桥梁结构用不锈钢复合板及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种桥梁结构用不锈钢复合板及其制备方法。所述方法中，按照上层碳钢基材A、下层碳钢基材B、中间层为至少两块不锈钢复材、四根封条包围在中间层的四侧边的方式进行组坯，封条开设有圆形通孔，在通孔中焊接钢管；对所述凹槽进行堆焊，堆焊时在所述钢管周围预留出与钢管同心、半径为R＞r的孔洞；在基坯完成抽真空工序之后，将所述钢管用火焰枪加热、夹扁、折进预留的所述孔洞内；再用气保焊对所述孔洞进行满焊，将所述钢管封焊在所述孔洞内；而后继续堆焊直至凹槽被填满，最后进行盖面焊，得到复合坯；整个轧制中，前n道次采用横向轧制，以后纵向轧制；第n道次后和在第n＋2道次后，将坯料在6组集管中进行往返水冷1次。将坯料在6组集管中进行往返水冷1次。将坯料在6组集管中进行往返水冷1次。

【技术实现步骤摘要】
桥梁结构用不锈钢复合板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种桥梁结构用不锈钢复合板，以及一种桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，属于钢铁材料制备


技术介绍

[0002]随着科学和工业的不断发展，普通的合金板材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，基层和复层之间冶金结合为一体的复合材料。不锈钢复合板不但具有不锈钢复层的耐腐蚀性，而且具有碳钢或低合金钢基层的突出力学性能及价格优势，是钢铁材料的一个重要发展方向。
[0003]近年来，随着对钢桥安全性、长寿命等要求的不断提高，钢桥结构的防锈防腐问题越来越突出，若在桥梁钢表面覆上一层耐腐蚀的保护材料，用它来代替单一的桥梁钢板，可实现喷涂工艺无法达到的长久性防腐目标。因此，不锈钢复合板成为一种比较理想的选择。然而，由于制备技术的原因，现有的不锈钢复合板存在板形差、表面质量差、界面结合质量差、应用时焊接难且不牢固等缺陷，制备过程也具有污染大、难度大、生产效率低、成材率低等问题。
[0004]具体地，目前不锈钢复合板的制备技术，分为爆炸复合和轧制复合两种。
[0005]其中，关于爆炸复合的制备技术，例如公开号为CN110064835A的中国专利申请，采用爆炸复合的方式实现基材和复材之间的结合，一方面，会因为爆炸对环境造成振动、噪声和烟尘污染，再一方面，爆炸复合方式所制得的复合板，板形和表面质量都比较差。
[0006]关于轧制复合的制备技术，有些存在加工难度大、生产效率低、成材率低的问题，例如公开号为CN107009090A的中国专利申请中所采用的挖槽制坯的技术；有些存在界面结合差、表面质量差的问题，例如公开号为CN109694986A的中国专利申请，其不锈钢复层裸露在外，不锈钢复层的侧表面的表面质量难以保证，并且铝条在复合坯搬运过程中容易脱落，导致漏气，进而影响界面结合质量。再者，也未有现有技术对轧制工序对界面结合质量的影响予以披露，尤其是在保证基层与复层的自身性能的同时，兼顾界面结合质量的方案予以披露。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种桥梁结构用不锈钢复合板，以及一种桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，以解决
技术介绍
中所提的至少一种技术问题。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术一实施方式提供了一种桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，所述方法包括坯料准备、涂覆隔离剂、组坯、封焊、抽真空、封口、加热、轧制、冷却、分板、压平的工艺流程；其中，组坯工序中：按照上层碳钢基材A、下层碳钢基材B、中间层为至少两块不锈钢复材、四根封条包围在中间层的四侧边的方式进行组坯，封条和基材A之间、封条和基材B之间
进行气保焊，以形成基坯；该基坯的四侧边具有由基材A、封条和基材B合围出的深度为D的凹槽，并且，基坯的一个侧边的封条开设有圆形通孔，在通孔中焊接外径为r的钢管；封焊工序中：对所述凹槽进行堆焊，堆焊时在所述钢管周围预留出与钢管同心、半径为R＞r的孔洞；当所述钢管所在侧边的凹槽堆焊至熔深为凹槽深度的2/3、而其它侧边的凹槽堆焊至熔深为凹槽深度的2/3以上时，中止堆焊；封口工序中：在基坯完成抽真空工序之后，将所述钢管用火焰枪加热、夹扁、折进预留的所述孔洞内；再用气保焊对所述孔洞进行满焊，将所述钢管封焊在所述孔洞内；而后继续堆焊直至凹槽被填满，最后进行盖面焊，得到复合坯；轧制工序中：对出加热炉的复合坯进行轧制，制得复合板大板；整个轧制过程中，前n道次采用横向轧制，第n＋1道次以后采用纵向轧制，并且，第1道次轧制压下量≥25mm且轧制温度≥1060℃，第n道次轧制所得坯料的宽度为Wt＋0~40mm，Wt为复合板大板的目标宽度，第n道次的轧制温度≥1030℃；在第n道次和第n＋1道次之间以及在第n＋2道次和第n＋3道次之间，将坯料在6组集管中进行往返水冷1次，每组集管的上集管冷却水量120~180m3/h、下集管冷却水量160~220m3/h，且辊道速度为0.8~1.2m/s；第n＋1道次至第n＋3道次的轧制压下量均≥40mm，第n＋1道次的轧制温度≥950℃；至第m道次时，轧制温度≥900℃，轧制至坯料厚度为复合板大板的目标厚度的2.5~3.5倍；之后进行浇水冷却，直至坯料的表面温度降低至840℃以下；而后进行第二阶段轧制，直至坯料厚度为复合板大板的目标厚度，完成整个轧制过程，第二阶段轧制的第1道次轧制温度为810℃~840℃，最后1道次的轧制温度为780~810℃。
[0009]为实现上述专利技术目的，本专利技术一实施方式提供了一种桥梁结构用不锈钢复合板，其采用的制备方法包括坯料准备、涂覆隔离剂、组坯、封焊、抽真空、封口、加热、轧制、冷却、分板、压平的工艺流程；其中，组坯工序中：按照上层碳钢基材A、下层碳钢基材B、中间层为至少两块不锈钢复材、四根封条包围在中间层的四侧边的方式进行组坯，封条和基材A之间、封条和基材B之间进行气保焊，以形成基坯；该基坯的四侧边具有由基材A、封条和基材B合围出的深度为D的凹槽，并且，基坯的一个侧边的封条开设有圆形通孔，在通孔中焊接外径为r的钢管；封焊工序中：对所述凹槽进行堆焊，堆焊时在所述钢管周围预留出与钢管同心、半径为R＞r的孔洞；当所述钢管所在侧边的凹槽堆焊至熔深为凹槽深度的2/3、而其它侧边的凹槽堆焊至熔深为凹槽深度的2/3以上时，中止堆焊；封口工序中：在基坯完成抽真空工序之后，将所述钢管用火焰枪加热、夹扁、折进预留的所述孔洞内；再用气保焊对所述孔洞进行满焊，将所述钢管封焊在所述孔洞内；而后继续堆焊直至凹槽被填满，最后进行盖面焊，得到复合坯；轧制工序中：对出加热炉的复合坯进行轧制，制得复合板大板；整个轧制过程中，前n道次采用横向轧制，第n＋1道次以后采用纵向轧制，并且，第1道次轧制压下量≥25mm且轧制温度≥1060℃，第n道次轧制所得坯料的宽度为Wt＋0~40mm，Wt为复合板大板的目标宽度，第n道次的轧制温度≥1030℃；在第n道次和第n＋1道次之间以及在第n＋2道次和第n＋3道次之间，将坯料在6组集管中进行往返水冷1次，每组集管的上集管冷却水量120~180m3/h、下集管冷却水量160~220m3/h，且辊道速度为0.8~1.2m/s；第n＋1道次至第n＋3道次的轧制压下量均≥40mm，第n＋1道次的轧制温度≥950℃；至第m道次时，轧制温度≥900℃，轧制
至坯料厚度为复合板大板的目标厚度的2.5~3.5倍；之后进行浇水冷却，直至坯料的表面温度降低至840℃以下；而后进行第二阶段轧制，直至坯料厚度为复合板大板的目标厚度，完成整个轧制过程，第二阶段轧制的第1道次轧制温度为810℃~840℃，最后1道次的轧制温度为780~810℃；所述复合板的基层的化学成分以质量百分比计为：C：0.03~0.16%，Si：0.11~0.29%，Mn：1.31~1.54%，P≤0.018%，S≤0.0030%，Cr：0.06~0.29%，Ni≤0.24%，Cu≤0.24%，Mo≤0.24%，Nb：0.011~0.034%，Ti：0.011~0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，所述方法包括坯料准备、涂覆隔离剂、组坯、封焊、抽真空、封口、加热、轧制、冷却、分板、压平的工艺流程；其中，组坯工序中：按照上层碳钢基材A、下层碳钢基材B、中间层为至少两块不锈钢复材、四根封条包围在中间层的四侧边的方式进行组坯，封条和基材A之间、封条和基材B之间进行气保焊，以形成基坯；该基坯的四侧边均具有由基材A、封条和基材B合围出的凹槽，并且，基坯的一个侧边的封条开设有圆形通孔，在通孔中焊接外径为r的钢管；封焊工序中：对所述凹槽进行堆焊，堆焊时在所述钢管周围预留出与钢管同心、半径为R＞r的孔洞；当所述钢管所在侧边的凹槽堆焊至熔深为凹槽深度的2/3、而其它侧边的凹槽堆焊至熔深为凹槽深度的2/3以上时，中止堆焊；封口工序中：在基坯完成抽真空工序之后，将所述钢管用火焰枪加热、夹扁、折进预留的所述孔洞内；再用气保焊对所述孔洞进行满焊，将所述钢管封焊在所述孔洞内；而后继续堆焊直至凹槽被填满，最后进行盖面焊，得到复合坯；轧制工序中：对出加热炉的复合坯进行轧制，制得复合板大板；整个轧制过程中，前n道次采用横向轧制，第n＋1道次以后采用纵向轧制，并且，第1道次轧制压下量≥25mm且轧制温度≥1060℃，第n道次轧制所得坯料的宽度为Wt＋0~40mm，Wt为复合板大板的目标宽度，第n道次的轧制温度≥1030℃；在第n道次和第n＋1道次之间以及在第n＋2道次和第n＋3道次之间，将坯料在6组集管中进行往返水冷1次，每组集管的上集管冷却水量120~180m3/h、下集管冷却水量160~220m3/h，且辊道速度为0.8~1.2m/s；第n＋1道次至第n＋3道次的轧制压下量均≥40mm，第n＋1道次的轧制温度≥950℃；至第m道次时，轧制温度≥900℃，轧制至坯料厚度为复合板大板的目标厚度的2.5~3.5倍；之后进行浇水冷却，直至坯料的表面温度降低至840℃以下；而后进行第二阶段轧制，直至坯料厚度为复合板大板的目标厚度，完成整个轧制过程，第二阶段轧制的第1道次轧制温度为810℃~840℃，最后1道次的轧制温度为780~810℃。2.根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，封焊工序中，当所述钢管所在侧边的凹槽堆焊至熔深为凹槽深度的2/3、而其它侧边的凹槽堆焊至熔深为凹槽深度时，结束封焊工序。3.根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，堆焊时，对凹槽按照上边沿和下边沿在先、中间区域在后的顺序进行多层多道焊，每层焊接4道次以上，道间温度为140~160℃，焊接总层数为6~8层，层间温度为150~250℃。4.根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，组坯工序中，所述通孔开设在基坯的一个短侧边处的封条上，并且所述通孔以该封条的长度1/3、宽度1/2的位置为中心；所述钢管的端面与该封条的内表面齐平。5.根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，组坯工序中，封条的外表面的上边沿和下边沿均开设坡口，坡口角度为10~20
°
，垂直深度为10~15mm。6.根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，组坯工序中，中间层由层叠放置的复材A和复材B构成。7.根据权利要求6所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，组坯工序所得基坯中，基材A和基材B分别为等厚板。
8.根据权利要求6所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，组坯工序所得基坯中，基材A和基材B分别为厚度沿X方向上变化的非等厚板，且基材A和基材B各自的待复合表面相对互补；所述X方向为基材A和基材B的长度方向或者宽度方向。9.根据权利要求8所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，基材A和基材B分别为厚度沿X方向上单调变化的非等厚板，各自的待复合表面为倾斜平面；或者，基材A和基材B分别为厚度沿X方向上非单调变化的非等厚板，各自的待复合表面包括沿X方向排布的两个以上平面。10.根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，组坯工序中，中间层由沿X方向并排的两个或更多个复材构成。11.根据权利要求10所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，相邻两个复材的相接侧边设置为平行互补的斜边，每个复材在厚度方向上的一个较小表面构成非待复合表面，另一个较大表面构成待复合表面。12.根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，在组坯工序中，中间层相对于基材B居中放置，中间层的侧边到基材B的相应侧边的距离为45~75mm。13. 根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，加热工序中：对所述复合坯在加热炉中按照预热段、一加热段、二加热段、三加热段和均热段的五段式进行加热，预热段温度≤850℃，一加热段温度1080
±
30℃，二加热段温度1160
±
30℃，三加热段温度1220
±
20℃，均热段温度1190
±
20℃，三加热段的停留时间为(0.25~0.35)
×
t min/mm，t为复合坯的厚度，均热段的停留时间为15min~30min。14.根据权利要求1所述的桥梁结构用不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，冷却工序中：轧制所得复合板大板进入超快速冷却系统，所述超快速冷却系统具有沿辊道间隔1m布置的24组冷却集管，每组冷却集管的冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：镇凡，曲锦波，邵春娟，杨浩，
申请(专利权)人：张家港宏昌钢板有限公司江苏沙钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：