本發(fā)明屬于雙金屬?gòu)?fù)合制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說涉及一種TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法。
背景技術(shù)：
：目前，我國(guó)的高速鐵路及客運(yùn)專線鐵路鋼橋的橋面系設(shè)計(jì)均采用正交異性板結(jié)構(gòu)的鋼橋面，在道碴槽與橋面連接處容易產(chǎn)生積水，進(jìn)而引起橋面的腐蝕，最終影響鐵路鋼橋的使用壽命。橋梁用不銹鋼復(fù)合板，兼具覆層不銹鋼的耐腐蝕性和基材橋梁鋼的強(qiáng)韌性，在鐵路橋面上使用不銹鋼復(fù)合板正好可以解決橋面的腐蝕問題。因此，橋梁用不銹鋼復(fù)合板在鐵路鋼橋上將逐漸得到應(yīng)用。一般情況下，不銹鋼復(fù)合板有爆炸法和軋制法生產(chǎn)。爆炸法由于噪音大，對(duì)環(huán)境存有污染，且受天氣的影響較大，不是一種可持續(xù)的復(fù)合板制備技術(shù)。軋制法是采用高溫軋制的方式，利用原子間的擴(kuò)散使覆材和基材實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合，其生產(chǎn)的復(fù)合板，板幅可靈活調(diào)整，是一種綠色環(huán)?？沙掷m(xù)的生產(chǎn)工藝。因此，采用軋制法生產(chǎn)復(fù)合板將是未來發(fā)展的趨勢(shì)。目前，橋梁行業(yè)用復(fù)合板，一般采用爆炸法制備的正火態(tài)交貨的不銹鋼復(fù)合板，該復(fù)合板的基材主要正火鋼板為主，碳當(dāng)量較高，焊接難度大，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工；而采用真空軋制法生產(chǎn)復(fù)合板，現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝主要通過封焊四周，然后鉆孔再抽真空的方法進(jìn)行組坯，如專利公開號(hào)CN103639203A《對(duì)稱熱軋制造不銹鋼復(fù)合板的真空封裝方法》及專利公開號(hào)CN104708276A《一種不銹鋼復(fù)合板的制備方法》公開的正是利用該法進(jìn)行組坯，因該法需要封焊后再鉆孔抽真空，工藝較為繁瑣，且主要靠人工操作完成。另外一種新穎的組坯方式是在真空環(huán)境下電子束直接焊接組坯，省去了封焊后鉆孔抽真空過程，如專利公開號(hào)CN102069289A《一種不銹鋼-碳鋼復(fù)合板的制備方法》公開的正是采用電子束將不銹鋼與碳鋼直接在真空環(huán)境下進(jìn)行焊接組坯，然后再加熱軋制的方法制備復(fù)合板，然而該法由于不銹鋼與碳鋼的熱膨脹系數(shù)存在很大差異，加熱過程因膨脹量不一樣很容易使不銹鋼與碳鋼的焊縫裂開，軋制成功率不太高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法，所用基材為低碳設(shè)計(jì)的橋梁鋼，通過添加封條，在真空環(huán)境下利用電子束將封條與基材焊接的方式組坯，再經(jīng)TMCP工藝軋制，制備出良好冶金結(jié)合的橋梁用不銹鋼復(fù)合板，有效地解決了復(fù)合板基材碳當(dāng)量高不易焊接的問題，同時(shí)制坯過程減少了鉆孔抽真空等工序，工藝簡(jiǎn)單，且軋制成功率高。本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法，包括以下步驟：㈠坯料準(zhǔn)備：根據(jù)成品復(fù)合板的鋼種及規(guī)格，確定基材和覆材坯料鋼種及規(guī)格；㈡表面處理：對(duì)基材和覆材坯料的待復(fù)合面進(jìn)行打磨處理，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬；㈢隔離劑涂刷：對(duì)覆材非復(fù)合面進(jìn)行隔離劑涂刷，保證隔離劑均勻涂刷在覆材表面上，然后再將隔離劑烘干；㈣組合坯料：在其中一塊基材待復(fù)合面的四周邊部將封條點(diǎn)焊固定，封條高度為兩塊覆材的厚度之和，寬度為30-60mm；然后將兩塊覆材非復(fù)合面疊合，并放置在封條圍成的槽內(nèi)，再將另一塊基材復(fù)合面朝下，蓋在兩塊覆材的上面，確保上下基材四側(cè)邊與封條外邊平齊，組成一個(gè)待封焊的復(fù)合坯；㈤電子束封焊：將組好的復(fù)合坯送至真空室，然后對(duì)真空室抽真空，待真空室真空度達(dá)到10×10-2Pa以下時(shí)，采用真空電子束將復(fù)合坯封條與基材之間的縫隙進(jìn)行焊接；㈥加熱：將復(fù)合坯送至加熱爐加熱，加熱溫度在1100-1250℃，加熱總時(shí)間按坯料厚度以9-16min/cm的時(shí)間控制；㈦軋制與冷卻：采用TMCP工藝進(jìn)行軋制，中間坯厚度是軋制總厚度的1.8-3.0倍，精軋開軋溫度900-970℃，終軋溫度控制800-900℃；采用大壓下方式軋制，保證粗軋階段最后一道次壓下率在20％以上；軋制后高速拋鋼，復(fù)合板直接進(jìn)入超快冷裝置進(jìn)行以2-20℃/s速度快速冷卻，返紅溫度控制在550-700℃；㈧矯直：對(duì)軋制后的鋼板進(jìn)行矯直處理，矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至300℃以下時(shí)即可下線；㈨切割分板：采用等離子或火焰切割方式對(duì)復(fù)合板進(jìn)行切割，經(jīng)切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單面復(fù)合板分離，再對(duì)單面復(fù)合板進(jìn)行矯直處理，經(jīng)表面打磨、性能檢測(cè)、打包處理后，最終獲得所需規(guī)格的不銹鋼復(fù)合板產(chǎn)品。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法，其中步驟㈠中的基材坯料鋼種為采用低碳設(shè)計(jì)的橋梁鋼，其化學(xué)成分按重量百分比為：C：0.05％-0.14％，Si：0.1％-0.5％，Mn：1.0％-1.6％，P≤0.02％，S≤0.01％，Nb：0.010％-0.090％，V≤0.080％，Ti：0.006％-0.030％，Alt：0.015％-0.050％，Cr≤0.30％，Ni≤0.30％，Cu≤0.30％，余量為Fe及少量不可避免的雜質(zhì)。前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法，其中步驟㈠中，覆材坯料鋼種為不銹鋼，如S30408、S31603或321等不銹鋼，其成分及性能滿足對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法，其中步驟㈤中的電子束封焊，封條與基材之間的焊縫深度為30-60mm，以提供足夠的焊縫強(qiáng)度確保復(fù)合坯軋制過程不開裂。前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法，其中步驟㈦中軋制過程粗軋階段的壓縮比≥2.0，粗軋過程較大的壓縮比，保證基材與覆材之間原子的充分?jǐn)U散，最終實(shí)現(xiàn)復(fù)合板的良好冶金結(jié)合；前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法，其中步驟㈨中的不銹鋼復(fù)合板產(chǎn)品，其總厚度為5-60mm，覆材厚度為0.5-10mm。前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復(fù)合板的制備方法，其中步驟㈣中的封條是低合金鋼材料，材質(zhì)同基材的成分及強(qiáng)度相當(dāng)即可。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴本發(fā)明基材采用低碳設(shè)計(jì)的橋梁鋼，所制備的橋梁用不銹鋼復(fù)合板，其基材碳當(dāng)量低，不預(yù)熱可直接焊接，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。⑵本發(fā)明在真空室環(huán)境下直接封焊，減少了傳統(tǒng)工藝的鉆孔、抽真空等工序，真空度更有保障。⑶本發(fā)明通過封條與基材的焊接所組的復(fù)合坯，避免了因加熱過程不銹鋼與碳鋼膨脹量不一致而開裂的問題。⑷本發(fā)明通過TMCP工藝，保證基材橋梁鋼良好的性能，同時(shí)軋后的快速冷卻，控制覆材不銹鋼的晶間析出物，保證了覆材的良好耐蝕性，另外復(fù)合板不需要熱處理，即可獲得良好的綜合性能。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例2的復(fù)合板界面顯微組織圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1本實(shí)施例選擇基材坯料厚度96mm的Q345qD鋼種，化學(xué)成分見表1，覆材坯料厚度為18mm的321不銹鋼，軋制成品厚度為3+16mm的321+Q345qD復(fù)合板。對(duì)兩塊Q345qD基材坯料和兩塊321覆材坯料的其中一個(gè)表面進(jìn)行打磨，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬。對(duì)覆材未打磨表面涂刷隔離劑，然后將隔離劑烘干。對(duì)其中一塊基材已打磨表面的四周邊部點(diǎn)焊固定封條，封條高度為36mm，寬度為45mm；將兩塊覆材的非復(fù)合面疊合，放置在封條圍成的槽內(nèi)，再將另一塊基材復(fù)合面朝下，蓋在兩塊覆材的上面，同時(shí)保證上下基材四側(cè)邊與封條外邊平齊，這樣即組成一個(gè)待封焊的復(fù)合坯。將組好的復(fù)合坯送至真空室，然后對(duì)真空室抽真空，待真空室真空度達(dá)到4×10-2Pa時(shí)，采用電子束將封條與基材之間的縫隙進(jìn)行焊接，即得到總厚度為228mm復(fù)合坯。將復(fù)合坯送至步進(jìn)式加熱爐加熱，加熱溫度1200℃，加熱總時(shí)間230min。采用TMCP工藝進(jìn)行軋制，中間坯厚度為90mm，精軋開軋溫度≤930℃，終軋溫度控制830℃左右。粗軋階段最后一道次壓下率在27％左右，最終軋制厚度為38mm，軋后直接進(jìn)入超快冷快速冷卻，返紅溫度在650℃左右。軋后復(fù)合板經(jīng)矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至300℃下線。經(jīng)切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單層復(fù)合板分離，再對(duì)單層復(fù)合板進(jìn)行矯直處理，然后對(duì)覆材表面打磨，最終獲得成品厚度3+16mm的321+Q370qD復(fù)合板產(chǎn)品。實(shí)施例2本實(shí)施例選擇基材坯料厚度192mm的Q370qD鋼種，化學(xué)成分見表1，覆材坯料厚度為16mm的S31603不銹鋼，軋制成品厚度為3+36mm的S31603+Q370qD復(fù)合板。對(duì)兩塊Q370qD基材坯料和兩塊S31603覆材坯料其中一個(gè)表面進(jìn)行打磨，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬。對(duì)覆材未打磨表面涂刷隔離劑，然后將隔離劑烘干。對(duì)其中一塊基材已打磨表面的四周邊部點(diǎn)焊封條，封條高度為32mm，寬度為50mm；將兩塊覆材的非復(fù)合面疊合，放置在封條圍成的槽內(nèi)，再將另一塊基材復(fù)合面朝下，蓋在兩塊覆材及槽的上面，確保上下基材四側(cè)邊與封條外邊平齊，這樣即組成一個(gè)待封焊的復(fù)合坯。將組好的復(fù)合坯送至真空室，然后對(duì)真空室抽真空，待真空室真空度達(dá)到5×10-2Pa時(shí)，采用電子束將封條與基材之間的縫隙進(jìn)行焊接，即得到總厚度為416mm復(fù)合坯。將復(fù)合坯送至臺(tái)車加熱爐加熱，加熱溫度1200℃，加熱總時(shí)間500min。采用TMCP工藝進(jìn)行軋制，中間坯厚度為160mm，精軋開軋溫度≤900℃，終軋溫度控制830℃左右。粗軋階段最后一道次壓下率在25％左右，最終軋制厚度為78mm，軋后直接進(jìn)入超快冷ACC模式冷卻，返紅溫度在620℃左右。軋后復(fù)合板經(jīng)矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至300℃下線。再經(jīng)切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單層復(fù)合板分離，再對(duì)單層復(fù)合板進(jìn)行矯直處理，然后對(duì)覆材表面打磨，最終獲得成品厚度3+36mm的S31603+Q370qD復(fù)合板產(chǎn)品。復(fù)合板的界面顯微組織圖如圖1所示，如圖可知，不銹鋼與橋梁鋼之間未發(fā)現(xiàn)未結(jié)合區(qū)域，復(fù)合板實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合。實(shí)施例3本實(shí)施例選擇基材坯料厚度107mm的Q370qE鋼種，化學(xué)成分見表1，覆材坯料厚度為16mm的S31603不銹鋼，軋制成品厚度為3+20mm的S31603+Q370qE復(fù)合板。對(duì)兩塊Q370qE基材坯料和兩塊S31603覆材坯料其中一個(gè)表面進(jìn)行打磨，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬。對(duì)覆材未打磨表面涂刷隔離劑，然后將隔離劑烘干。對(duì)其中一塊基材已打磨表面的四周邊部點(diǎn)焊封條，封條高度為32mm，寬度為40mm；將兩塊覆材的非復(fù)合面疊合，放置在封條圍成的槽內(nèi)，再將另一塊基材復(fù)合面朝下，蓋在兩塊覆材及槽的上面，確保上下基材四側(cè)邊與封條外邊平齊，這樣即組成一個(gè)待封焊的復(fù)合坯。將組好的復(fù)合坯送至真空室，然后對(duì)真空室抽真空，待真空室真空度達(dá)到5×10-2Pa時(shí)，采用電子束將封條與基材之間的縫隙進(jìn)行焊接，即得到總厚度為246mm復(fù)合坯。將復(fù)合坯送至步進(jìn)式加熱爐加熱，加熱溫度1200℃，加熱總時(shí)間250min。采用TMCP工藝進(jìn)行軋制，中間坯厚度為96mm，精軋開軋溫度≤910℃，終軋溫度控制820℃左右。粗軋階段最后一道次壓下率在27％左右，最終軋制厚度為46mm，軋后直接進(jìn)入超快冷快速冷卻，返紅溫度在650℃左右。軋后復(fù)合板經(jīng)矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至250℃下線。經(jīng)切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單層復(fù)合板分離，再對(duì)單層復(fù)合板進(jìn)行矯直處理，然后對(duì)覆材表面打磨，最終獲得成品厚度3+20mm的S31603+Q370qE復(fù)合板產(chǎn)品。實(shí)施例4本實(shí)施例選擇基材坯料厚度60mm的Q420qE鋼種，化學(xué)成分見表1，覆材坯料厚度為12mm的S30403不銹鋼，軋制成品厚度為2+10mm的S30403+Q370qE復(fù)合板。對(duì)兩塊Q420qE基材坯料和兩塊S31603覆材坯料其中一個(gè)表面進(jìn)行打磨，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬。對(duì)覆材未打磨表面涂刷隔離劑，然后將隔離劑烘干。對(duì)其中一塊基材已打磨表面的四周邊部點(diǎn)焊封條，封條高度為24mm，寬度為35mm；將兩塊覆材的非復(fù)合面疊合，放置在封條圍成的槽內(nèi)，再將另一塊基材復(fù)合面朝下，蓋在兩塊覆材及槽的上面，確保上下基材四側(cè)邊與封條外邊平齊，這樣即組成一個(gè)待封焊的復(fù)合坯。將組好的復(fù)合坯送至真空室，然后對(duì)真空室抽真空，待真空室真空度達(dá)到5×10-2Pa時(shí)，采用電子束將封條與基材之間的縫隙進(jìn)行焊接，即得到總厚度為144mm復(fù)合坯。將復(fù)合坯送至步進(jìn)式加熱爐加熱，加熱溫度1200℃，加熱總時(shí)間170min。采用TMCP工藝進(jìn)行軋制，中間坯厚度為60mm，精軋開軋溫度≤900℃，終軋溫度控制820℃左右。粗軋階段最后一道次壓下率在28％左右，最終軋制厚度為24mm，軋后直接進(jìn)入超快冷ACC模式冷卻，返紅溫度在550℃左右。軋后復(fù)合板經(jīng)矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至250℃下線。經(jīng)切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單層復(fù)合板分離，再對(duì)單層復(fù)合板進(jìn)行矯直處理，然后對(duì)覆材表面打磨，最終獲得成品厚度2+10mm的S30403+Q420qE復(fù)合板產(chǎn)品。表1本發(fā)明實(shí)施例鋼種的冶煉成分：實(shí)施例CSiMnPSNbVTiAltCrNiCu實(shí)施例10.130.201.450.0140.00500.0150.0010.0150.035///實(shí)施例20.100.241.460.0120.00350.0350.0010.0170.0360.13/0.013實(shí)施例30.0950.251.480.0120.00250.0270.0010.0180.0340.130.250.012實(shí)施例40.0750.281.520.0120.00230.0450.0030.0150.0350.16/0.015除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3