專利名稱：薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及復合鋼板制造技術，特別涉及薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板 的方法。
背景技術：
隨著鋼鐵制造工藝的不斷進步，出現(xiàn)了大量的不同成分與不同組織的 鋼鐵材料。這些鋼鐵材料包括碳鋼、不銹鋼、硅鋼以及各種合金鋼。其中 使用量最大的鋼鐵材料還是碳鋼和不銹鋼。碳鋼以其優(yōu)異的力學性能成為 結構材料領域最重要的材料之一，但是碳鋼材料一個明顯的缺點是耐蝕性 低。不適合使用于具有腐蝕的環(huán)境，每年因腐蝕而消耗的碳鋼已逐歩占到
了年鋼鐵總產(chǎn)量的10%，而且還在上升。
不銹鋼以其優(yōu)異的耐蝕能力受到廣泛的青睞，是重要的功能性鋼鐵材 料，我國加大了不銹鋼的生產(chǎn)和研發(fā)能力，產(chǎn)能提高。但是仍不能滿足是 益增長的需求。另外，不銹鋼的強度低極大地限制了不銹作為結構材料的 大量應用。近來也開發(fā)了一些高強度不銹鋼，可是其工藝復雜，能耗及成 本較高，不具有較高的綜合競爭力。而且隨著合金資源的的日益枯竭，作 為不銹鋼重要成分的合金元素的價格越來越高，從而引起不銹鋼的價格也 越來越高。不銹鋼的競爭優(yōu)勢也極大地受到影響，越來越大地受到有色金 屬和有機復合材料的挑戰(zhàn)。所以人們正在努力尋求方法解決不銹鋼的成本 問題。
綜合利用碳鋼的優(yōu)異力學性能和不銹鋼的優(yōu)異的耐蝕性能一直是學 術界和工業(yè)界的目標。眾所周知，材料的破壞絕大多數(shù)是從表面開始的。 例如腐蝕、磨損、疲勞等。所以如果將碳鋼和不銹鋼組合起來，形成不銹 鋼表層和碳鋼心部的復合結構鋼鐵材料，就可以同時保證力學性能和功能 性能。最初的不銹鋼與碳鋼的復合是采用軋制的方法，將兩片不銹鋼與一 片碳鋼放置成碳鋼在中心的方式，然后采用爆炸成型或冷軋或溫軋的方法 進行結合軋制。但無法完全消除結合界面，碳鋼與不銹鋼之間的結合力不
3高，成本高且生產(chǎn)率低。為了提高結合力從面進行超高溫的退火處理，生 產(chǎn)制備周期長，而且超高溫的退火處理過程中容易發(fā)生分層等。所以一直 沒有得到較好的發(fā)展。
近來，國際上努力開發(fā)復合澆鑄技術，在澆鑄的過程中直接在結晶器 中引入碳鋼與不銹鋼和鋼液，碳鋼在中心不銹鋼在兩側。采用電磁控制技 術防止兩種液態(tài)金屬的混合。日本已有部分產(chǎn)品供應市場。但這種技術的 不銹鋼層較厚，技術控制難度高。由于采用電磁控制技術防止兩種液態(tài)金 屬的混合，難以靈活地控制不銹鋼和碳鋼的成分，技術也不十分成熟，有 待于進一步研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，在薄 帶連鑄過程中，直接形成碳鋼在心部、不銹鋼在表面的、表面耐蝕性好和 心部強度高的、具有優(yōu)異綜合性能的復合結構鋼板。
為達到以上的目的，本發(fā)明的技術方案是，
薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，液態(tài)碳鋼水經(jīng)過雙輥薄帶連鑄形 成薄鋼帶，在薄鋼帶離開結晶輥接觸點以后采用高溫不銹鋼顆粒射流在薄
鋼帶表面，不銹鋼顆粒粘接形成不銹鋼表面層，顆粒溫度550 650°C;再 經(jīng)熱軋軋制形成碳鋼在心部不銹鋼在表面的復合鋼板。
進一步，液態(tài)碳鋼水經(jīng)雙輥薄帶連鑄形成高溫薄鋼帶，薄鋼帶的出帶 溫度在110(TC 140(TC之間，鋼帶的厚度在2 5mm之間。
如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 不銹鋼顆粒粒徑在100微米以下，粒子速度達到650m/s以上。
如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 不銹鋼顆粒射流采用惰性氣體或還原性氣體與惰性氣體的混合氣體攜帶 和保護，氣體溫度在550 80(TC之間。
所述的氣體從薄鋼帶的雙面進行噴射保護。
不銹鋼表面層的厚度為單層厚度為復合組織鋼板總厚度的10 15%， 兩個表面層總厚度為復合組織鋼板總厚度的20 30%。
高溫鋼帶在出帶后一直在惰性氣體或還原性氣體保護下冷卻到100(TC以下。
在1000 卯(TC之間對復合組織鋼帶進行軋制處理，軋下量控制在 10 50%之間。
軋制用單道次軋制，或多道次軋制。
軋制后鋼帶進行水冷冷卻到45(TC以下，優(yōu)選為20(TC以下。
本發(fā)明將液態(tài)碳鋼水導入到 一 組相對旋轉的結晶輥中，結晶輥內(nèi)部采 用水冷冷卻，將液態(tài)碳鋼鋼水經(jīng)雙輥鑄軋形成高溫碳鋼薄帶。要求薄鋼帶 的出帶溫度在110(TC-140(TC之間，鋼帶的厚度在2-5mm之間。帶鋼從結 晶輥拉出后即刻在帶鋼的表面進行不銹鋼顆粒射流復合化處理。整個過程 采用惰性氣體保護防止表面氧化。
當帶鋼離開結晶輥接觸點后，采用惰性氣體攜帶不銹鋼顆粒形成與帶 鋼寬度相同的層流射流從兩個表面對高溫鋼帶進行噴射復合。由于高溫下 帶鋼較軟，不銹鋼顆粒速度較高，當不銹鋼顆粒撞擊高溫薄鋼帶表面時， 在碳鋼帶的表面粘接而形成一層不銹鋼層。不銹鋼顆粒噴射過程中采用雙 向等強度相對噴射，防止鋼帶發(fā)生過大的抖動。如果制備單面的復合鋼板， 在相對面也要進行氣流噴射以平衡帶鋼的受力。
不銹鋼顆粒的粒子速度達到650m/s以上，保證不銹鋼顆粒粘接于帶 鋼的表面。薄鋼帶的出帶溫度在110(TC-140(TC之間，保證不銹鋼顆粒粘 接后發(fā)生融合作用。不銹鋼顆粒射流釆用惰性氣體保護以防止不銹鋼顆粒 以及鋼帶表面氧化。
不銹鋼顆粒的溫度在550-65(TC之間，以具備較好的變形能力。顆粒 粒徑在100微米以下，防止大顆粒對帶鋼表面產(chǎn)生損傷。惰性氣體的溫度 要求在550-80(TC之間，防止帶鋼產(chǎn)生激冷表面。
不銹鋼層的厚度為單層厚度為復合組織鋼板總厚度的10-15%,兩 個表面層總厚度為復合組織鋼板總厚度的20-30%。
不銹鋼層制備后，復合組織鋼帶在惰性氣體保護下冷卻到IOO(TC以 下。在1000-90(TC之間對復合組織鋼帶進行軋制處理，調(diào)整帶鋼的板型， 軋下量控制在10-50%之間。可以采用單道次，也可以采用多道次軋制。
軋制后鋼帶進行水冷冷卻到45(TC以下，防止帶鋼的氧化和合金元素 的過量擴散。
5本發(fā)明的技術特點在于
1. 薄帶連鑄連軋工藝在其結晶輥出口處將液態(tài)碳鋼形成了高溫的鋼
帶。此鋼帶的溫度范圍在在110(TC-140(TC之間，鋼帶的硬度較低，不銹
鋼顆粒容易進行粘接。
2. 當帶鋼離開結晶輥接觸點后，采用不銹鋼顆粒射流從兩個表面對高
溫鋼帶進行噴射，在高溫薄鋼帶表面形成不銹鋼表面層。
3. 不銹鋼顆粒的溫度在550-65(TC之間，具備較好的變形能力。顆粒 粒徑在IOO微米以下，不對高溫帶鋼表面產(chǎn)生損傷。
4. 采用惰性氣體保護，氣體的溫度在550-800。C之間，不對帶鋼產(chǎn)生 激冷。
5. 不銹鋼顆粒的粒子速度達到650m/s以上，保證不銹鋼顆粒有效粘接 于帶鋼的表面?？梢栽诮Y晶輥接觸點后進行多次噴射，形成不同成分的多 層復合結構。
6. 當帶鋼離開結晶輥接觸點后，惰性氣體保護是從兩個表面對高溫鋼 帶進行噴射。雙面等強度相對噴射。不對帶鋼的運動產(chǎn)生影響。
7. 不銹鋼層的厚度為單層厚度為復合組織鋼板總厚度的10-15%，兩 個表面層總厚度為復合組織鋼板總厚度的20-30%。
8. 鋼帶在離開結晶輥接觸點以后，在進行噴射粘接不銹鋼過程中以及 冷卻到1050'C以下的整個過程采用惰性氣體保護，防止帶鋼的氧化。
9. 不銹鋼層制備后，復合組織鋼帶在惰性氣體保護下冷卻到1050。C以 下。在1050-90(TC之間對復合組織鋼帶進行軋制處理，調(diào)整帶鋼的板型， 軋下量控制在10-30%之間?？梢圆捎脝蔚来?，也可以采用多道次軋制。 提高了不銹鋼層與碳鋼的結合力，形成冶金結合。
10. 軋制后鋼帶進行水冷冷卻到45(TC以下，防止帶鋼的氧化和合金元 素的過量擴散。優(yōu)選為冷卻到20(TC以下。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術的主要區(qū)別在于
與復合軋制技術相比，本發(fā)明方法是采用顆粒直接粘接于帶鋼的表 面，不需要進行另外的軋制工藝；并且是在高溫下進行，不銹鋼層與碳鋼 的結合力高，為冶金結合。
與復合澆鑄技術相比，本發(fā)明方法不需要進行復雜的電磁控制技術防止兩種液態(tài)金屬的混合。生產(chǎn)工藝過程可控性強，適合于不同成分的不銹鋼與碳鋼的復合板。并且可進行不同區(qū)域的特色復合，形成不同的復合板。本發(fā)明方法可以在一個工藝下形成多層復合，生產(chǎn)效率高，可適合多種復合組織。


圖1為本發(fā)明薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法的流程圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明薄帶連鑄連軋復合鋼板的制備方法，將液態(tài)碳鋼水
1從中間包2進入一組相對旋轉的結晶輥的雙輥結晶器3，經(jīng)過雙輥薄帶連鑄形成薄鋼帶4，在薄鋼帶離開結晶輥接觸點以后將鋼板表面清潔5后，放入到惰性氣體保護爐內(nèi)進行加熱；在惰性氣體或還原性惰性氣體保護下引入不銹鋼顆粒射流，在高溫薄鋼板上形成不銹鋼表面層6;隨爐冷卻到100(TC以下，從爐內(nèi)迅速取出進行軋制7;經(jīng)熱軋軋制形成碳鋼在心部不銹鋼在表面的復合鋼板8。軋制后立刻水淬，然后放入指定溫度的爐內(nèi)均溫30分鐘。然后取出空冷到室溫。
實施例1
將2mm厚的碳鋼板在惰性氣體保護爐內(nèi)進行加熱到到1400°C，保溫5min。引入304不銹鋼顆粒射流，顆粒射流速度650m/s，顆粒平均粒徑65微米，最大粒徑100微米，溫度55(TC。形成雙表面各為200微米不銹鋼層。攜帶保護氣體溫度為650。C氮氣。隨爐冷卻到950°C，單道次軋下20%。 20(TC保溫。得到復合鋼板實際厚度為1.9mm，表面成分為304不銹
實施例2
將5mm厚的IF鋼板在惰性氣體保護爐內(nèi)進行加熱到到IIO(TC，保溫15min。引入410不銹鋼顆粒射流，顆粒射流速度710m/s，顆粒平均粒徑55微米，最大粒徑75微米，溫度650°C。形成雙表面各為500微米左右不銹鋼層。攜帶保護氣體溫度為80(TC氮氣。隨爐冷卻到100(TC，單道次軋下30%。 45(TC保溫。得到復合鋼板實際厚度為4.5mm，表面成分為410不銹鋼，鎳含量有一定程度的降低。
實施例3
將3mm厚的碳鋼板在惰性氣體保護爐內(nèi)進行加熱到到125(TC，保溫10min。引入2507雙相不銹鋼顆粒射流，顆粒射流速度680m/s，顆粒平均粒徑45微米，最大粒徑80微米，溫度60(TC。形成雙表面各為400微米左右不銹鋼層。攜帶保護氣體溫度為80(TC氮氣。隨爐冷卻到890°C，單道次軋下15%。直接水淬。得到復合鋼板實際厚度為3.5mm，表面成分為2507不銹鋼，含有一定量的馬氏體組織。
實施例4
將2mm厚的硅鋼板在惰性氣體保護爐內(nèi)進行加熱到到1300°C，保溫10min。引入410不銹鋼顆粒射流，顆粒射流速度700m/s，顆粒平均粒徑30微米，最大粒徑50微米，溫度65(TC。形成雙表面各為300微米左右不銹鋼層。攜帶保護氣體溫度為80(TC氮氣。隨爐冷卻到1000。C，單道次軋下10%, 45(TC均溫。得到復合鋼板實際厚度為2.1mm，表面成分為410不銹鋼。做了次實驗，硅鋼板易裂，不裂的成功率30%左右。
實施例5
將4mm厚的碳鋼板在惰性氣體保護爐內(nèi)進行加熱到到1200°C，保溫15min。引入316不銹鋼含有3%銅的復合顆粒射流，顆粒射流速度660m/s，顆粒平均粒徑35微米，最大粒徑50微米，溫度600'C。形成雙表面各為400微米左右不銹鋼層。攜帶保護氣體溫度為70(TC氮氣。隨爐冷卻到98(TC，雙道次各軋下10。/。。20(TC均溫。得到復合鋼板實際厚度為3.56mm，表面成分為316不銹鋼，銅氧化較多。
實施例6
將3mm厚的碳鋼板在惰性氣體保護爐內(nèi)進行加熱到到1150°C，保溫15min。引入高錳twip鋼成分的顆粒平面射流，顆粒射流速度660m/s，顆粒平均粒徑30微米，最大粒徑50微米，溫度600°C。形成雙表面各為300微米左右復合結構鋼板。攜帶保護氣體溫度為65(TC氮氣。隨爐冷卻到1050。C，雙道次各軋下10。/。。20(TC均溫。得到復合鋼板實際厚度為2.41mm，表面成分錳含量與粉末相同。
權利要求
1.薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，液態(tài)碳鋼水經(jīng)過雙輥薄帶連鑄形成薄鋼帶，在薄鋼帶離開結晶輥接觸點以后采用高溫不銹鋼顆粒射流在薄鋼帶表面，不銹鋼顆粒粘接形成不銹鋼表面層，顆粒溫度550～650℃；再經(jīng)熱軋軋制形成碳鋼在心部不銹鋼在表面的復合鋼板。
2. 如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 液態(tài)碳鋼水經(jīng)雙輥薄帶連鑄形成高溫薄鋼帶，薄鋼帶的出帶溫度在 110(TC 140(TC之間，鋼帶的厚度在2 5mm之間。
3. 如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 不銹鋼顆粒粒徑在100微米以下，粒子速度達到650m/s以上。
4. 如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 不銹鋼顆粒射流采用惰性氣體或還原性氣體與惰性氣體的混合氣體攜 帶和保護，氣體溫度在550 80(TC之間。
5. 如權利要求4所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 所述的氣體從薄鋼帶的雙面進行噴射保護。
6. 如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 不銹鋼表面層的厚度為單層厚度為復合組織鋼板總厚度的10 15%， 兩個表面層總厚度為復合組織鋼板總厚度的20 30%。
7. 如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 高溫鋼帶在出帶后一直在惰性氣體或還原性還原性氣體保護下冷卻到 1000。C以下。
8. 如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 在1000 900。C之間對復合組織鋼帶進行軋制處理，軋下量控制在 10 50%之間。
9. 如權利要求1或8所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征 在于，軋制用單道次軋制，或多道次軋制。
10. 如權利要求1所述的薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，其特征在于， 軋制后鋼帶進行水冷冷卻到45(TC以下，優(yōu)選為20(TC以下。
全文摘要
薄帶連鑄連軋生產(chǎn)復合鋼板的方法，液態(tài)碳鋼水經(jīng)過雙輥薄帶連鑄形成薄鋼帶，在薄鋼帶離開結晶輥接觸點以后采用高溫不銹鋼顆粒射流在薄鋼帶表面，不銹鋼顆粒粘接形成不銹鋼表面層，顆粒溫度550～650℃；再經(jīng)熱軋軋制形成碳鋼在心部、不銹鋼在表面的復合鋼板。本發(fā)明復合鋼板表面耐蝕性好和心部強度高、具有優(yōu)異綜合性能等特點。
文檔編號B21B37/00GK101683656SQ20081020070
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權日2008年9月27日
發(fā)明者張俊寶, 徐樂江, 園 方, 梁永立 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司