一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺

文档序号:122953 发布日期:2021-10-22 浏览:49次 >En<

阅读说明:本技术 一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺 (Production process of surface corrosion-resistant nickel-based composite steel plate ) 是由 张华伟 杨宴宾 刘生 于 2020-04-21 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺,包括如下步骤:S1,复合,选择镍基合金敷层与基层采用复合工艺制得板坯;其中,所述镍基合金敷层成分至少包括Ni含量为≥20%,以重量百分比计;所述基层成分至少包括C含量为0~1.2%,以重量百分比计;S2,热轧,将步骤S1制备的板坯进行热轧轧制。本发明的表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺,通过控制敷层与基层的化学成分以及轧制工艺,使制备的镍基复合钢板既具有镍基合金的耐蚀性又具有碳钢的强度及拉伸性能等;进而具有较好的综合使用性能和较广的适用范围,便于节约资源,延长钢材使用寿命,减少有害物质排放,实现可持续发展。(The invention discloses a production process of a surface corrosion-resistant nickel-based composite steel plate, which comprises the following steps: s1, compounding, namely selecting a nickel-based alloy coating and a base layer to prepare a plate blank by adopting a compounding process; wherein, the nickel-based alloy coating at least comprises more than or equal to 20 percent of Ni content by weight percentage; the base layer at least comprises 0-1.2% of C by weight percentage; and S2, hot rolling, namely, hot rolling the slab prepared in the step S1. According to the production process of the surface corrosion-resistant nickel-based composite steel plate, the chemical components of the coating layer and the base layer are controlled, and the rolling process is controlled, so that the prepared nickel-based composite steel plate has the corrosion resistance of nickel-based alloy, the strength, the tensile property and the like of carbon steel; and then has better comprehensive performance and wider application range, is convenient for saving resources, prolongs the service life of steel, reduces the emission of harmful substances and realizes sustainable development.)

一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺

技术领域

本发明涉及钢材制造领域,尤其涉及一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺。

背景技术

金属复合板是指在金属基材上覆以另外一种金属复材,使获得的复合板可以兼具敷层金属与基层金属的性能。镍基复合钢板可以的替代镍基合金充分发挥其耐蚀、耐氢、光亮等性能,同时又能兼具碳钢的强度及拉伸性能、加工性、焊接性等特殊性能,还大大节约了镍基耐蚀合金的使用,降低了成本,减少了资源浪费,且随着经济性及其它使用优点的逐渐体现,镍基合金与碳钢复合的钢板在某些领域已成为不可替代的材料。

鉴于上述情况,需要开发一种新型的表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺,该表面耐蚀镍基复合钢板既具有镍基合金的耐蚀性又具有碳钢的强度及拉伸性能等,便于节约资源,延长钢材寿命,实现可持续发展。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷,本发明目的是提供一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺,该镍基复合钢板既具有镍基合金的耐蚀性又具有碳钢的强度及拉伸性能等,便于节约资源,延长钢材寿命,实现可持续发展。

为了实现上述目的,本发明采用如下的技术方案:

一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择镍基合金敷层与基层,采用复合工艺制得板坯;其中,所述镍基合金敷层成分至少包括Ni含量为≥20%,以重量百分比计;所述基层成分至少包括C含量为0~1.2%,以重量百分比计;

S2,热轧,将所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制。

优选地,所述步骤S1中,所述镍基合金敷层成分还包括Cr含量为≥15%,以重量百分比计。

优选地,所述步骤S1中,所述复合工艺为堆焊或热熔敷或喷涂。

优选地,所述堆焊前,采用砂带或铣机对基层表面除杂;

所述堆焊时,焊接速度为0.1~0.7m/min,焊接电流为500~1200A。

优选地,所述热熔敷采用多层激光熔覆,输出功率为0.75~25kw,光斑直径为2.5~3.2mm,扫描速度为0.2~1.2m/min。

优选地,所述步骤S1中,所述板坯为单面镍基合金板坯或双面镍基合金板坯。

优选地,所述步骤S2中,所述热轧轧制为热连轧轧制或中厚板轧制。

优选地,所述热连轧轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为900~1280℃;

板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力≥10MPa;

板坯除鳞后多个道次粗轧,粗轧道次为3~8道次,粗轧时除鳞1~16次。

优选地,所述炉卷轧机轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为800~1280℃;

板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力≥10MPa;

板坯除鳞后进行多个道次轧制,轧制总道次为3~20道次。

优选地,所述热轧轧制为中厚板轧制;

所述中厚板轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为900~1280℃;

板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力≥10MPa;

板坯除鳞后进行多个道次轧制,轧制总道次为3~20道次。

优选地,所述表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺还包括表面氧化物去除工序。

优选地,所述表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺还包括冷轧和退火。

本发明的有益效果为:

本发明的表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺通过控制敷层与基层的化学成分以及轧制工艺,使制备的镍基复合钢板既具有镍基合金的耐蚀性又具有碳钢的强度及拉伸性能等;进而具有较好的综合使用性能和较广的适用范围,便于节约资源,延长钢材使用寿命,减少有害物质排放,实现可持续发展。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。

本发明所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择镍基合金敷层与基层,采用复合工艺制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯或双面镍基合金板坯;

其中,镍基合金敷层成分至少包括Ni含量为≥20%,以重量百分比计;或者镍基合金敷层成分包括Ni含量为≥20%且Cr含量为≥15%,以重量百分比计;基层成分至少包括C含量为0~1.2%,以重量百分比计;选择合适的镍基合金敷层和碳钢基层,基层为碳钢或不锈钢,既可直接使用浇铸的钢坯,也可以为铸坯轧制的厚钢板,基层经修磨去除表面杂质,厚度为20~600mm;镍基合金敷层可以采用现有技术获得的镍基合金焊带、焊条、焊丝、粉末料等,包括不限于:940L、合金825、6Mo超级奥氏体镍基合金、合金625、合金C~276、合金C~22等,镍基合金敷层单层厚度为1~30mm;

复合工艺为堆焊或热熔敷或喷涂;

其中,堆焊采用带极埋弧堆焊,采用砂带或铣机对碳钢基层进行表面除杂,除杂后进行堆焊,焊接速度0.1~0.7m/min,电流500~1200A。也可以采用或带极电渣堆焊或埋弧焊或二氧化碳气体保护焊或氩弧焊等起同样作用的堆焊工艺;

热熔敷采用多层激光熔覆,输出功率0.75~25kw,输出功率优选为1.5kW,光斑直径2.5~3.2mm,光斑直径优选为3mm,扫描速率为0.2~1.2m/min,扫描速率优选为0.35m/min。也可以采用电磁感应热熔覆或激光熔覆或等离子熔覆或火焰熔覆等起同样作用的热熔敷工艺。

喷涂可以为冷喷涂或热喷涂等。

S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为热连轧轧制;

在热连轧轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为900~1280℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力≥10MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为3~8道次,粗轧时除鳞1~16次;

中厚板轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为900~1280℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力≥10MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为3~20道次;

炉卷轧机轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为800~1280℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力≥10MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为3~20道次;

板坯经上述步骤S1和S2后的表面耐蚀镍基复合钢板可以直接使用,也可以通过表面氧化物去除工序去除表面氧化物后再使用,例如通过酸洗去除氧化物等;

板坯经上述步骤S1和S2后的表面耐蚀镍基复合钢板可以继续冷轧、退火成冷轧产品后使用。

本发明的表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺除了生产表面耐蚀镍基复合钢板还可用于方坯或圆坯经轧制获得表面耐蚀镍基复合的棒线材等产品。

下面选择化学成分如表1所示的镍基合金敷层和基层对本发明的表面耐蚀镍基复合钢板的生产工艺中做更具体地描述(以单面镍基合金板坯为例);A、B、C为本发明使用的镍基合金敷层和基层;其中C的基层中合金含量较高。

表1

实施例1

本实施例所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择表1内A中对应的镍基合金敷层与基层,采用堆焊制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯;

基层为碳钢铸坯即浇注好的钢坯,经修磨去除表面杂质,厚度为226mm;镍基合金敷层采用现有技术获得的低碳焊带、焊条、焊丝、粉末料等,单层厚度为15mm;

堆焊采用带极埋弧堆焊,焊带厚度0.5mm,焊带宽度60mm,焊接电流790A,焊接速度0.4m/min,单层堆焊厚度2.7mm;

S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为热连轧轧制;

其中,热连轧轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为1200℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力为17MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为5道次,粗轧时除鳞1次;

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为12mm,敷层厚度为0.73mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为342MPa,抗拉强度为397MPa,延伸率A50为29.1%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

实施例2

本实施例所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择表1内A中对应的镍基合金敷层与基层,采用热熔敷制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯;

基层为碳钢铸坯即浇注好的钢坯,经修磨去除表面杂质,厚度为226mm;镍基合金敷层采用现有技术获得的低碳焊带、焊条、焊丝、粉末料等,单层厚度为9mm;

热熔敷采用多层激光熔覆,输出功率1.5kW,光斑直径3mm,扫描速率0.35m/min。

S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为热连轧轧制;

其中,热连轧轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为1200℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力为17MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为5道次,粗轧时除鳞1次;

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为12mm,敷层厚度为0.46mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为312MPa,抗拉强度为391MPa,延伸率A50为29.1%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

实施例3

本实施例所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择表1内A中对应的镍基合金敷层与基层,采用堆焊制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯;

基层为碳钢铸坯即浇注好的钢坯,经修磨去除表面杂质,厚度为226mm;镍基合金敷层采用现有技术获得的低碳焊带、焊条、焊丝、粉末料等,单层厚度为9mm;

堆焊采用埋弧堆焊,焊条直径4mm,焊接电流580A,焊接速度0.32m/min,单层堆焊厚度4.5mm;

S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为中厚板轧制;

其中,中厚板轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为1230℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力17MPa;板坯除鳞后进行轧制,轧制总道次为12道次;

经中厚板轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为24mm,敷层厚度为0.88mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为372MPa,抗拉强度为475MPa,延伸率A50为24.1%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

实施例4

本实施例所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择表1内A中对应的镍基合金敷层与基层,采用堆焊制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯;

基层为碳钢铸坯即浇注好的钢坯,经修磨去除表面杂质,厚度为226mm;镍基合金敷层采用现有技术获得的低碳焊带、焊条、焊丝、粉末料等,单层厚度为9mm;

堆焊采用埋弧堆焊,焊条直径4mm,焊接电流580A,焊接速度0.32m/min,单层堆焊厚度4.5mm;

S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为卷炉轧机轧制;

其中,卷炉轧机轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为1200℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力为17MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为5道次;

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为12mm,敷层厚度为0.44mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为357MPa,抗拉强度为413MPa,延伸率A50为28.2%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

实施例5

本实施例所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择表1内A中对应的镍基合金敷层与基层,采用堆焊制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯;

基层为碳钢铸坯即浇注好的钢坯,经修磨去除表面杂质,厚度为150mm;镍基合金敷层采用现有技术获得的低碳焊带、焊条、焊丝、粉末料等,单层厚度为9mm;

堆焊采用埋弧堆焊,焊条直径4mm,焊接电流580A,焊接速度0.32m/min,单层堆焊厚度4.5mm;

S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为热连轧轧制;

其中,热连轧轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为1160℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力为17MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为6道次,粗轧时除鳞1次;

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为24mm,敷层厚度为1.30mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为264MPa,抗拉强度为410MPa,延伸率A50为27.1%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

实施例6

本实施例所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择表1内A中对应的镍基合金敷层与基层,采用堆焊制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯;

基层为碳钢铸坯即浇注好的钢坯,经修磨去除表面杂质,厚度为226mm;镍基合金敷层采用现有技术获得的低碳焊带、焊条、焊丝、粉末料等,单层厚度为9mm;

堆焊采用带极埋弧堆焊,焊带厚度0.5mm,焊带宽度60mm,焊接电流790A,焊接速度0.4m/min,单层堆焊厚度2.7mm;

S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为热连轧轧制;

其中,热连轧轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为1160℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力为17MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为6道次,粗轧时除鳞1次;

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为24mm,敷层厚度为0.88mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为364MPa,抗拉强度为410MPa,延伸率A50为27.1%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

实施例7

本实施例所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择表1内B中对应的镍基合金敷层与基层,采用堆焊制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯;

基层为碳钢铸坯即浇注好的钢坯,经修磨去除表面杂质,厚度为226mm;镍基合金敷层采用现有技术获得的低碳焊带、焊条、焊丝、粉末料等,单层厚度为9mm;

堆焊采用带极埋弧堆焊,焊带厚度0.5mm,焊带宽度60mm,焊接电流790A,焊接速度0.38m/min,单层堆焊厚度2.8mm;

S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为热连轧轧制;

其中,热连轧轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为1170℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力为17MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为5道次,粗轧时除鳞5次;

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为12mm,敷层厚度为0.44mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为331MPa,抗拉强度为376MPa,延伸率A50为26.0%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

实施例8

本实施例所提供的一种表面耐蚀镍基复合钢板生产工艺,包括如下步骤:

S1,复合,选择表1内B中对应的镍基合金敷层与基层,采用堆焊制得板坯;板坯为单面镍基合金板坯;

基层为碳钢铸坯即浇注好的钢坯,经修磨去除表面杂质,厚度为246mm;镍基合金敷层采用现有技术获得的低碳焊带、焊条、焊丝、粉末料等,单层厚度为10mm;

堆焊采用带极埋弧堆焊,焊带厚度0.5mm,焊带宽度60mm,焊接电流790A,焊接速度0.4m/min,单层堆焊厚度2.7mm;S2,热轧,将经所述步骤S1制备的板坯进行热轧轧制后得到表面耐蚀镍基复合钢板;热轧轧制为热连轧轧制;

其中,热连轧轧制过程中,板坯送入加热炉加热,出炉温度为1200℃;板坯出炉后进行高压水除鳞,除鳞压力为17MPa;板坯除鳞后进行粗轧,粗轧道次为5道次,粗轧时除鳞2次;

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为24mm,敷层厚度为0.90mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为349MPa,抗拉强度为384MPa,延伸率A50为20.7%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

对比例1

其他步骤与实施例1相同,仅步骤S1中选择表1内C中对应的镍基合金敷层与基层;

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为12mm,敷层厚度为0.73mm,测得表面耐蚀镍基复合钢板的屈服强度为416MPa,抗拉强度为563MPa,延伸率A50为46%,进行盐酸试验700h,表面耐蚀镍基复合钢板表面光洁,无锈蚀。

由于其基层成分合金含量较高,虽是耐腐蚀品种,但由于隐藏在敷层内,没有发挥出耐蚀和拉伸性能上的优势,成本相对较高,经济性较差。

对比例2

仅选择表1内A对应的基层成分,不采用步骤S1过程,直接进行热轧,其他工艺与实施例1相同。

经热连轧轧制后得到的表面耐蚀镍基复合钢板厚度为12mm,无敷层,测得钢板的屈服强度为311MPa,抗拉强度为351MPa,延伸率A50为32%,进行盐酸试验500h,钢板表面锈蚀严重。

上述实施例1~8中制备的表面耐蚀镍基复合钢板,在基层与镍基合金敷层的复合界面处,厚度方向上由于基层与镍基合金敷层钢板的元素含量的不同,因而导致含量较高的元素向含量较低的一侧扩散运动。因而,表面耐蚀镍基复合钢板的基层与镍基合金敷层钢板的界面上形成深入两侧各约0~2000μm范围内的过渡层,过渡层各元素的平均成分介于此元素在相应的基层成分和敷层钢板成分中间,呈梯度过渡。例如:处于镍基合金敷层钢板侧的质量百分比较高的合金元素例如Cr向基层侧扩散,而基层内的质量百分比较高的碳元素向敷层钢板侧扩散,过渡层内的Ni、C、Cr、Mn、Mo等元素的平均成分介于镍基合金敷层钢板和基层之间。

综合上述实施例1~8以及对比例1~2中,可以看出,本发明的表面耐蚀镍基复合钢板通过控制敷层与基层的化学成分以及采用堆焊或热熔敷或喷涂与热轧工艺结合,从而使制备的镍基复合钢板既具有镍基合金的耐蚀性又具有碳钢的强度及拉伸性能等;进而具有较好的综合使用性能和较广的适用范围,便于节约资源,延长钢材使用寿命,减少有害物质排放,实现可持续发展。

综上所述,上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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