CN102441769A - 一种超长薄型钛/钢复合板的制备方法 - Google Patents

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樊科社
赵惠
庞国庆
张鹏辉
丁大庆
布伟刚
李进军
何小松
谢刚
李山云
曹振东
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Abstract

本发明提供了一种超长薄型钛/钢复合板的制备方法，该方法为：一、对复层钛板进行校形处理，然后进行热处理；二、对基层钢板和经热处理后的复层钛板进行清洁和抛光；三、对基层钢板和复层钛板进行爆炸焊接制备复合板；四、对复合板进行校平处理，机械切割以保证复合板结合率达100％；五、将两个相同尺寸的合格复合板钢面相对叠加组配，焊接得到坯料；六、对坯料进行轧制；七、校平，机械加工后得到超长薄型钛/钢复合板。本发明的方法生产成本较低，生产效率高，该方法采用爆炸焊接与叠加轧制结合的方法，既能保证复合板的使用性能，又能保证复合板的长度和厚度，只需普通的轧制工艺就能制备出合格的超长薄型钛/钢复合板。

Description

一种超长薄型钛/钢复合板的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种超长薄型钛/钢复合板的制备方法。
背景技术
化工行业作为国家的支柱产业之一，在国民经济中起着重要作用，直接关系到人们日常生活的衣食住行等问题。特别是2008年以来，我国的化工行业将以结构调整、低碳经济、行业整合等多个方向进行调整发展。根据美国ACC预计，中国很有可能在2011年取代美国成为全球最大的化工市场。
化工行业用设备的防腐要求催生出新型的钛/钢复合板，这种钛/钢复合板具有优良的防腐性能及极高的性价比，因此它将在化工领域中发挥自身的优势，成为绿色环保新材料。化工行业用反应釜、蒸发釜、聚合釜和电解槽等大型设备用的钛/钢复合板，其厚度要求较薄，另外，为减少设备的焊缝，增强设备的可靠性，这类设备对复合板的长度也提出了较高的要求。目前制备化工行业用超长薄型钛/钢复合板主要有二种方法：第一类采用直接轧制复合法，用此种方法得到的钛/钢复合板，板面较大，能满足较大设备上的要求，但其缺点是结合强度低，且对轧机的能力要求较高，在我国目前应用不多；第二类采用爆炸-轧制复合法，采用此种方法制备的钛/钢复合板，幅面大，结合强度高，但是由于受国内目前轧制设备能力限制，采用此工艺无法直接制备出超长薄型(厚度小于6mm)的钛/钢复合板。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超长薄型钛/钢复合板的制备方法。该方法采用爆炸焊接与叠加轧制结合的方法，既能保证复合板的使用性能，又能保证复合板的长度和厚度，并在叠加轧制前将包含雷管区的不结合区切除，从而使超长薄型钛/钢复合板结合率达100％，只需普通的轧制工艺就能制备出合格的超长薄型钛/钢复合板。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超长薄型钛/钢复合板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对复层钛板进行校形处理使得复层钛板的不平度不大于1mm/m，然后将校形处理后的复层钛板在温度为580℃～680℃条件下热处理1h～4h，随炉冷却；所述复层钛板的厚度为3mm～8mm；
步骤二、对基层钢板和步骤一中经热处理后的复层钛板进行清洁和抛光，使得基层钢板和复层钛板的表面粗糙度均不大于3μm；所述基层钢板的厚度为10mm～40mm；
步骤三、在步骤二中经抛光后的基层钢板上均匀设置多个支撑物，然后将步骤二中经抛光后的复层钛板置于支撑物上，最后将炸药置于复层钛板上，并在炸药上设置起爆药包，进行爆炸焊接制备复合板；所述支撑物的材质与复层钛板材质相同；
步骤四、对步骤三中所述复合板进行校平处理，控制复合板的不平度不大于3mm/m，然后将复合板进行机械切割处理以保证复合板结合率达100％；
步骤五、对步骤四中经机械切割处理后的复合板进行力学性能检验，选取剪切强度不小于200MPa的复合板为合格复合板，然后将两个相同尺寸的合格复合板钢面相对进行叠加组配，采用手工电弧焊的方式对叠加组配的合格复合板的钢面四周进行焊接，得到坯料；
步骤六、将步骤五中所述坯料加热至700℃～1000℃后保温1h～4h，然后进行4～8道次轧制；每道次轧制的变形量为2％～40％；
步骤七、对步骤六中经轧制后的坯料进行校平处理，然后机械加工得到宽度为1000mm～2500mm，长度为4000mm～15000mm，厚度为3mm～6mm的超长薄型钛/钢复合板。
上述步骤五中所述焊接过程中，两层钢面之间留有10mm～15mm的间隙，以便于轧制过程中排除气体。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的方法生产成本较低，生产效率高，该方法采用爆炸焊接与叠加轧制结合的方法，既能保证复合板的使用性能，又能保证复合板的长度和厚度，并在叠加轧制前将包含雷管区的不结合区切除，从而使超长薄型钛/钢复合板结合率达100％，只需普通的轧制工艺就能制备出合格的超长薄型钛/钢复合板。
2、采用本发明制备的超长薄型钛/钢复合板，其尺寸范围为：宽度为1000mm～2500mm；长度为4000mm～15000mm，厚度为3mm～6mm；并具有良好力学性能，拉剪强度不小于100MPa，满足化工行业设备制造要求。
3、本发明采用手工电弧焊的方法对钛/钢复合板坯料的钢面进行焊接，一方面保证轧制过程中钛面不被钢面污染，另一方面可降低轧制过程中基、复层延展性差异产生的影响；轧制后机械加工，切除坯料四周焊接的部分以及不符合规格的部分，切除后两层钢面自然分离，一次轧制即可获得两块超长薄型钛/钢复合板。
4、采用本发明方法制备的超长薄型钛/钢复合板具有钢板优异的强度、导热性能及焊接性能，还兼具钛的耐腐蚀性能，这些优点使其成为化工设备的首选材料。同时，本发明制备的钛/钢复合板具有超长超薄特点，迎合了国内市场制备大规格设备的需求，具有很好的市场前景。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明爆炸焊接前基层钢板与复层钛板的组配示意图。
图2为本发明坯料的立体图。
附图标记说明：
1-复层钛板；2-基层钢板；3-支撑物；
4-炸药；    5-起爆药包；6-间隙。
具体实施方式
实施例1
步骤一、对复层钛板1进行校形处理使得复层钛板1的不平度不大于1mm/m，然后将校形处理后的复层钛板1在温度为580℃条件下热处理2h，随炉冷却；所述复层钛板1的厚度为3mm；
步骤二、对基层钢板2和步骤一中经热处理后的复层钛板1进行清洁和抛光，使得基层钢板2和复层钛板1的表面粗糙度均不大于3μm；所述基层钢板2的厚度为10mm；
步骤三、在步骤二中经抛光后的基层钢板2上均匀设置2个支撑物3，然后将步骤二中经抛光后的复层钛板1置于支撑物3上，最后将炸药4置于复层钛板1上，并在炸药上设置起爆药包5，进行爆炸焊接制备复合板；所述支撑物3的材质与复层钛板1材质相同；
步骤四、对步骤三中所述复合板进行校平处理，控制复合板的不平度不大于3mm/m，然后将复合板进行机械切割处理以保证复合板结合率达100％；
步骤五、对步骤四中经机械切割处理后的复合板进行力学性能检验，选取剪切强度不小于200MPa的复合板为合格复合板，然后将两个相同尺寸的合格复合板钢面相对进行叠加组配，采用手工电弧焊的方式对叠加组配的合格复合板的钢面四周进行焊接，得到坯料；所述焊接过程中，两层钢面之间留有10mm的间隙6，以便于轧制过程中排除气体；
步骤六、将步骤五中所述坯料加热至700℃后保温1h，然后进行4道次轧制，第一道次轧制变形量为2％，第二道次轧制变形量为40％，第三道次轧制变形量为35％，第四道次轧制变形量为33％；
步骤七、对步骤六中经轧制后的坯料进行校平处理，然后机械加工切除四周焊接的部分以及不符合规格的部分，机械加工后两层钢面自然分离，得到两块宽度为1000mm，长度为4000mm，厚度为3mm(1mm/2mm-复层钛1mm/基层钢2mm)的超长薄型钛/钢复合板。
本实施例制备的超长薄型钛/钢复合板具有钢板优异的强度、导热性能及焊接性能，还兼具钛的耐腐蚀性能，其拉剪强度为121MPa，满足化工行业设备制造要求。另外，制备的钛/钢复合板具有超长超薄特点，迎合了国内市场制备大规格设备的需求，具有很好的市场前景。
实施例2
步骤一、对复层钛板1进行校形处理使得复层钛板1的不平度不大于1mm/m，然后将校形处理后的复层钛板1在温度为680℃条件下热处理1h，随炉冷却；所述复层钛板1的厚度为5mm；
步骤二、对基层钢板2和步骤一中经热处理后的复层钛板1进行清洁和抛光，使得基层钢板2和复层钛板1的表面粗糙度均不大于3μm；所述基层钢板2的厚度为20mm；
步骤三、在步骤二中经抛光后的基层钢板2上均匀设置3个支撑物3，然后将步骤二中经抛光后的复层钛板1置于支撑物3上，最后将炸药4置于复层钛板1上，并在炸药上设置起爆药包5，进行爆炸焊接制备复合板；所述支撑物3的材质与复层钛板1材质相同；
步骤四、对步骤三中所述复合板进行校平处理，控制复合板的不平度不大于3mm/m，然后将复合板进行机械切割处理以保证复合板结合率达100％；
步骤五、对步骤四中经机械切割处理后的复合板进行力学性能检验，选取剪切强度不小于200MPa的复合板为合格复合板，然后将两个相同尺寸的合格复合板钢面相对进行叠加组配，采用手工电弧焊的方式对叠加组配的合格复合板的钢面四周进行焊接，得到坯料；所述焊接过程中，两层钢面之间留有12mm的间隙6，以便于轧制过程中排除气体；
步骤六、将步骤五中所述坯料加热至1000℃后保温1h，然后进行5道次轧制，第一道次轧制变形量为2％，第二道次轧制变形量为40％，第三道次轧制变形量为30％，第四道次轧制变形量为25％，第五道次轧制变形量为20％；
步骤七、对步骤六中经轧制后的坯料进行校平处理，然后机械加工切除四周焊接的部分以及不符合规格的部分，机械加工后两层钢面自然分离，得到两块宽度为2000mm，长度为8000mm，厚度为5mm(1mm/4mm-复层钛1mm/基层钢4mm)的超长薄型钛/钢复合板。
本实施例制备的超长薄型钛/钢复合板具有钢板优异的强度、导热性能及焊接性能，还兼具钛的耐腐蚀性能，其拉剪强度为114MPa，满足化工行业设备制造要求。另外，制备的钛/钢复合板具有超长超薄特点，迎合了国内市场制备大规格设备的需求，具有很好的市场前景。
实施例3
步骤一、对复层钛板1进行校形处理使得复层钛板1的不平度不大于1mm/m，然后将校形处理后的复层钛板1在温度为640℃条件下热处理3h，随炉冷却；所述复层钛板1的厚度为8mm；
步骤二、对基层钢板2和步骤一中经热处理后的复层钛板1进行清洁和抛光，使得基层钢板2和复层钛板1的表面粗糙度均不大于3μm；所述基层钢板2的厚度为40mm；
步骤三、在步骤二中经抛光后的基层钢板2上均匀设置4个支撑物3，然后将步骤二中经抛光后的复层钛板1置于支撑物3上，最后将炸药4置于复层钛板1上，并在炸药上设置起爆药包5，进行爆炸焊接制备复合板；所述支撑物3的材质与复层钛板1材质相同；
步骤四、对步骤三中所述复合板进行校平处理，控制复合板的不平度不大于3mm/m，然后将复合板进行机械切割处理以保证复合板结合率达100％；
步骤五、对步骤四中经机械切割处理后的复合板进行力学性能检验，选取剪切强度不小于200MPa的复合板为合格复合板，然后将两个相同尺寸的合格复合板钢面相对进行叠加组配，采用手工电弧焊的方式对叠加组配的合格复合板的钢面四周进行焊接，得到坯料；所述焊接过程中，两层钢面之间留有15mm的间隙6，以便于轧制过程中排除气体；
步骤六、将步骤五中所述坯料加热至900℃后保温3h，然后进行8道次轧制，第一道次轧制变形量为2％，第二道次轧制变形量为35％，第三道次轧制变形量为35％，第四道次轧制变形量为25％，第五道次轧制变形量为25％，第六道次轧制变形量为20％，第七道次轧制变形量20％，第八道次轧制变形量为17％；
步骤七、对步骤六中经轧制后的坯料进行校平处理，然后机械加工切除四周焊接的部分以及不符合规格的部分，机械加工后两层钢面自然分离，得到两块宽度为2500mm，长度为15000mm，厚度为6mm(1mm/5mm-复层钛1mm/基层钢5mm)的超长薄型钛/钢复合板。
本实施例制备的超长薄型钛/钢复合板具有钢板优异的强度、导热性能及焊接性能，还兼具钛的耐腐蚀性能，其拉剪强度为100MPa，满足化工行业设备制造要求。另外，制备的钛/钢复合板具有超长超薄特点，迎合了国内市场制备大规格设备的需求，具有很好的市场前景。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种超长薄型钛/钢复合板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对复层钛板(1)进行校形处理使得复层钛板(1)的不平度不大于1mm/m，然后将校形处理后的复层钛板(1)在温度为580℃～680℃条件下热处理1h～4h，随炉冷却；所述复层钛板(1)的厚度为3mm～8mm；
步骤二、对基层钢板(2)和步骤一中经热处理后的复层钛板(1)进行清洁和抛光，使得基层钢板(2)和复层钛板(1)的表面粗糙度均不大于3μm；所述基层钢板(2)的厚度为10mm～40mm；
步骤三、在步骤二中经抛光后的基层钢板(2)上均匀设置多个支撑物(3)，然后将步骤二中经抛光后的复层钛板(1)置于支撑物(3)上，最后将炸药(4)置于复层钛板(1)上，并在炸药上设置起爆药包(5)，进行爆炸焊接制备复合板；所述支撑物(3)的材质与复层钛板(1)材质相同；
步骤四、对步骤三中所述复合板进行校平处理，控制复合板的不平度不大于3mm/m，然后将复合板进行机械切割处理以保证复合板结合率达100％；
步骤五、对步骤四中经机械切割处理后的复合板进行力学性能检验，选取剪切强度不小于200MPa的复合板为合格复合板，然后将两个相同尺寸的合格复合板钢面相对进行叠加组配，采用手工电弧焊的方式对叠加组配的合格复合板的钢面四周进行焊接，得到坯料；
步骤六、将步骤五中所述坯料加热至700℃～1000℃后保温1h～4h，然后进行4～8道次轧制，每道次轧制的变形量为2％～40％；
步骤七、对步骤六中经轧制后的坯料进行校平处理，然后机械加工得到宽度为1000mm～2500mm，长度为4000mm～15000mm，厚度为3mm～6mm的超长薄型钛/钢复合板。
2.根据权利要求1所述的一种超长薄型钛/钢复合板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述焊接过程中，两层钢面之间留有10mm～15mm的间隙(6)。
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