CN101504021A - 钛板与不锈钢板连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钛板与不锈钢板连接方法，它包括钛板与不锈钢板以及不锈钢带焊接材料，首先在钛板端部和不锈钢板端部分别冲压数个小孔，将预先准备好的数根不锈钢窄带穿置在位于钛板端部和不锈钢板端部的小孔内，使钛板与不锈钢板柔性连接，然后在不锈钢窄带之间用焊接材料实施焊接，由此焊制成钛板与不锈钢板连接件。在纯钛板带与不锈钢切换时，采用本发明的方法，预先制备一定数量的钛板与不锈钢板连接件，根据生产需要，该连接件的两端可方便地与钛带和不锈钢引带焊接，由此满足了钛与不锈钢等共线规模化、连续化生产的需要。按本发明的方法制备钛与不锈钢连接件，生产工艺简洁，提高了经济效益。

Description

钛板与不锈钢板连接方法

技术领域

本发明涉及冶金制造业，特别涉及钛板与不锈钢共线设备上，钛板与不锈钢板生产切换时的连接方法。

背景技术

纯钛板卷与不锈钢带钢在冷轧工艺设备部分设施相同，可以共线。在共线的连续生产线上(连续退火—酸洗机组，修磨机组、光亮退化机组)，钢卷是头尾焊接连续通过各个工艺设备，不锈钢与其它特钢(高温合金、镍基合金等)有良好和焊接条件，可以顺利穿带及实现连续生产。但是不锈钢与纯钛焊接性能差，用通用设备焊机不能解决连接。因此，这样就涉及到钛与不锈钢的连接问题。

目前国内外将钛与不锈钢的连接主要采用焊接技术，但是钛与钢直接熔焊时，由于铁在钛中的溶解度极低，常温下Fe在α-Ti中的溶解度只有0.05％～0.1％左右，当合金含铁量超过0.1％时，就会形成金属间化合物TiFe。该化合物TiFe相硬而脆，在高温下还会形成金属间化合物TiFe2，与不锈钢焊接时，钛还与Fe、Ni、Cr、C形成更加复杂的金属间化合物和碳化物，使焊缝严重脆化，甚至产生裂纹。即使在固态下焊接，由于母材组元的相互扩散和迁移，也会在接合面附近形成一个金属间化合物和碳化物的薄层，进而导致接头脆断。

因此，钛与钢的焊接实际上都采用所谓间接熔焊的方法，即加过渡段后进行同种金属的熔焊。有文献报道采用钽+青铜、铌+青铜、钒及钒合金、蒙乃尔合金、银作为过渡金属的熔焊方法。

钛只能与很少的几种金属即Zr、Hf、Nb、Ta、V相互固溶而实现焊接，其中钛与Zr、Nb、Ta、V的接头塑性相对较好，下面作一些简单介绍。

采用Ta作中间层焊接钛合金与耐蚀钢的接头，经轻微冲击后，Ta与钢的接触面发生破坏，在Ta与钢之间形成高硬度的过渡区，这是由于在Ta与钢之间形成了Fe2Ta和NiTa。据文献报道，采用钽+淬火青铜作为中间过渡金属，异种金属为OT4(Ti-0.8Al-0.7Sn，Ti-2Al-1.5Mn)+1Cr18Ni9Ti，焊接方法为氩弧焊时，接头强度为605MPa，但这种方法的缺点是工艺复杂，生产效率较低。首先是钽与钛焊，铜与钢焊，然后再把铜与钽连接起来。

采用Nb+Ni复合夹层时，虽然保证了铌与钛及镍与钢之间的良好连接，但在铌和镍之间却形成了NbNi、Nb2Ni等金属间化合物。据文献介绍，OT4+1Cr18Ni11Ti，采用Nb+Ni做中间夹层，接头强度≤154MPa。在镍和铌之间再加入夹层铜，在接头中避免了金属间化合物的产生，接头强度有所提高，接头断裂沿软层铜发生，但强度亦不能满足要求，据文献介绍，OT4+12X18H10T，采用Nb+Cu+Ni做中间夹层，接头强度≤232MPa。

V是唯一与Ti、Fe都能形成固溶体、而不形成金属间化合物的金属元素。但是采用钒作过渡金属时，必须控制焊缝金属的含钒量，否则V与钢中的合金元素Ni和C形成脆性的VNi和VC而导致接头脆断。为了防止C和Ni向V中扩散，采用多种中间层金属轧制两侧分别为钢和钛合金的过渡段(如钛-钒-铜-钢)复合夹层，然后两端采用焊缝宽度很小的电子束焊接方法进行同种金属的熔焊，因为Cu是非碳化物形成元素，且与V及与不锈钢中的Fe、Ni、Cr均能形成固溶体，而不生成金属间化合物，但钒在660℃以上的温度中氧化为有毒性的五氧化二钒，钒的化合物毒性很高，含钒的尘埃被吸入后会导致肺癌。

综合以上分析，钛与不锈钢的焊接技术仍不成熟，无法满足大规模生产需要，因此急需开发钛与不锈钢的新型连接技术。目前，国内有采用爆炸复合的方法生产出钛与不锈钢复合板，它的两面再分别与钛带和不锈钢引带进行同种金属熔焊，但在焊后加热到500℃～600℃时，钛与不锈钢复合板结合界面明显脆化，当加热温度达到1000℃时，其断裂强度不超过40Mpa，因此无法满足生产需要。

目前国外除采用焊接方法外，还有采用铆接的方法生产钛与不锈钢连接件(如图1所示)。图1中标号：1为钛，2为不锈钢，3为铆接件。该连接件的两端再分别与钛带和不锈钢引带焊接，这样钛与钛焊接，不锈钢与不锈钢焊接，避免了异种金属焊接强度低的情况，基本满足了生产需要。但此种工艺由于连接处有铆钉，在连续生产经过张力辊时容易划伤辊子，且在大张力轧制时由于应力集中容易断带。因此开发一种新型的钛与不锈钢连接方法，已成为解决纯钛板带生产问题的迫切需求。

发明内容

本发明的任务是提供一种改进的钛板与不锈钢板连接方法，它解决了纯钛板带与不锈钢切换生产过程中出现的上述问题，克服了各种钛与不锈钢连接件所存在的缺点。

本发明的技术解决方案如下：

一种钛板与不锈钢板连接方法，它包括钛板与不锈钢板以及不锈钢带焊接材料，首先在钛板端部和不锈钢板端部分别冲压数个小孔，将预先准备好的数根不锈钢窄带穿置在位于钛板端部和不锈钢板端部的小孔内，使钛板与不锈钢板柔性连接，然后在不锈钢窄带之间用焊接材料实施焊接，由此焊制成钛板与不锈钢板连接件。

所述不锈钢板选用退火态材质。

所述钛板端部和不锈钢板端部的连接处进行倒圆角处理。

所述不锈钢窄带的焊缝进行抛光处理。

一种按钛板与不锈钢板连接方法制成的钛板与不锈钢板连接件，所述钛板端部和不锈钢板端部分别冲压有数个小孔，在该数个小孔内穿置有数根连接窄带，形成钛板与不锈钢板的柔性连接；所述连接窄带之间通过焊接连接。

所述不锈钢板为已经退火的不锈钢板。

所述连接窄带为不锈钢连接窄带。

按本发明的钛板与不锈钢板连接方法，首先在钛板和不锈钢板上冲压一定数量的小孔，然后将不锈钢带穿过小孔并焊接制成钛与不锈钢连接件。

在纯钛板带与不锈钢切换时，采用本发明的钛板与不锈钢板连接方法，预先制备一定数量的钛与不锈钢连接件，根据生产需要，该连接件的两端可方便地与钛带和不锈钢引带焊接，由此满足了钛与不锈钢等共线规模化、连续化生产的需要。

根据本发明的钛板与不锈钢板连接方法制备钛与不锈钢连接件，其生产工艺简洁，解决了钛与不锈钢不能焊接的难题，保证不断带连续生产，提高了经济效益。

附图说明

图1是现有技术采用铆接方法生产的钛与不锈钢连接件的示意图。

图2是按本发明的一种钛板与不锈钢板连接方法实施的示意图。

图3是按本发明的方法制成的钛与不锈钢连接件的结构示意图。

具体实施方式

参看图2和图3，按本发明的一种钛板与不锈钢板连接方法，使用钛板或钛带、不锈钢板或不锈钢带以及焊接材料，采用如下步骤：

首先在钛板11端部和不锈钢板12端部分别冲压数个小孔13，将预先准备好的数根连接窄带14穿置在位于钛板11端部和不锈钢板12端部的小孔13内，使钛板11与不锈钢板12柔性连接。不锈钢板12选用退火态材质。连接窄带14为不锈钢连接窄带。

然后在钛板11端部和不锈钢板12端部之间空隙处以及各连接窄带14之间用焊接材料实施焊接15，由此焊制成钛板与不锈钢板连接件10。

在钛板11端部和不锈钢板12端部的连接处进行倒圆角处理。各连接窄带14的焊缝进行抛光处理。

结合参看图3，图中显示了按本发明的方法制成的一种钛板与不锈钢板连接件10。在钛板11端部和不锈钢板12端部分别冲压数个小孔13，在该数个小孔13内穿置数根连接窄带14，形成钛板11与不锈钢板12的柔性连接。钛板11端部和不锈钢板12端部之间以及各连接窄带14之间通过焊接连接。

其中的不锈钢板12优选为已经退火的不锈钢板。其中的连接窄带14优选为不锈钢连接窄带。

实施本发明的方法，根据预计分析，由于钛与不锈钢焊接困难，因此生产纯钛板和不锈钢带切换时，需机组停机，采用钛带或不锈钢作为引带作过渡带重新进行穿带，机组的作业率明显降低。过渡带不能反复多次使用，以退火—酸洗机组为例，带钢经过炉子及酸洗，使用5次报废。仅仅考虑钛带的报废损失，年规模为0.4万吨的钛合金板带厂所消耗的纯钛引带为40吨，价值约320万元。若采用本连接件，年消耗仅约10万元含制作费用，由此大大地节约了开支与成本。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种钛板与不锈钢板连接方法，它包括钛板与不锈钢板以及不锈钢带焊接材料，其特征在于，首先在钛板端部和不锈钢板端部分别冲压数个小孔，将预先准备好的数根不锈钢窄带穿置在位于钛板端部和不锈钢板端部的小孔内，使钛板与不锈钢板柔性连接，然后在不锈钢窄带之间用焊接材料实施焊接，由此焊制成钛板与不锈钢板连接件。

2.根据权利要求1所述的钛板与不锈钢板连接方法，其特征在于，所述不锈钢板选用退火态材质。

3.根据权利要求1所述的钛板与不锈钢板连接方法，其特征在于，所述钛板端部和不锈钢板端部的连接处进行倒圆角处理。

4.根据权利要求1所述的钛板与不锈钢板连接方法，其特征在于，所述不锈钢窄带的焊缝进行抛光处理。

5.一种按权利要求1所述的钛板与不锈钢板连接方法制成的钛板与不锈钢板连接件，其特征在于，所述钛板端部和不锈钢板端部分别冲压有数个小孔，在该数个小孔内穿置有数根连接窄带，形成钛板与不锈钢板的柔性连接；所述连接窄带之间通过焊接连接。

6.根据权利要求5所述的钛板与不锈钢板连接件，其特征在于，所述不锈钢板为已经退火的不锈钢板。

7.根据权利要求5所述的钛板与不锈钢板连接件，其特征在于，所述连接窄带为不锈钢连接窄带。

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