CN102861765B - 一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合材料的生产方法，采用以下工艺步骤：（1）原材料的表面处理：用清洗脱脂方法对430冷轧不锈钢卷材、黄铜卷材进行表面除油去污处理；（2）复合轧制：将上述430冷轧不锈钢卷材与黄铜卷材两种金属材料进行同步复合轧制为不锈钢铜复合卷材；（3）将经扩散退火后的不锈钢铜复合卷材在平整机下进行平整；（4）将上述平整后的不锈钢铜复合卷材进行拉弯矫直处理；（5）经拉弯矫直后的不锈钢铜复合卷材进行定尺分条为船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合材料。本发明既具有铜材美观光亮的表面，良好地延伸性、导热性、耐腐蚀性、耐磨性，又具有铁素体不锈钢良好的机械加工性能。

Description

一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的生产方法

技术领域

本发明涉及一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的生产方法，属于不锈钢带与铜复合材料技术领域。

背景技术

铁素体不锈钢，具有导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，常用的一种通用不锈钢钢种，导热性能比奥氏体好，热膨胀系数比奥氏体小，耐热疲劳，添加稳定化元素钛，焊缝部位机械性能好。多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件，广泛用于建筑装饰、燃油烧嘴部件、家庭用器具、家电部件领域。

常见的双金属复合板生产方式大致可分为：爆炸复合法、热轧制复合法和冷轧制复合法等。爆炸复合利用炸药爆炸时产生的高压脉冲载荷来实现异种材料的冶金结合，常用来生产单面复合的单张板，而用炸药做能源产生了巨大地声响和冲击波，给周围的环境和人带来污染和刺激。热轧复合要防止加热时界面的氧化，工艺复杂，需要进行真空或者焊接密闭，产品厚度及层厚比难以控制，一般适宜于坯料生产。20世纪50年代开始冷轧复合法已开始用于工业生产复合带卷，尺寸精确，效率高，但结合强度低且不稳定，复合材料端面钢层易生锈。综上所述，以传统的双金属复合板生产方式，生产出的铜钢复合材料在连续生产过程中，存在工艺不灵活、端面钢层易生锈、复合层厚度不均等问题，满足不了目前市场客户的需求。

发明内容

本发明的目的是克服传统复合技术中存在的不足，从而提供一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的生产方法，连续常温冷复合的生产方法，能有效地改善复合板的表面氧化、复合层均匀性等问题，复合市场所需求的新型复合材料。

按照本发明提供的技术方案，一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的生产方法，采用以下工艺步骤：

  （1）、原材料的表面处理：

原料：原材料选用冷轧铁素体不锈钢卷材；复合层为黄铜卷材；用清洗脱脂方法对不锈钢卷材、黄铜卷材进行表面除油去污处理，脱脂溶液采用质量浓度为15%～20% 的NaOH溶液，温度控制在60℃～80℃；脱脂时间以带材表面光亮、无油污为准； 

（2）、复合轧制：

（a）、冷轧铁素体不锈钢卷材的宽度为500～650㎜；厚度为0.5～2.5㎜；将不锈钢卷材在打磨区内进行表面毛化打磨，要求板全宽均匀打磨，打磨深度为0.05～0.10mm；

（b）、将黄铜卷材进行单面细刷，除去表面氧化膜，黄铜卷材厚度为0.2mm～0.5mm，宽度为500～650mm；

（c）、将上述不锈钢卷材与黄铜卷材两种金属材料进行同步复合轧制为不锈钢铜复合卷材；冷轧不锈钢卷材张力设定为4200~5500Kg，黄铜卷材张力设定为100～200Kg，复合后张力设定为7000Kg，复合轧机速度为16～25米/分钟；

（3）、扩散退火：经过轧制后的不锈钢铜复合卷材进行合金层的扩散退火，退火方式采用罩式缓冷，炉内气氛为氨气分解气体，即75%氢＋25%氮, 为保证铜与不锈钢的扩散退火，加热至780~850℃，保温1~2小时，缓慢冷却至80℃以下出炉，强度在450MPa~520MPa，延伸率大于15%；

  （4）、将经扩散退火后的不锈钢铜复合卷材在平整机下进行平整，平整压力为100～200吨，平整速度为20～50米/分钟；

（5）、将上述平整后的不锈钢铜复合卷材进行拉弯矫直处理，速度为20～50米/分钟，延伸率控制为5%以内；

（6）、将上述拉弯矫直后的不锈钢铜复合卷材根据客户要求进行定尺分条为船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合材料，分条宽度为20mm，宽度公差为±0.10，分条速度为15米/分钟。

所述复合轧制步骤（2）中，不锈钢铜复合卷材复合厚度控制在0.8～1.0mm，轧制变形率为65～80%。

所述复合轧制步骤（2）中，所述冷轧铁素体不锈钢卷材与黄铜卷材两种金属材料不进行热处理，根据要求进行双层或三层轧制复合为不锈钢铜复合卷材。

所述双层不锈钢铜复合卷材中基板为冷轧不锈钢卷材，复合层为黄铜卷材，复合层占复合材料重量比为10~20%。

所述三层不锈钢铜复合卷材中基板为冷轧不锈钢卷材，复合层为两层黄铜卷材，复合层占复合材料重量比为10~20%。

本发明制造工艺简单，原材料来源广泛，生产成本低，能有效地弥补目前市场复合材料的缺陷，不锈钢铜复合卷耐腐蚀性强，端面无生锈，可满足建筑行业室内外装饰材料的需求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

在本发明实施例中采用的原材料均为市场所购，采用的设备为常规轧制机组，包括清洗脱脂机、复合轧机、钟罩式退火炉、平整机、矫直机等连成机组。

原料：基板：430冷轧不锈钢板为430不锈钢【碳 (C) :≤0.12%，硅(Si) :≤0.75%，锰(Mn) :≤1.00%，磷(P) :≤0.040%，硫(S) :≤0.030%，镍(Ni) :≤0.60%，铬(Cr) :16.00~18.00%，密度：7.75g/cm³】卷材；复合层铜带为H62黄铜卷材。

实施例一：本发明一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的生产方法，采用以下工艺步骤： 

基板选用430冷轧不锈钢卷材，其宽度为600mm，厚度为2.0mm；复合层选用H62黄铜卷材，其宽度为600mm，厚度为0.2mm；不锈钢卷材重量为5000Kg，单层H62铜卷材重量为500Kg；

1、原料处理：取430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材放在清洗脱脂机组上进行化学脱脂处理，溶液槽内放入1000公斤的水和200公斤的脱脂剂制成的脱脂剂溶液，脱脂溶液采用质量浓度为20% 的NaOH溶液，溶液温度控制在80℃；脱脂时间以带材表面光亮、无油污为准；脱脂时间为：80米/分钟；烘干温度为90℃；

2、将上述经化学脱脂处理的430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材分别放在上、中、下不同开卷机，三层金属同时进行表面打磨处理，打磨机转速为1600转/分钟，将复合面打磨完全且打磨深度合适，冷轧430不锈钢卷材打磨深度为0.07mm，H62黄铜卷材打磨深度为0.02mm；

3、复合轧制：将上述经打磨处理好的430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材两种金属送入复合轧机上，不锈钢卷材张力设定为4800Kg，H62黄铜卷材张力设定为200Kg，复合后张力设定为7000Kg，复合轧机速度为16米/分钟，复合后厚度控制0.8mm，轧制变形率为80%；

4、扩散退火：将上述轧制复合好的不锈钢铜复合卷材进行两种金属间的扩散退火，使其结合牢度加强，达到不分层效果。采用钟罩炉退火，炉内保护气体为氨气分解的混合气体（即75%氢＋25%氮），保护金属表面光亮不被氧化，且对表面氧化膜进行高氢还原，气流量控制为20m³/小时，加热方式采用天然气加热，扩散退火温度为790℃，保温时间为2小时，使不锈钢和铜之间分子扩散，结合面形成合金层，缓慢冷却至80℃出炉；抗拉强度达到500MPa，延伸率大于15%；

5、将上述扩散退火后的不锈钢铜复合卷材进行平整机平整，消除材料屈服平台印痕，保证表面光洁度大于7级，平整量小于5%，平整力为100～200吨，速度为20米/分钟；

6、将上述平整后的不锈钢铜复合卷材进行拉弯矫直处理，速度为20～50米/分钟，延伸率控制为5%以内；

7、将上述拉弯矫直后的复合卷材根据客户要求进行定尺分条为船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合材料，最小分条宽度为20mm，宽度公差为±0.10，分条速度为15米/分钟。

实施例二：本发明一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的生产方法，采用以下工艺步骤： 

基板选用430冷轧不锈钢卷材，其宽度为580㎜，厚度为2.0㎜；复合层选用H62黄铜卷材，其宽度为580mm，厚度为0.2mm；不锈钢卷材重量为5000Kg，单层铜卷材重量为500Kg；

1、原料处理：取430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材放在清洗脱脂机组上进行化学脱脂处理，溶液槽内放入1000公斤的水和180公斤的脱脂剂制成的脱脂剂溶液，脱脂溶液采用质量浓度为18% 的NaOH溶液，溶液温度控制在70℃；脱脂时间以带材表面光亮、无油污为准；脱脂时间为：80米/分钟；烘干温度为90℃；

2、将上述经化学脱脂处理的430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材分别放在不同开卷机上，同时进行表面打磨处理，打磨机转速为1600转/分钟，将复合面打磨完全且打磨深度合适，不锈钢打磨深度为0.07mm，铜带打磨深度为0.02mm；

3、复合轧制：将上述经打磨处理好的430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材两种金属送入复合轧机上轧制，复合为不锈钢铜复合卷材，不锈钢卷材张力设定为5200Kg，铜卷材张力设定为150Kg，复合后张力设定为7000Kg，复合轧机速度为16米/分钟，复合后厚度控制0.9mm，轧制变形率为75%；

4、扩散退火：将上述复合好的不锈钢铜复合卷材进行两种金属间的扩散退火，使其结合牢度加强，达到不分层效果。采用钟罩炉退火，炉内保护气体为氨气分解的混合气体（即75%氢＋25%氮），保护金属表面光亮不被氧化，且对表面氧化膜进行高氢还原，气流量控制为18m³/小时，加热方式采用天然气加热，扩散退火温度为800℃，保温时间为2小时，使不锈钢和铜之间分子扩散，结合面形成合金层，缓慢冷却至80℃出炉；抗拉强度达到480MPa，延伸率大于15%；

5、将上述扩散退火后的不锈钢铜复合卷材进行平整机平整，消除材料屈服平台印痕，保证表面光洁度大于7级，平整量小于5%，平整力为100～200吨，速度为20米/分钟；

6、将上述平整后的不锈钢铜复合卷材进行拉弯矫直处理，速度为20～50米/分钟，延伸率控制为5%以内；

7、将上述拉弯矫直后的不锈钢铜复合卷材根据客户要求进行定尺分条为船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合材料，最小分条宽度为20mm，宽度公差为±0.10，分条速度为15米/分钟。

实施例三：本发明一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合材料的生产方法，采用以下工艺步骤： 

基板选用430冷轧不锈钢卷材，其宽度为550㎜，厚度为2.0㎜；复合层选用H62黄铜卷材，其宽度为550mm，厚度为0.2mm；不锈钢卷材重量为5000Kg，单层铜卷材重量为500Kg；

1、原料处理：取430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材放在清洗脱脂机组上进行化学脱脂处理，溶液槽内放入1000公斤的水和150公斤的脱脂剂制成的脱脂剂溶液，脱脂溶液采用质量浓度为15% 的NaOH溶液，溶液温度控制在65℃；脱脂时间以带材表面光亮、无油污为准；脱脂时间为：80米/分钟；烘干温度为90℃；

2、将上述经化学脱脂处理的430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材分别放在不同开卷机，两层金属同时进行表面打磨处理，打磨机转速为1600转/分钟，将复合面打磨完全且打磨深度合适，不锈钢打磨深度为0.06mm，铜带打磨深度为0.02mm；

3、复合轧制：将上述经打磨处理好的430冷轧不锈钢卷材和H62黄铜卷材两种金属送入复合轧机上，不锈钢卷材张力设定为5500Kg，铜卷材张力设定为100Kg，复合后张力设定为7000Kg，复合轧机速度为25米/分钟，复合后厚度控制1.0mm，轧制变形率为65%；

4、扩散退火：将上述复合好的冷轧不锈钢铜复合卷材进行两种金属间的扩散退火，使其结合牢度加强，达到不分层效果。采用钟罩炉退火，炉内保护气体为氨气分解的混合气体（即75%氢＋25%氮），保护金属表面光亮不被氧化，且对表面氧化膜进行高氢还原，气流量控制为20m³/小时，加热方式采用天然气加热，扩散退火温度为820℃，保温时间为1.5小时，使不锈钢和铜之间分子扩散，结合面形成合金层，缓慢冷却至80℃出炉；抗拉强度达到500MPa，延伸率大于15%；

5、将上述扩散退火后的冷轧不锈钢铜复合卷材进行平整机平整，消除材料屈服平台印痕，保证表面光洁度大于7级，平整量小于5%，平整力为150吨，速度为20米/分钟；

6、将上述平整后的冷轧不锈钢铜复合卷材进行拉弯矫直处理，速度为25米/分钟，延伸率控制为5%以内；

7、将上述拉弯矫直后的冷轧不锈钢铜复合卷材根据客户要求进行定尺分条为船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合材料，最小分条宽度为20mm，宽度公差为±0.10，分条速度为15米/分钟。

本发明船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的一种生产方法，该复合卷材是一种以铁素体不锈钢为基板，单面或双面复合铜层的双金属高效节能新型复合材料。既具有铜材美观光亮的表面，良好地延伸性、导热性、耐腐蚀性、耐磨性，又具有铁素体不锈钢良好的机械加工性能。

Claims (1)

1. 一种船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合卷材的生产方法，其特征是：采用以下工艺步骤：

 （1）、原材料的表面处理：

原料：原材料选用冷轧铁素体不锈钢卷材；复合层为黄铜卷材；用清洗脱脂方法对不锈钢卷材、黄铜卷材进行表面除油去污处理，脱脂溶液采用质量浓度为15%～20% 的NaOH溶液，温度控制在60℃～80℃；脱脂时间以带材表面光亮、无油污为准； 

（2）、复合轧制：

（a）、冷轧铁素体不锈钢卷材的宽度为500～650㎜；厚度为0.5～2.5㎜；将不锈钢卷材在打磨区内进行表面毛化打磨，要求板全宽均匀打磨，打磨深度为0.05～0.10mm；

（b）、将黄铜卷材进行单面细刷，除去表面氧化膜，黄铜卷材厚度为0.2mm～0.5mm，宽度为500～650mm；

（c）、将上述不锈钢卷材与黄铜卷材两种金属材料进行同步复合轧制为不锈钢铜复合卷材；冷轧不锈钢卷材张力设定为4200~5500Kg，黄铜卷材张力设定为100～200Kg，复合后张力设定为7000Kg，复合轧机速度为16～25米/分钟；

（3）、扩散退火：经过轧制后的不锈钢铜复合卷材进行合金层的扩散退火，退火方式采用罩式缓冷，炉内气氛为氨气分解气体，即75%氢＋25%氮, 为保证铜与不锈钢的扩散退火，加热至780~850℃，保温1~2小时，缓慢冷却至80℃以下出炉，抗拉强度在450MPa~520MPa，延伸率大于15%；

  （4）、将经扩散退火后的不锈钢铜复合卷材在平整机下进行平整，平整压力为100～200吨，平整速度为20～50米/分钟；

（5）、将上述平整后的不锈钢铜复合卷材进行拉弯矫直处理，速度为20～50米/分钟，延伸率控制为5%以内；

（6）、将上述拉弯矫直后的不锈钢铜复合卷材根据客户要求进行定尺分条为船舶热工用铁素体不锈钢和黄铜冷复合材料，分条宽度为20mm，宽度公差为±0.10，分条速度为15米/分钟；

所述复合轧制步骤（2）中，不锈钢铜复合卷材复合厚度控制在0.8～1.0mm，轧制变形率为65～80%。