一種鋼板的製備方法

2023-10-11 21:29:39 2

專利名稱：一種鋼板的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼板的製備方法，屬於金屬板材製備技術領域。
背景技術：
截至目前，鋼板的批量大生產製造主要通過傳統的熱軋和冷軋兩種工藝方式實現。傳統的熱軋工藝流程簡要為連鑄+鑄坯再加熱保溫+粗軋+精軋+冷卻(或+卷取)。首先通過電爐或轉爐冶煉、連鑄得到鑄坯；鑄坯經再加熱並保溫後，進行粗軋和精車L，可得到不同厚度鋼板。對傳統熱軋產品繼續進行冷軋，可進一步降低鋼板厚度，得到厚度較薄的冷軋鋼板產品。 利用上述傳統的熱軋或冷軋工藝進行鋼板生產，存在著工藝流程長、能耗高、機組設備多、基建成本高，從而導致生產成本高的缺點。而且，在軋制某些品種鋼板時，由於強度提高而顯著增加軋制載荷，增加能耗和輥耗，對裝備的損傷較大，從而限制了可經濟地和實際生產熱軋產品的厚度範圍，通常為> 2_。繼續進行冷軋，可進一步降低鋼板厚度，但強度的進一步增加會導致冷軋存在困難。因此，利用傳統熱軋和冷軋工藝生產鋼板，成本相對較高，在商業上並不經濟。新近發展的薄帶連鑄方法，改變了傳統治金工業中薄板的生產過程，將連鑄、軋制、甚至熱處理等整合為一體，使生產的薄帶坯經一道次在線熱軋就一次性形成薄鋼帶，大大簡化了生產工序，縮短了生產周期。但是，薄帶連鑄工藝仍然存在傳統熱軋工藝生產中的某些問題，如微合金元素在熱軋過程中也不能保持為固溶體，發生部分析出，導致鋼材強度提高，從而增加軋制載荷，增加能耗和輥耗，使可經濟地和實際地生產熱軋產品的厚度也不可能太薄，應為> I. 5mm以上；獲得極細的顯微組織從而獲得具有超高強度的超細晶板材的軋制過程中對軋制設備能力要求高、損害大；製備的鋼板尺寸受到後續軋制設備能力限制等。(超)細晶組織是金屬材料具有良好強韌性的前提條件之一，一般而言，顯微組織越細小，則強韌性配合越好。具有良好強韌性的(超)細晶鋼有利於製備出高性能的零件。如果通過冶煉和連鑄工藝就能直接得到細晶(〈10 μ m)甚至超細晶(〈I μ m)鋼板，將會是鋼板生產領域的一個重大突破，在大大簡化生產工藝，大幅度提高鋼板綜合性能的同時，極大的降低生產成本。

發明內容
本發明的目的是提出一種鋼板的製備方法，針對現有獲得細晶鋼板製備方法的不足，提出採用熔滴鋪覆/熱機械加工或擠壓成形/熱機械加工技術，製備細晶(〈 ο μ m)和超細晶(〈I μ m)鋼板以降低對原材料的要求，提高生產效率高，降低生產成本，並使製備的板材組織細小、性能穩定，以適用於製備多種尺寸細晶鋼板。本發明提出的鋼板的製備方法，包括以下步驟
( I)在溶煉各器中加入原料，原料為鋼邊角料；(2)開啟熔煉熱源，將熔煉容器中的鋼邊角料加熱至鋼熔煉溫度，進行熔煉，熔煉時間為3 5分鐘；(3)採用氣壓或自重方式，使熔煉容器中的鋼溶液經熔煉容器底部小孔滴下，根據加工板材的幾何尺寸，使鋼溶液鋪覆在板坯上，熔煉容器與加工板材的相對移動速度為O. 02 O. 2米/秒；(4)在鋼溶液鋪覆在板坯上的同時，邊鋪覆邊對鋼金屬層進行熱機械加工，使鋪覆的鋼金屬層組織的晶粒細化，得到細晶組織的預製鋼板坯，熱機械加工為軋制、鍛造、攪拌或振動中的任何一種；(5)對上述步驟(4)的預製鋼板坯進行機械加工，使預製鋼板坯的表面平整，得到鋼板。本發明提出的鋼板的製備方法，與傳統的製備細晶鋼板方法相比，採用基於感應`冶煉技術的熔滴鋪覆/熱機械加工技術來製備細晶(〈 ο μ m)和超細晶(〈I μ m)鋼板，具有以下優點I、本發明提出的鋼板的製備方法，採用熔滴鋪覆/熱機械加工的方法，可以通過連續的噴出鋼金屬熔體，來實現連續地沉積金屬材料，使細晶鋼板製備的工藝線路大大縮短，生產效率大大提高。採用擠壓成形/熱機械加工的方法，可以通過連續擠壓成形出鋼金屬絲後熱機械加工的方法，來實現連續地逐層鋪覆金屬材料，使細晶鋼板製備的工藝線路縮短，生廣效率提聞。2、本發明的製備方法，採用熔滴鋪覆/熱機械加工的方法，對原材料要求低，可以是鋼的邊角料、棒料、板料等廢棄材料，因此大大降低了生產成本。採用擠壓成形/熱機械加工的方法，要求材料是棒材，對原材料要求不高，降低了生產成本。3、本發明的製備方法，採用熔滴鋪覆/熱機械加工的方法，可以根據鋼牌號的成分，熔煉所需要成分的細晶鋼板。4、本發明的製備方法，採用擠壓成形/熱機械加工的方法，在製備鋼板的過程中，鋼金屬材料始終處於塑性狀態，降低了加熱熱量的輸入，從而降低了鋼板中的熱殘餘應力，減小了預製鋼板坯的變形和開裂。5、採用本發明製備方法，可以很容易地實現不同材料層複合板的製備，既可以製備單一鋼成分的細晶板材，也可以通過本方法重複鋪覆不同成分的合金，製備多層不同合金成分的合金複合板，因此可以適應不同的應用需求，而且各層金屬板都是細晶組織，層間的界面結合良好。6、本發明的製備方法，可以製備各種尺寸、形狀的細晶鋼板。7、本發明的製備方法，除了用於製備鋼板，還可以用於製備各種具有複雜形狀的金屬零部件。
具體實施例方式本發明提出的鋼板的製備方法，包括以下步驟( I)在溶煉各器中加入原料，原料為鋼邊角料；(2)開啟熔煉熱源，將熔煉容器中的鋼邊角料加熱至鋼熔煉溫度，進行熔煉，熔煉時間為3 5分鐘；(3)採用氣壓或自重方式，使熔煉容器中的鋼溶液經熔煉容器底部小孔滴下，根據加工板材的幾何尺寸，使鋼溶液鋪覆在板坯上，熔煉容器與加工板材的相對移動速度為O. 02 O. 2米/秒；(4)在鋼溶液鋪覆在板坯上的同時，邊鋪覆邊對鋼金屬層進行熱機械加工，使鋪覆的鋼金屬層組織的晶粒細化，得到細晶組織的預製鋼板坯，熱機械加工為軋制、鍛造、攪拌或振動中的任何一種；(5)對上述步驟(4)的預製鋼板坯進行機械加工，使預製鋼板坯的表面平整，得到鋼板。上述鋼板的製備方法，還可以採用鋼棒材為原料，以固態方式進行擠壓成型，具體過程如下
( I)在擠壓模中加入原料，原料為鋼棒材；(2)開啟加熱熱源，將擠壓模中的鋼棒材加熱至O. 7 O. 75倍鋼的熔煉溫度，加熱時間為3 5分鐘；(3)採用衝頭將鋼棒材擠壓成形為鋼金屬絲，鋼金屬絲直徑小於10mm，鋼金屬絲經由擠壓模底部的小孔被擠出後，鋪覆在預製鋼板坯上。擠壓模軸線垂直於預製鋼板坯，擠壓模與加工板材的相對移動速度為0. 02 O. 2米/秒；(4)在鋼金屬絲鋪覆在預製鋼板坯的同時，邊擠壓成形邊對鋪覆到預製鋼板坯表面的鋼金屬絲進行熱機械加工，使鋪覆的鋼金屬絲與預製鋼板坯連接在一起，並使預製鋼板坯組織的晶粒細化，得到細晶組織的預製鋼板坯，熱機械加工為軋制、鍛造、攪拌或振動中的任何一種；(5)對上述步驟(4)的預製鋼板坯進行機械加工，使預製鋼板坯的表面平整，得到鋼板。本發明的鋼板製備方法，採用合適的熱源，將鋼等金屬在特定的容器中進行熔煉，熱源可以是感應熔煉坩堝、感應熔煉線圈、高能束流、射頻加熱器。熔煉容器可以是熔煉坩堝、熔煉線圈等，然後採用氣壓或依靠自重等方法，使熔煉容器中的鋼金屬熔體以熔滴的方式滴下，鋪覆到板坯的表面上，並對剛剛鋪覆的尚處於良好塑性狀態的金屬進行熱機械加工，例如微鍛造、微軋制、微攪拌、微振動等方法，打碎其中的鑄態組織，細化晶粒，提高力學性能。為了提高熔滴冷卻速度，可以將熔滴直接鋪覆到具有冷卻系統的金屬板上，這樣可以進一步細化板材的晶粒。本發明的鋼板製備方法，採用合適的熱源，使鋼棒材等金屬在擠壓模中加熱後，將鋼棒材擠壓成形為鋼金屬絲，鋼金屬絲被鋪覆到預製鋼板坯的表面上，並對剛剛鋪覆到預製鋼板坯的表面，尚處於良好塑性狀態的鋼金屬絲進行熱機械加工，例如微鍛造、微軋制、微攪拌、微振動等方法，來實現鋼金屬絲與預製鋼板坯的連接，並細化預製鋼板坯的晶粒，提高力學性能。為了提高預製鋼板坯的冷卻速度，可以將鋼金屬絲直接鋪覆到具有冷卻系統的金屬板上，這樣可以進一步細化板材的晶粒。本發明製備方法，在製備含易氧化元素的鋼板時，可以在真空條件下對鋼邊角料進行熔煉、鋪覆和熱機械加工，或者在真空條件下對鋼棒材進行擠壓成形、鋪覆和熱機械加工，以防止氧化。
以下介紹本發明方法的實施例實施例I :( I)在熔煉容器中加入原料，原料為板材和棒材鋼邊角料；(2)開啟熔煉熱源，將熔煉容器中的鋼邊角料加熱至鋼熔煉溫度，進行熔煉，熔煉時間為3分鐘；(3)採用氬氣加壓方式，對熔煉容器的鋼溶液施加O. 2MPa的氣體壓力，使熔煉容器中的鋼溶液經熔煉容器底部小孔滴下，小孔直徑為5毫米，加工I平方米板材，使鋼溶液鋪覆在板坯上，熔煉容器與加工板材的相對移動速度為0. I米/秒；(4)在鋼溶液鋪覆在板坯上的同時，邊鋪覆邊對鋼金屬層進行攪拌，使鋪覆的鋼金屬層組織的晶粒細化，得到細晶組織的預製鋼板坯； (5)對上述步驟(4)的預製鋼板坯進行銑削，使預製鋼板坯的表面平整，得到鋼板。實施例2 ( I)在溶煉各器中加入原料，原料為鋼邊角料；(2)開啟熔煉熱源，將熔煉容器中的鋼邊角料加熱至鋼熔煉溫度，進行熔煉，熔煉時間為4分鐘；(3)採用自重方式，使熔煉容器中的鋼溶液經熔煉容器底部小孔滴下，小孔直徑為8毫米，加工I平方米板材，使鋼溶液鋪覆在板坯上，熔煉容器與加工板材的相對移動速度為O. 2米/秒；(4)在鋼溶液鋪覆在板坯上的同時，邊鋪覆邊對鋼金屬層進行鍛造，使鋪覆的鋼金屬層組織的晶粒細化，得到細晶組織的預製鋼板坯；(5)對上述步驟(4)的預製鋼板坯進行銑削，使預製鋼板坯的表面平整，得到鋼板。實施例3:( I)在擠壓模中加入原料，原料為鋼棒材；(2)開啟加熱熱源，將擠壓模中的鋼棒材加熱至O. 75倍的鋼熔煉溫度，加熱時間為3分鐘；(3)採用衝頭將鋼棒材擠壓成形為鋼金屬絲，鋼金屬絲直徑為5mm，鋼金屬絲經由擠壓模底部的小孔被擠出後，鋪覆在預製鋼板坯上。擠壓模軸線垂直於預製鋼板坯，擠壓模與加工板材的相對移動速度為0. I米/秒；(4)在鋼金屬絲鋪覆在預製鋼板坯的同時，邊擠壓成形邊對鋪覆到預製鋼板坯表面的鋼金屬絲進行攪拌加工，使鋪覆的鋼金屬絲與預製鋼板坯連接在一起，並使預製鋼板坯組織的晶粒細化，得到細晶組織的預製鋼板坯；(5)對上述步驟(4)的預製鋼板坯進行銑削，使預製鋼板坯的表面平整，得到鋼板。
權利要求
1.一種鋼板的製備方法，其特徵在於該方法包括以下步驟 (1)在熔煉容器中加入原料，原料為鋼邊角料； (2)開啟熔煉熱源，將熔煉容器中的鋼邊角料加熱至鋼的熔煉溫度，進行熔煉，熔煉時間為3 5分鐘； (3)採用氣壓或自重方式，使熔煉容器中的鋼溶液經熔煉容器底部小孔滴下，根據加工板材的幾何尺寸，使鋼溶液鋪覆在板坯上，熔煉容器與加工板材的相對移動速度為O.02 O. 2米/秒； (4 )在鋼溶液鋪覆在板坯上的同時，邊鋪覆邊對鋼金屬層進行熱機械加工，使鋪覆的鋼金屬層組織的晶粒細化，得到細晶組織的預製鋼板坯，熱機械加工為軋制、鍛造、攪拌或振動中的任何一種； (5)對上述步驟(4)的預製鋼板坯進行機械加工，使預製鋼板坯的表面平整，得到鋼板。
全文摘要
本發明涉及一種鋼板的製備方法，屬於金屬板材製備技術領域。首先在熔煉容器中加入原料，將熔煉容器中的鋼邊角料加熱至鋼熔煉溫度，採用氣壓或自重方式，使熔煉容器中的鋼溶液經熔煉容器底部小孔滴下，使鋼溶液鋪覆在板坯上，在鋼溶液鋪覆在板坯上的同時，邊鋪覆邊對鋼金屬層進行熱機械加工，使鋪覆的鋼金屬層組織的晶粒細化，得到細晶組織的預製鋼板坯，對預製鋼板坯進行機械加工，得到鋼板。本發明方法，對原材料要求低，可以是鋼的邊角料、棒料、板料等廢棄材料，因此大大降低了生產成本。工藝過程大大縮短，生產效率大大提高，可以製備各種成分、尺寸、形狀的細晶鋼板。
文檔編號B21B1/46GK102836976SQ20121035015
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者趙冰, 譚諄禮, 白秉哲, 鄭燕康 申請人:趙冰, 譚諄禮, 白秉哲