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日本特厚钢板制造技术
时间:2015-01-26 14:07来源:未知点击:

日本特厚钢板制造技术

特厚钢板一般指厚度大于100mm的钢板,多用于大型模具、大型机架、磁屏蔽、机械结构等方面。为保证特厚钢板的内在质量,一般要求轧制特厚钢板的压缩比大于3.0。采用连铸板坯制造特厚钢板的难点在于,板坯到成品的压缩比小,用一般方法生产时,会出现钢板内部疏松压合、偏析消除等方面达不到质量要求的情况,表现为钢板的超声波探伤不合格。

  为利用现有设备以连铸坯为原料生产特厚钢板,日本开发出许多专利技术。这些专利提供的特厚钢板制造方法主要有川崎制钢的锻造-轧制法、JFE的焊接复合钢坯法、住友金属的连铸大压下法、日本钢管的规定压缩比和最终道次压下量的轧制法等。其中锻造-轧制法和焊接复合钢坯法的实用性较强,利用现有设备即可实施。

  1 锻造-轧制法

  锻造-轧制法是对连铸板坯实施锻造-轧制联合工艺,可在压缩比小于2.0的条件下制造出合格的特厚钢板。

  川崎制钢提出了两种双向锻造-轧制法专利技术:

  方法一(特开2000-263103):锻造时连铸板坯与锻造砧铁的接触长度达到一定值以上,并对连铸板坯在长度方向和宽度方向上进行延伸锻造,在铸坯平面内不同方向上使钢受到锻打即可获得压合中心疏松和破碎偏析带的效果。该方法的主要工艺要点是:

  锻造+轧制总压下率为29%~66%。

  锻造方法是,压下率为20%~56%、B/H为0.7~1.0的横向-纵向锻造。其中B是连铸板坯与锻造砧铁的接触长度,H是连铸板坯的厚度。锻造工艺分为两个阶段,首先使铸坯的长度与砧铁垂直,进行纵向延伸锻造;然后使铸坯的长度与砧铁一致,进行横向延伸锻造。

  锻造后的板坯轧制成成品。

  方法二(特开平10-263614):该方法主要用于消除中心疏松和铸坯侧边产生的空隙性缺陷。

  主要工艺要点是:

  锻造+轧制总压下率为20%~60%。

  首先在连铸板坯宽度方向上进行锻造,宽度方向的减尺量应大于150mm。锻造后的板坯呈狗骨状。

  对上述锻造后的铸坯放平进行正常锻造。当锻造+轧制总压下率为20%~25%时,锻造压下率≥10%;当锻造+轧制总压下率为>25%~60%时,锻造压下率≥15%。

  将上述锻造铸坯在轧机进行轧制,制成成品。

  实施举例的主要工艺是:铸坯310×240×3000~4300(mm);在锻造工厂将钢坯加热到1250℃,用6000t锻压机(砧铁宽度800mm)将钢坯的宽度方向锻压150mm。然后对钢坯的宽度平面进行锻造,宽度平面中心的锻造压下率为11%和16%。然后将锻造后的钢坯送到轧钢厂进行压下率为13%和19%的轧制,制成成品。

  2 焊接复合钢坯法

  JFE有若干个专利都提出了用焊接方法将两块以上连铸板坯制成一块复合板坯然后进行轧制的方法,在压缩比小于2.0的条件下,生产特厚钢板,代表性的专利为特许公开2006-000856号专利。

  该专利的技术要点是:

  1)复合板坯的制造:将连铸板坯相对的接合面用砂带研磨机研磨去除板坯的黑皮面,研磨厚度约2mm,将板坯叠放后放在真空室中,板坯界面之间的空气压小于1Pa,用电子束焊接或惰性气体保护焊将板坯四周密封焊牢。

  2)钢板轧制:将复合板坯加热(加热温度大于1000℃),轧制成特厚钢板(压缩比小于2.0),轧后冷却到500℃所用时间t(秒)应满足如t≥(Ra)2/0.15,Ra是接合面的粗度(μm)。 

  3 连铸大压下法

  住友金属专利技术关键是在连铸时对铸坯的中心疏松进行控制,即在连铸机末端设置压下辊,在铸坯中心固相率大于80%时,对铸坯给予大压下,达到降低铸坯中心疏松程度,从而可减少轧制时的压下比。

  对上述铸坯用现有设备进行压下比为1.5~2.5的轧制即可获得内部质量优良的特厚钢板。用该方法制成的300mm连铸板坯,可轧制成200mm的特厚钢板。

  该专利研究了铸坯中心疏松体积(Vp0/cm2.g-1)与铸坯压下量(d/mm)的关系得出 Vp0=10-(a×d+b)的关系式。式中a和b为与钢的强度有关的常数。实验表明,通过适当的铸坯压下量d,使Vp0≤0.9×10-4时,用小压下比轧制出的钢板,采用比压力容器要求更为严格的超声波探伤法,也可达到质量合格的要求。该专利推荐的铸坯压下量d为8~30mm。该专利还得出铸坯中心疏松体积Vp0、板材成品中心疏松体积Vp和铸坯压下比r的关系为:Vp= Vp0/r。

  4 规定压缩比和最终道次压下量的轧制法

  特许公开2000-288604(日本钢管)专利提供了只经轧制而且压缩比小于2.0就可生产特厚钢板的方法。

  该专利将连铸板坯中心疏松的压合分解为两个过程:将中心疏松的中空界面贴合和通过扩散使中心疏松消失。据此,该专利提出的轧制要点是:

  1)压缩比r和最终道次压下量(t0-t1)应分别满足下面的关系式:

  r≥0.2×d0+1.0    

  1.67×((t0-t1)×R)1/2/t0+0.5≥1.1          

  其中d0是连铸板坯中心疏松区的厚度,可从连铸工艺条件和中心疏松区厚度的关系曲线上求出,也可在连铸板坯上取样测定出。t0是被轧材最终道次压下前的厚度(mm)。t1是被轧材最终道次压下后的厚度。

  2)该专利规定的轧制道次中不包括调整板形的百分之几的轧制道次,但只要满足专利规定的条件,进行调整板形的轧制对钢板的质量是没有影响的。

  3)为提高钢板的性能可对钢板进行控制轧制、控制冷却、淬火、回火等工艺。

  4)应采用中心疏松尽可能小的连铸板坯。

  5 结束语

  以上是通过对日本近年来特厚钢板专利的检索、分析,归纳出的几种用连铸坯生产特厚钢板的方法。应当指出的是,上述专利技术大多是针对某一技术难点而提出的。因此在借鉴这些专利技术进行特厚板开发时应加以综合分析,以取得更好的效果。

  特厚板的内在质量在很大程度上取决于炼钢、连铸的质量,因此对连铸设备和工艺会有一些新的要求,有资料指出垂直型连铸机可能会对生产特厚板用坯更为有利。

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