本發(fā)明屬于雙金屬復合制造
技術領域：
，具體地說涉及一種TMCP型橋梁用不銹鋼復合板的制備方法。
背景技術：
：目前，我國的高速鐵路及客運專線鐵路鋼橋的橋面系設計均采用正交異性板結構的鋼橋面，在道碴槽與橋面連接處容易產生積水，進而引起橋面的腐蝕，最終影響鐵路鋼橋的使用壽命。橋梁用不銹鋼復合板，兼具覆層不銹鋼的耐腐蝕性和基材橋梁鋼的強韌性，在鐵路橋面上使用不銹鋼復合板正好可以解決橋面的腐蝕問題。因此，橋梁用不銹鋼復合板在鐵路鋼橋上將逐漸得到應用。一般情況下，不銹鋼復合板有爆炸法和軋制法生產。爆炸法由于噪音大，對環(huán)境存有污染，且受天氣的影響較大，不是一種可持續(xù)的復合板制備技術。軋制法是采用高溫軋制的方式，利用原子間的擴散使覆材和基材實現良好的冶金結合，其生產的復合板，板幅可靈活調整，是一種綠色環(huán)?？沙掷m(xù)的生產工藝。因此，采用軋制法生產復合板將是未來發(fā)展的趨勢。目前，橋梁行業(yè)用復合板，一般采用爆炸法制備的正火態(tài)交貨的不銹鋼復合板，該復合板的基材主要正火鋼板為主，碳當量較高，焊接難度大，不利于現場施工；而采用真空軋制法生產復合板，現有傳統(tǒng)工藝主要通過封焊四周，然后鉆孔再抽真空的方法進行組坯，如專利公開號CN103639203A《對稱熱軋制造不銹鋼復合板的真空封裝方法》及專利公開號CN104708276A《一種不銹鋼復合板的制備方法》公開的正是利用該法進行組坯，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CN102069289A《一種不銹鋼-碳鋼復合板的制備方法》公開的正是采用電子束將不銹鋼與碳鋼直接在真空環(huán)境下進行焊接組坯，然后再加熱軋制的方法制備復合板，然而該法由于不銹鋼與碳鋼的熱膨脹系數存在很大差異，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。技術實現要素：本發(fā)明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種TMCP型橋梁用不銹鋼復合板的制備方法，所用基材為低碳設計的橋梁鋼，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TMCP工藝軋制，制備出良好冶金結合的橋梁用不銹鋼復合板，有效地解決了復合板基材碳當量高不易焊接的問題，同時制坯過程減少了鉆孔抽真空等工序，工藝簡單，且軋制成功率高。本發(fā)明解決以上技術問題的技術方案是：一種TMCP型橋梁用不銹鋼復合板的制備方法，包括以下步驟：㈠坯料準備：根據成品復合板的鋼種及規(guī)格，確定基材和覆材坯料鋼種及規(guī)格；㈡表面處理：對基材和覆材坯料的待復合面進行打磨處理，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：對覆材非復合面進行隔離劑涂刷，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合面的四周邊部將封條點焊固定，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合面疊合，并放置在封條圍成的槽內，再將另一塊基材復合面朝下，蓋在兩塊覆材的上面，確保上下基材四側邊與封條外邊平齊，組成一個待封焊的復合坯；㈤電子束封焊：將組好的復合坯送至真空室，然后對真空室抽真空，待真空室真空度達到10×10-2Pa以下時，采用真空電子束將復合坯封條與基材之間的縫隙進行焊接；㈥加熱：將復合坯送至加熱爐加熱，加熱溫度在1100-1250℃，加熱總時間按坯料厚度以9-16min/cm的時間控制；㈦軋制與冷卻：采用TMCP工藝進行軋制，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，復合板直接進入超快冷裝置進行以2-20℃/s速度快速冷卻，返紅溫度控制在550-700℃；㈧矯直：對軋制后的鋼板進行矯直處理，矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至300℃以下時即可下線；㈨切割分板：采用等離子或火焰切割方式對復合板進行切割，經切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單面復合板分離，再對單面復合板進行矯直處理，經表面打磨、性能檢測、打包處理后，最終獲得所需規(guī)格的不銹鋼復合板產品。本發(fā)明進一步限定的技術方案是：前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復合板的制備方法，其中步驟㈠中的基材坯料鋼種為采用低碳設計的橋梁鋼，其化學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。前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復合板的制備方法，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應標準要求。前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復合板的制備方法，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度確保復合坯軋制過程不開裂。前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復合板的制備方法，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擴散，最終實現復合板的良好冶金結合；前述的TMCP型橋梁用不銹鋼復合板的制備方法，其中步驟㈨中的不銹鋼復合板產品，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，材質同基材的成分及強度相當即可。本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點：⑴本發(fā)明基材采用低碳設計的橋梁鋼，所制備的橋梁用不銹鋼復合板，其基材碳當量低，不預熱可直接焊接，便于現場施工。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)明實施例2的復合板界面顯微組織圖。具體實施方式實施例1本實施例選擇基材坯料厚度96mm的Q345qD鋼種，化學成分見表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復合板。對兩塊Q345qD基材坯料和兩塊321覆材坯料的其中一個表面進行打磨，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬。對覆材未打磨表面涂刷隔離劑，然后將隔離劑烘干。對其中一塊基材已打磨表面的四周邊部點焊固定封條，封條高度為36mm，寬度為45mm；將兩塊覆材的非復合面疊合，放置在封條圍成的槽內，再將另一塊基材復合面朝下，蓋在兩塊覆材的上面，同時保證上下基材四側邊與封條外邊平齊，這樣即組成一個待封焊的復合坯。將組好的復合坯送至真空室，然后對真空室抽真空，待真空室真空度達到4×10-2Pa時，采用電子束將封條與基材之間的縫隙進行焊接，即得到總厚度為228mm復合坯。將復合坯送至步進式加熱爐加熱，加熱溫度1200℃，加熱總時間230min。采用TMCP工藝進行軋制，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，軋后直接進入超快冷快速冷卻，返紅溫度在650℃左右。軋后復合板經矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至300℃下線。經切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單層復合板分離，再對單層復合板進行矯直處理，然后對覆材表面打磨，最終獲得成品厚度3+16mm的321+Q370qD復合板產品。實施例2本實施例選擇基材坯料厚度192mm的Q370qD鋼種，化學成分見表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復合板。對兩塊Q370qD基材坯料和兩塊S31603覆材坯料其中一個表面進行打磨，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬。對覆材未打磨表面涂刷隔離劑，然后將隔離劑烘干。對其中一塊基材已打磨表面的四周邊部點焊封條，封條高度為32mm，寬度為50mm；將兩塊覆材的非復合面疊合，放置在封條圍成的槽內，再將另一塊基材復合面朝下，蓋在兩塊覆材及槽的上面，確保上下基材四側邊與封條外邊平齊，這樣即組成一個待封焊的復合坯。將組好的復合坯送至真空室，然后對真空室抽真空，待真空室真空度達到5×10-2Pa時，采用電子束將封條與基材之間的縫隙進行焊接，即得到總厚度為416mm復合坯。將復合坯送至臺車加熱爐加熱，加熱溫度1200℃，加熱總時間500min。采用TMCP工藝進行軋制，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，軋后直接進入超快冷ACC模式冷卻，返紅溫度在620℃左右。軋后復合板經矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至300℃下線。再經切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單層復合板分離，再對單層復合板進行矯直處理，然后對覆材表面打磨，最終獲得成品厚度3+36mm的S31603+Q370qD復合板產品。復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)現未結合區(qū)域，復合板實現良好的冶金結合。實施例3本實施例選擇基材坯料厚度107mm的Q370qE鋼種，化學成分見表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復合板。對兩塊Q370qE基材坯料和兩塊S31603覆材坯料其中一個表面進行打磨，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬。對覆材未打磨表面涂刷隔離劑，然后將隔離劑烘干。對其中一塊基材已打磨表面的四周邊部點焊封條，封條高度為32mm，寬度為40mm；將兩塊覆材的非復合面疊合，放置在封條圍成的槽內，再將另一塊基材復合面朝下，蓋在兩塊覆材及槽的上面，確保上下基材四側邊與封條外邊平齊，這樣即組成一個待封焊的復合坯。將組好的復合坯送至真空室，然后對真空室抽真空，待真空室真空度達到5×10-2Pa時，采用電子束將封條與基材之間的縫隙進行焊接，即得到總厚度為246mm復合坯。將復合坯送至步進式加熱爐加熱，加熱溫度1200℃，加熱總時間250min。采用TMCP工藝進行軋制，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，軋后直接進入超快冷快速冷卻，返紅溫度在650℃左右。軋后復合板經矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至250℃下線。經切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單層復合板分離，再對單層復合板進行矯直處理，然后對覆材表面打磨，最終獲得成品厚度3+20mm的S31603+Q370qE復合板產品。實施例4本實施例選擇基材坯料厚度60mm的Q420qE鋼種，化學成分見表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復合板。對兩塊Q420qE基材坯料和兩塊S31603覆材坯料其中一個表面進行打磨，清除坯料表面的銹層及氧化層，使表面完全露出新鮮金屬。對覆材未打磨表面涂刷隔離劑，然后將隔離劑烘干。對其中一塊基材已打磨表面的四周邊部點焊封條，封條高度為24mm，寬度為35mm；將兩塊覆材的非復合面疊合，放置在封條圍成的槽內，再將另一塊基材復合面朝下，蓋在兩塊覆材及槽的上面，確保上下基材四側邊與封條外邊平齊，這樣即組成一個待封焊的復合坯。將組好的復合坯送至真空室，然后對真空室抽真空，待真空室真空度達到5×10-2Pa時，采用電子束將封條與基材之間的縫隙進行焊接，即得到總厚度為144mm復合坯。將復合坯送至步進式加熱爐加熱，加熱溫度1200℃，加熱總時間170min。采用TMCP工藝進行軋制，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，軋后直接進入超快冷ACC模式冷卻，返紅溫度在550℃左右。軋后復合板經矯直后上冷床冷卻，待表面溫度降至250℃下線。經切頭、尾及切兩邊后，上下兩張單層復合板分離，再對單層復合板進行矯直處理，然后對覆材表面打磨，最終獲得成品厚度2+10mm的S30403+Q420qE復合板產品。表1本發(fā)明實施例鋼種的冶煉成分：實施例CSiMnPSNbVTiAltCrNiCu實施例10.130.201.450.0140.00500.0150.0010.0150.035///實施例20.100.241.460.0120.00350.0350.0010.0170.0360.13/0.013實施例30.0950.251.480.0120.00250.0270.0010.0180.0340.130.250.012實施例40.0750.281.520.0120.00230.0450.0030.0150.0350.16/0.015除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。當前第1頁1 2 3