[發明專利]一種低成本高性能不銹鋼復合板卷的生產工藝及裝置

有效

• 申請號: 202110880781.8
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113578966B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 駱宗安;王明坤;李典;吳慶林;謝廣明
• 申請（專利權）人: 沈陽科安捷材料技術有限公司
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B47/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

一種低成本高性能不銹鋼復合板卷的生產工藝及裝置，屬于金屬復合材料領域，首先對長條形復合板坯的短邊加工焊接坡口，并進行頭尾封邊形成組合坯，之后將消磁后的組合坯送入“H”型結構的真空電子束焊接室，真空室兩側的三維電子束槍對兩側長邊縫隙進行焊接封邊，得到高真空的待復合界面。采用本發明的生產工藝及裝置，可以克服埋弧焊封裝+小孔抽真空工藝下產品結合率低、切邊率高、結合強度低、難以大規模生產高性能不銹鋼復合卷等缺陷，避免真空電子束焊接封裝工藝下投資成本高、焊接效率低、難以適應坯料長度較長的不銹鋼復合卷的生產等問題，最終制備出成材率高、低成本高品質、可進行大規模生產的不銹鋼復合卷。

技術領域

本發明屬于金屬復合材料領域，具體涉及一種低成本高性能不銹鋼復合板卷的生產工藝及裝置。

背景技術

不銹鋼復合板卷是以普通碳鋼(或低合金鋼)為基層，以不銹鋼為復層經熱連軋復合工藝結合而成，同時兼具不銹鋼的耐蝕性和低碳鋼的低成本、高強度的特點，因此廣泛應用于工業及民用領域。目前，隨著我國大規模開展公共基礎設施的開發和建設，對低成本、高性能不銹鋼復合板卷的需求十分旺盛，尤其在城市輸水管道建設和鐵路運輸領域，具有廣闊的市場前景。

目前，各類輸水管道通常在普通鋼管內外涂覆抗腐蝕涂層以解決管道的耐蝕問題，但在使用過程中極易產生涂層脫落，導致水質污染，嚴重時會使管道腐蝕失效。以不銹鋼管作為輸水管道可發揮不銹鋼的特性，防止水質二次污染，使水質達到國家直接飲用水標準要求，但將大大提高建設成本。利用不銹鋼復合板卷生產輸水管道可充分發揮其優勢，顯著降低成本，提高水管壽命，保證水質安全。

全國鐵路運輸發展迅猛，鐵路貨運車廂總用鋼量估算超1500萬噸，耐候鋼和鐵素體不銹鋼難以同時滿足鐵路貨車車體用鋼高強韌性、高耐腐蝕性和經濟性的要求。采用“不銹鋼-低合金鋼-不銹鋼”復合板可以在保證強度的情況下極大程度的提高車廂的抗腐蝕性，提高車廂的使用年限及安全性。

目前不銹鋼復合中厚板制備方法除了爆炸復合工藝外，熱軋復合主要有兩種工藝方法。

第一種工藝方法如專利“一種不銹鋼-碳鋼復合板熱連軋規模化制備方法”(申請號CN109128714A)所述：首先將表面處理后的基復材鋼板先組坯，然后在大氣下利用埋弧焊或氣保焊對復合板坯四周進行封邊處理，焊接完成之后通過在界面附近鉆1～2個小孔(或焊前預留小孔)抽真空，然后密封，最后進行加熱軋制復合。這種工藝方法在實際生產中存在兩個無法克服的缺陷。其一，對界面處小孔通常使用機械泵管道連接抽真空，抽完后真空度只能達到10～100Pa，復合板坯待復合界面真空度不高，仍然會有少量殘余空氣；同時，組坯時待復合界面會因接觸面凹凸不平形成一些局部閉環區域，殘留少量空氣無法抽干凈；這些界面上殘留空氣在后續加熱到1000℃左右并軋制復合時，會膨脹聚集形成氣泡，無法實現界面復合并在復合板表面形成分布不均、大小不一的鼓包，需要后期人工檢查并機械磨削掉鼓包，露出界面，再堆焊不銹鋼材料并磨平，不但影響復合板界面結合效果，也降低了生產效率提高了生產成本。這種缺陷在生產不銹鋼復合中厚板時，還可以在熱軋復合后逐塊板檢查并人工修復；但在生產不銹鋼復合板卷時，由于熱連軋生產速度快，復合板卷厚度薄，長度可達數百米，若仍然存在鼓包缺陷，其分布會更多且面積更大，根本無法采取人工檢查并修復的方法來改善復合質量。其二，由于埋弧焊焊接封裝時需要進行多道次焊接，焊接熱輸入量巨大，導致待復合界面產生氧化物，結合強度較低，并且多道次焊接也導致組坯效率降低；同時，埋弧焊會導致距離焊縫根部超過100mm的待復合表面產生嚴重氧化現象，導致軋制后完全未結合，通常需要在軋制復合后進行較大的切邊處理，造成成材率的降低。這種缺陷在生產不銹鋼復合中厚板時，由于中厚板寬度可達3～4m，可以承受300mm左右的切邊損失；而在生產不銹鋼復合板卷時，由于熱連軋板卷寬度只有1～2.5m，無法承受300mm左右的切邊成材率損失。因此，此種生產方法可以適用于不銹鋼復合中厚板的生產，難以適應大規模生產高品質不銹鋼復合卷的生產要求。