CN112643292B - 一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，包括以下步骤：(1)、表面处理；(2)、组坯；(3)加工坡口、(4)、分段施压，对坡口进行焊接，再进行全部焊接密封；(5)、抽真空；(6)、加热；(7)、热轧；(8)、冷轧；(9)、后处理，得到复合薄板。本发明在组坯时采用粘合剂进行粘接，实现了初步连接，在焊接时加工坡口，采用分段施压并针对坡口进行焊接和二次焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起，使得基板与覆板之间能够形成牢固的冶金结合；经各加工步骤加工出的碳钢与不锈钢单面复合薄板具有耐腐蚀性、良好的机械强度和加工性能。

Description

一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法

技术领域

本发明涉及不锈钢复合板的生产技术领域，具体是一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法。

背景技术

不锈钢复合板是以碳钢基板与不锈钢覆板或不同系列的不锈钢基板与覆板结合而成的复合板钢板。它的主要特点是碳钢和不锈钢形成牢固的冶金结合，可以进行热压、冷弯、切割、焊接等各种加工，有良好的工艺性能。

目前，不锈钢复合板工业的工业化生产主要有三种方法，即爆炸复合方法、热轧复合方法和冷轧复合方法。

爆炸复合方法是将覆板重叠置于基板上，覆板和基板之间采用垫子间隔出一定的距离。在覆板上面平铺炸药，炸药爆炸的能量，使覆板高速撞击基板，产生高温高压使两种材料的界面实现固相焊接。但是，爆炸复合方法存在明显的缺陷：1、不适合生产厚度小于10mm的较薄复合板；2、由于其利用炸药的能量生产，对环境会造成振动、噪声和烟尘污染；3、由于受天候和其他工艺条件的限制，生产效率较低。

热轧复合板方法是以基板和覆板处于物理纯净状态，在高度真空条件下进行轧制而成，在轧制过程中两种金属扩散实现完全的冶金结合。但是热轧复合板方法也存在明显的缺陷：1、投资大，成本高；2、由于受轧钢压缩比的限制，热轧生产尚不能生产厚度50mm以上或5mm以下的复合板。

冷轧复合方法是在热轧复合方法的基础上经过酸洗、冷轧、酸洗（或光亮退火）以及平整拉矫等生产工艺，生产出厚度在5mm以下的不锈钢复合薄板（卷）。

然而，在实际生产加工过程中，然而，在实际生产加工过程中，在组坯时，若仅将基板和覆板自然的叠放在一起，由于基板与覆板的材质不同，因此在后续的焊接工序中，难以实现基板与覆板的密封焊接。

在组坯焊接，即将基板和覆板组坯后进行焊接时，普遍采用对整块组合胚板施加压力后进行密封焊接，焊接后组合胚板易出现局部隆起或翘起，需要返工，否则会直接产生报废。

另外，在进行抽真空处理时，需要在焊接密封处开设小孔，并在小孔的外端焊接一根钢管，其中，若小孔的直径过大则会直接影响密封处的密封性，若小孔的直径过小则无法进行抽真空处理。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，包括有材质为碳钢的基板和材质为304不锈钢并覆盖在基板一面的覆板，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1．分别对基板的待结合面和覆板的待结合面，即分别对基板的其中一面和覆板的其中一面进行表面处理，清除基板的待结合面和覆板的待结合面的粘砂和氧化皮；

S2．将经步骤S1处理好的基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹一层金属粘合剂，该金属粘合剂的用量为5~10g/m²，然后将基板和覆板叠置在一起，并使得基板的待结合面与覆板的待结合面相粘合，在常温下静置4~6h，得到厚度为100~200mm的组合胚板；

S3．沿组合胚板的四周，间隔加工出穿透其上下表面的坡口，坡口角度为50~60°；

S4．沿组合胚板的长度方向将其分成多段，对各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起，实现初步焊接；然后进行二次焊接，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起；然后在焊接密封处开设直径为4~5mm的小孔，所述小孔的内端与基板和覆板之间的缝隙相连通，在小孔的外端焊接一根无缝钢管；

S5．将所述的无缝钢管与抽真空设备相连接，进行抽真空处理，直至基板和覆板之间的缝隙内达到压力为3×10^-3~4×10^-3Pa的真空条件；

S6．将经步骤S5进行初步抽真空处理后的组合胚板送入加热炉中进行加热，加热温度为1200~1300℃，加热时间为3~5h，在3×10^-3~4×10^-3Pa的真空条件和1200~1300℃的温度条件下，基板与覆板形成牢固的冶金结合，得到复合胚板；

S7．将复合胚板送入热轧机，在加热温度为1300~1400℃的条件下，经过至少5道次的轧制，得到厚度为3~5mm的热轧复合板；

S8．对热轧复合板进行酸洗处理后送入冷轧机，在加热温度为40～50℃的条件下，经过5~10道次的轧制，得到厚度为0.6~1.3mm的冷轧复合板；

S9．对冷轧复合板依次进行酸洗和固溶处理，再经平整、拉矫处理后，然后进行切边、收卷，得到厚度为0.57~1.27mm的复合薄板。

进一步的，所述的步骤S1中，将基板送入抛丸机中，抛丸机的抛丸器高速抛出弹丸，分别冲击基板的其中一面，分别清除其表面的粘砂和氧化皮，直至表面洁净、无锈斑；将覆板送入抛丸机中，抛丸机的抛丸器高速抛出弹丸，冲击覆板的其中一面，清除其表面的粘砂和氧化皮，直至表面洁净、无锈斑。

进一步的，所述的步骤S2中，将基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹一层金属粘合剂后，在20分钟以内将基板和覆板放置到可移动的平台上并叠置在一起，调整基板和覆板的位置，使得基板的四周与覆板的四周相对齐，基板的待结合面与覆板的待结合面相粘合，得到组合胚板。

进一步的，所述的步骤S3中，所述坡口的内径为1~3mm，在1m的长度范围内，相邻坡口之间的间距为120~150mm。

进一步的，所述的步骤S4中，移动所述的平台至压力机的工作区域，压力机输出600~700T的压力，并对组合胚板的各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起。

进一步的，所述的步骤S4中，实现初步焊接后，采用吊具将组合胚板吊运至埋弧焊机上，使其保持竖立状态并固定好后，采用埋弧焊方法，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起。

进一步的，所述的步骤S7中，轧制条件为：轧制速度：10~12mm/min；开轧温度：1100~1250℃；终轧温度：920~1000℃。

进一步的，所述的步骤S8中，轧制条件为：各道次压下率为8～10%，张力为12～20T，轧制力为320~400T；且第一道次的轧制速度为45～60m/min，其余各道次的轧制速度控制在100～140m/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用在基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹金属粘合剂的方式，能够实现基板与覆板的粘合，从而能够实现基板与覆板的初步连接，在此基础上，在组合胚板的四周间隔设置坡口，并将组合胚板分成多段，对各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行初步焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起；然后进行二次焊接，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起，能够一次性将基板和覆板组焊在一起，无需返工，杜绝了废品的产生。

2、本发明在焊接密封处开设直径为4~5mm的小孔，不会影响密封处的密封性，且有利于进行抽真空处理。

3、本发明在加热温度为1200~1300℃，加热时间为3~5h以及3×10^-3~4×10^-3Pa的真空条件下，基板与覆板之间能够形成牢固的冶金结合，有利于经后续的轧制和后处理得到碳钢与不锈钢单面复合薄板。

4、经本发明各加工步骤可将100~200mm的组合胚板最终加工成0.57~1.27mm的碳钢与不锈钢单面复合薄板，不仅具有耐腐蚀性，又具有良好的机械强度和加工性能，可广泛应用于桥梁、水利、航海、海洋工程、炊具以及建筑幕墙等行业，大幅度降低了工程造价，实现了低成本和高性能的完美结合，有良好的社会效益。

附图说明

图1为发明加工方法的流程图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参见图1，一张基板采用碳钢板，一张覆板采用304不锈钢板，具体加工步骤如下：

S1．表面处理：分别对基板的待结合面和覆板的待结合面，即分别对基板的其中一面和覆板的其中一面进行表面处理，清除基板的待结合面和覆板的待结合面的粘砂和氧化皮。

具体的，将基板送入抛丸机中，抛丸机的抛丸器高速抛出弹丸（钢珠），分别冲击基板的其中一面，分别清除其表面的粘砂和氧化皮，直至表面洁净、无锈斑；将覆板送入抛丸机中，抛丸机的抛丸器高速抛出弹丸（钢珠），冲击覆板的其中一面，清除其表面的粘砂和氧化皮，直至表面洁净、无锈斑。

S2．组坯：将经步骤S1处理好的基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹一层金属粘合剂，该金属粘合剂的用量为5g/m²，然后将基板和覆板叠置在一起，并使得基板的待结合面与覆板的待结合面相粘合，在常温下静置4h，得到厚度为100mm的组合胚板。

具体的，将基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹一层金属粘合剂后，在20分钟以内将基板和覆板放置到可移动的平台上并叠置在一起，调整基板和覆板的位置，使得基板的四周与覆板的四周相对齐，基板的待结合面与覆板的待结合面相粘合，得到组合胚板。

S3．加工坡口：沿组合胚板的四周，间隔加工出穿透其上下表面的坡口，坡口角度为50°，其中，坡口的最大内径为3mm，最小内径为1mm，且在1m的长度范围内，相邻坡口之间的间距为150mm。

S4．焊接：沿组合胚板的长度方向将其分成多段，对各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起，实现初步焊接；然后进行二次焊接，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起；然后在焊接密封处开设直径为4mm的小孔，小孔的内端与基板和覆板之间的缝隙相连通，在小孔的外端焊接一根无缝钢管。

具体的，移动平台至压力机的工作区域，压力机输出600T的压力，并对组合胚板的各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起。

进行初步焊接后，采用吊具将组合胚板吊运至埋弧焊机上，使其保持竖立状态并固定好后，采用埋弧焊方法，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起。

S5．抽真空：将无缝钢管与抽真空设备相连接，进行抽真空处理，直至基板和覆板之间的缝隙内达到压力为3×10^-3Pa的真空条件。

S6．加热：将经步骤S5进行初步抽真空处理后的组合胚板送入加热炉中进行加热，加热温度为1200℃，加热时间为3h，在3×10^-3Pa的真空条件和1200℃的温度条件下，基板与覆板形成牢固的冶金结合，得到复合胚板。

S7．热轧：将复合胚板送入热轧机，在加热温度为1300℃的条件下，经过5道次的轧制，得到厚度为3mm的热轧复合板。

具体的，轧制条件为：轧制速度：12mm/min；开轧温度：1100℃；终轧温度：920℃。

S8．冷轧：对热轧复合板进行酸洗处理后送入冷轧机，在加热温度为40℃的条件下，经过7道次的轧制，得到厚度为0.6mm的冷轧复合板。

具体的，轧制条件为：各道次压下率为8%，张力为12T，轧制力为320T；且第一道次的轧制速度为60m/min，其余各道次的轧制速度控制在140m/min。

S9．后处理：对冷轧复合板依次进行酸洗和固溶处理，再经平整、拉矫处理后，冷轧复合板的厚度大约减薄0.03mm，然后进行切边、收卷，得到厚度为0.57mm的复合薄板。

实施例

参见图1，一张基板采用碳钢板，一张覆板采用304不锈钢板，具体加工步骤如下：

S1．表面处理：分别对基板的待结合面和覆板的待结合面，即分别对基板的其中一面和覆板的其中一面进行表面处理，清除基板的待结合面和覆板的待结合面的粘砂和氧化皮。

具体的，将基板送入抛丸机中，抛丸机的抛丸器高速抛出弹丸（钢珠），分别冲击基板的其中一面，分别清除其表面的粘砂和氧化皮，直至表面洁净、无锈斑；将覆板送入抛丸机中，抛丸机的抛丸器高速抛出弹丸（钢珠），冲击覆板的其中一面，清除其表面的粘砂和氧化皮，直至表面洁净、无锈斑。

S2．组坯：将经步骤S1处理好的基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹一层金属粘合剂，该金属粘合剂的用量为10g/m²，然后将基板和覆板叠置在一起，并使得基板的待结合面与覆板的待结合面相粘合，在常温下静置6h，得到厚度为200mm的组合胚板。

具体的，将基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹一层金属粘合剂后，在20分钟以内将基板和覆板放置到可移动的平台上并叠置在一起，调整基板和覆板的位置，使得基板的四周与覆板的四周相对齐，基板的待结合面与覆板的待结合面相粘合，得到组合胚板。

S3．加工坡口：沿组合胚板的四周，间隔加工出穿透其上下表面的坡口，坡口角度为60°，其中，坡口的最大内径为3mm，最小内径为1mm，且在1m的长度范围内，相邻坡口之间的间距为120mm。

S4．焊接：沿组合胚板的长度方向将其分成多段，对各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起，实现初步焊接；然后进行二次焊接，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起；然后在焊接密封处开设直径为5mm的小孔，小孔的内端与基板和覆板之间的缝隙相连通，在小孔的外端焊接一根无缝钢管。

具体的，移动平台至压力机的工作区域，压力机输出700T的压力，并对组合胚板的各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起。

进行初步焊接后，采用吊具将组合胚板吊运至埋弧焊机上，使其保持竖立状态并固定好后，采用埋弧焊方法，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起。

S5．抽真空：将无缝钢管与抽真空设备相连接，进行抽真空处理，直至基板和覆板之间的缝隙内达到压力为3×10^-3Pa的真空条件。

S6．加热：将经步骤S5进行初步抽真空处理后的组合胚板送入加热炉中进行加热，加热温度为1300℃，加热时间为5h，在3×10^-3Pa的真空条件和1300℃的温度条件下，基板与覆板形成牢固的冶金结合，得到复合胚板。

S7．热轧：将复合胚板送入热轧机，在加热温度为1400℃的条件下，经过5道次的轧制，得到厚度为5mm的热轧复合板。

具体的，轧制条件为：轧制速度：10mm/min；开轧温度：1250℃；终轧温度：1000℃。

S8．冷轧：对热轧复合板进行酸洗处理后送入冷轧机，在加热温度为50℃的条件下，经过7道次的轧制，得到厚度为1.3mm的冷轧复合板。

具体的，轧制条件为：各道次压下率为10%，张力为20T，轧制力为400T；且第一道次的轧制速度为45m/min，其余各道次的轧制速度控制在100m/min。

S9．后处理：对冷轧复合板依次进行酸洗和固溶处理，再经平整、拉矫处理后，冷轧复合板的厚度大约减薄0.03mm，然后进行切边、收卷，得到厚度为1.27mm的复合薄板。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，包括有材质为碳钢的基板和材质为304不锈钢并覆盖在基板一面的覆板，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1．分别对基板的待结合面和覆板的待结合面，即分别对基板的其中一面和覆板的其中一面进行表面处理，清除基板的待结合面和覆板的待结合面的粘砂和氧化皮；

S2．将经步骤S1处理好的基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹一层金属粘合剂，该金属粘合剂的用量为5~10g/m²，然后将基板和覆板叠置在一起，并使得基板的待结合面与覆板的待结合面相粘合，在常温下静置4~6h，得到厚度为100~200mm的组合胚板；

S3．沿组合胚板的四周，间隔加工出穿透其上下表面的坡口，坡口角度为50~60°；

S4．沿组合胚板的长度方向将其分成多段，对各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起，实现初步焊接；然后进行二次焊接，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起；然后在焊接密封处开设直径为4~5mm的小孔，所述小孔的内端与基板和覆板之间的缝隙相连通，在小孔的外端焊接一根无缝钢管；

S5．将所述的无缝钢管与抽真空设备相连接，进行抽真空处理，直至基板和覆板之间的缝隙内达到压力为3×10^-3~4×10^-3Pa的真空条件；

S6．将经步骤S5进行初步抽真空处理后的组合胚板送入加热炉中进行加热，加热温度为1200~1300℃，加热时间为3~5h，在3×10^-3~4×10^-3Pa的真空条件和1200~1300℃的温度条件下，基板与覆板形成牢固的冶金结合，得到复合胚板；

S7．将复合胚板送入热轧机，在加热温度为1300~1400℃的条件下，经过至少5道次的轧制，得到厚度为3~5mm的热轧复合板；

S8．对热轧复合板进行酸洗处理后送入冷轧机，在加热温度为40～50℃的条件下，经过5~10道次的轧制，得到厚度为0.6~1.3mm的冷轧复合板；

S9．对冷轧复合板依次进行酸洗和固溶处理，再经平整、拉矫处理后，然后进行切边、收卷，得到厚度为0.57~1.27mm的复合薄板。

2.根据权利要求1所述的一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，其特征在于：所述的步骤S1中，将基板送入抛丸机中，抛丸机的抛丸器高速抛出弹丸，分别冲击基板的其中一面，分别清除其表面的粘砂和氧化皮，直至表面洁净、无锈斑；将覆板送入抛丸机中，抛丸机的抛丸器高速抛出弹丸，冲击覆板的其中一面，清除其表面的粘砂和氧化皮，直至表面洁净、无锈斑。

3.根据权利要求1所述的一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，其特征在于：所述的步骤S2中，将基板和覆板的待结合面分别均匀涂抹一层金属粘合剂后，在20分钟以内将基板和覆板放置到可移动的平台上并叠置在一起，调整基板和覆板的位置，使得基板的四周与覆板的四周相对齐，基板的待结合面与覆板的待结合面相粘合，得到组合胚板。

4.根据权利要求1所述的一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，其特征在于：所述的步骤S3中，所述坡口的内径为1~3mm，在1m的长度范围内，相邻坡口之间的间距为120~150mm。

5.根据权利要求3所述的一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，其特征在于：所述的步骤S4中，移动所述的平台至压力机的工作区域，压力机输出600~700T的压力，并对组合胚板的各段依次施加压力，针对各段中的坡口进行焊接，使得组合胚板不出现局部隆起或翘起。

6.根据权利要求5所述的一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，其特征在于：所述的步骤S4中，实现初步焊接后，采用吊具将组合胚板吊运至埋弧焊机上，使其保持竖立状态并固定好后，采用埋弧焊方法，将基板与覆板结合处的周边全部焊接密封在一起。

7.根据权利要求1所述的一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，其特征在于：所述的步骤S7中，轧制条件为：轧制速度：10~12mm/min；开轧温度：1100~1250℃；终轧温度：920~1000℃。

8.根据权利要求1所述的一种碳钢和304不锈钢单面复合板加工方法，其特征在于：所述的步骤S8中，轧制条件为：各道次压下率为8～10%，张力为12～20T，轧制力为320~400T；且第一道次的轧制速度为45～60m/min，其余各道次的轧制速度控制在100～140m/min。

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