构提高在轧制过程中复合界面间的机械咬合力，增大复合界面的整体结合力。另一方面，将复合界面由平面加工成曲面，改变了应力在复合界面的传播方向，增加了复合界面裂纹或未结合缺陷的形成难度。若Ra和H过小，或S和S/H过大，则无法有效提高复合界面面积，且加工效率低；若Ra和H过大，或S和S/H过小，则在轧制复合过程中易在波谷形成未结合缺陷或者夹杂。
[0022]本专利技术在多层复合坯上下表面加盖隔热石棉后，开始加热，加热温度T1为100～120℃，加热时间t1为30～50min，目的是对多层复合坯的四周一定深度的子坯进行预热，降低高碳钢板真空电子束封焊的裂纹敏感性，且不影响待复合界面，避免其因预热而形成氧化层。若T1过大或t1过大，则待复合界面受热时间过长或温度过高，形成氧化层，导致后续在轧制过程中形成夹杂或未熔合缺陷；若T1过小或t1过小，则无法完成对封焊接头深度的预热
和形成明显预热效果，无法有效降低封焊接头的裂纹敏感性。
[0023]本专利技术将多层复合坯上下表面添加隔热材料后，送入加热炉中，目的是降低多层复合坯上下表面的受热程度，改变多层复合坯的受热模式，由四周和上下表面受热转变为近似四周受热。若在加热过程中多层复合坯的四周和上下表面同时受热，则三层子坯的受热程度明显不同，上下层子坯受热快，中间层子坯受热慢，在热膨胀作用下，封焊接头位置将形成极大热应力，易导致封焊失效。若仅在四周受热，则三层复合坯的受热程度相同，均由四周向中心逐步导热，降低了封焊接头的应力集中，保证了待复合界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特厚高碳钢板的轧制复合生产方法，其特征在于，该方法包括以下技术环节：1)对子坯表面进行铣削处理，铣削厚度≥5mm；2)采用硬质砂轮对子坯待复合表面进行精加工，加工方向沿轧制方向，使其表面粗糙度Ra为6.3～12.5μm，波宽S为5～10mm，波高H为2～5mm，且S/H为2.5～5；3)复合坯的焊前加热：将多层复合坯送于加热炉中，在多层复合坯上下表面加盖隔热石棉后，开始加热，加热温度T1为100～120℃，加热时间t1为30～50min；4)复合坯的焊后加热：将焊后冷却的复合坯上下表面添加隔热材料后，送入加热炉中；加热工艺为两阶段加热：一阶段加热温度T2为720～750℃，保温时间t2＝1min/mm
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D/3+t0，其中，D为复合坯宽度，t0为60～120min；二阶段加热温度T3为1220～1250℃，保温时间t3＝1min/mm
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D/2；5)复合坯的轧制：在首道次轧制...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋健博，刘芳芳，江坤，厉文墨，
申请(专利权)人：鞍钢集团北京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：