CN102990317A - 真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是层压金属复合板坯在组坯及轧制前处于真空状态，在热轧制过程中处于非真空状态轧制层压金属复合卷板的生产方法。采用铝质空心管段，其内端进入复合坯内部的预留轧制延展空间，外端与真空泵相连，通过真空泵和管段将复合坯内部抽成真空。采用该方法即可保证轧制前复合坯内部具有足够真空度，使其内部结合界面洁净且不被氧化；保证及时排除空气，从根本上解决了现有技术因复合坯内部空气难于排出，致使复合卷板板面受损，甚至造成轧制设备损坏等问题。得到的层压金属复合材料卷板，具有高强度和良好的机械加工性能，且耐腐蚀性好、表面装饰性强、品质优良、制备成本低。

Description

真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法

技术领域

本发明涉及一种轧制层压金属复合板的方法，特别是一种真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

热轧层压金属复合卷板是指不锈钢板等金属复层与碳钢板等金属基层先焊接组成复合坯，再对复合坯进行热轧，以得到金属复合卷板。其基本原理是将两种表面洁净的金属层相互贴合，并沿周边焊接后，制成复合板坯，并使复合板坯在一定温度和轧制压力下，实现基层和复层金属的冶金结合，其生产工艺一般为：组坯-轧制-后处理。

热轧层压金属复合卷板依靠金属原子相互扩散实现结合，生产效率高，产品规格齐全，结合强度高，可进行弯折等加工。其不仅具有不锈钢等复层材料的耐腐蚀性、装饰性，而且具有碳钢等基层材料的高强度和较好机械加工性能，是一种质优、价低的新型复合材料。

现有的热轧层压金属复合板坯通常要经过焊接组合加工而成，即：将不锈钢板等复层金属材料和碳钢等基层金属材料分别用机械方法进行表面处理，使结合界面洁净，再将复层金属材料叠放于基层金属材料之上，沿周边密封焊接后，抽真空至复合板坯内部的真空度达-1×10^-2～-1×10^-3Pa之间，再进行热轧轧制复合。将复合板坯内部抽成真空的目的是：避免结合界面金属氧化而影响复层与基层结合质量。但即便是抽成真空的复合板坯，也会在热轧工序中难于避免地使真空受到破坏，而进入少量空气，而复合板坯内一旦含有空气，会在加热复合板坯的过程中受热，而使空气体积膨胀4～5倍，而处于密闭状态的膨胀空气又无法及时排出，导致复合板坯在加热炉内膨胀4～5倍，威胁加热炉的生产安全；另一方面，由于复合板坯内部残存的空气无法排出，进入轧制后，在首道次的轧制过程中，空气受碾压会导致压力骤增，产生爆破，致使复合卷板轧断，严重时可能造成轧制设备的损坏。复合坯一般加热至1000℃以上开始轧制。

发明内容

为解决复合板坯内部残存的空气无法排出，导致压力骤增致使复合卷板轧断，使加热炉、轧机等设备受到损坏等问题，本发明提供一种真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法，能在轧制过程中排出空气，保证产品质量及设备安全。

本发明通过下列技术方案实现：一种真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法，包括复合板坯焊接密封、抽真空、轧制三个步骤，其特征在于具体经过下列各步骤：

（1）复合板坯焊接密封：将复层金属材料和基层金属材料分别用常规机械方法进行表面处理至结合界面洁净，再将两块叠置而成的复层金属材料，放于上、下基层金属材料之间，并在复层金属材料的四周预留轧制延展空间，用基层金属材料作为四个侧壁，并与上、下基层金属材料焊接成一中空体，使复层金属材料置于密封焊接后的基层金属材料的中空体中，得到复合坯，并在复合坯的尾端侧壁上间隔开孔，每一孔中插入空心管段，使空心管段的内端置于中空体中的轧制延展空间，而外端穿过孔并通过管道与真空泵相连，在孔与管之间进行密封；

（2）抽真空：通过步骤（1）的空心管段，对复合板坯内部抽真空至-1×10^-2～-1×10^-3Pa，并保压2～3小时后，封堵空心管段的端口，得真空复合板坯；

（3）轧制：将步骤（2）所得真空复合坯，送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上进行轧制，即得到层压金属复合材料卷板。

所述基层金属材料为碳素钢板或者合金钢板。

所述复层金属材料为不锈钢板、钛板或者铝板。

所述空心管段为铝质空心管段，具有良好的强度与焊接性、加工性。

本发明提供的轧制层压金属复合卷板的方法，是在组坯及轧制前处于真空状态，在热轧过程中处于非真空状态，通过铝质空心管段，并使其内端进入复合板坯内部的预留轧制延展空间，外端与真空泵相连，通过真空泵和管段将复合坯内部抽成真空。

复合板坯进入热轧加热炉时，随着坯温上升至高于铝质空心管熔点时，铝质空心管段熔断，使开孔敞开；根据气体平衡公式PV=nRT，随着坯内部温度的进一步升高，残留在复合板坯空间内的空气发生膨胀后，从其尾端的敞开的开孔处挤压排出，直至复合坯内外压力趋于一致。

在复合板坯进入轧机轧制时，复合板坯内部剩余的空气，会在轧制的碾压过程中从其尾端的敞开的开孔处排出，经常规多道次轧制后，即得到耐腐蚀性好、表面装饰性强的层压金属复合材料卷板，具有高强度和良好的机械加工性能。

本发明与现有技术相比具有下列优点：采用上述方案，可保证轧制前复合板坯内部具有足够真空度，使其内部结合界面洁净且不被氧化；在加热炉中，随着坯温上升，铝质真空管熔断，使复合板坯尾端的孔敞开，以保证及时排除空气，避免复合板坯膨胀，并有效保护加热炉的正常生产；在轧制过程中，复合板坯内部的残余空气在轧制碾压作用下，会从尾端的敞开的孔排出，从根本上解决了现有技术因复合坯内部空气难于排出，导致压力骤增，最终产生爆破，致使复合卷板板面受损，甚至造成轧制设备损坏等问题。所得层压金属复合材料卷板，具有高强度和良好的机械加工性能，且耐腐蚀性好、表面装饰性强、品质优良、制备成本低。

附图说明

图1为本发明的复合坯的结构示意图；

图2为本发明的复合坯的断面结构示意图。

图中：1为基层金属材料，2为复层金属材料，3为复层金属材料的轧制延展空间，4为空心管段，5为复合板坯的尾端侧壁。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

选用碳素钢板Q235B为基层金属材料，不锈钢板06Cr19Ni10（SUS304）为复层金属材料，分别进行多个批次的处理，每一批次均按下列方法进行：

（1）复合板坯焊接密封：将复层金属材料2和基层金属材料1分别用常规机械方法进行表面处理至结合界面洁净，再将两块叠置而成的复层金属材料2，放于上、下基层金属材料1之间，并在复层金属材料2的四周预留轧制延展空间3，用基层金属材料1作为四个侧壁，并与上、下基层金属材料1焊接成一中空体，使复层金属材料2置于密封焊接后的基层金属材料的中空体中，得到复合坯；在复合坯的尾端侧壁5上间隔开孔，每一孔中插入铝质空心管段4，使铝质空心管段4的内端置于中空体中的轧制延展空间3，而外端穿过孔并通过管道与真空泵相连，在孔与管之间进行密封；

（2）抽真空：通过步骤（1）的铝质空心管段，对复合板坯内部抽真空至-1×10^-2～-1×10^-3Pa，并保压2小时后，封堵铝质空心管段的端口，得真空复合板坯；

（3）轧制：将步骤（2）所得真空复合坯，送入热轧加热炉内，进行常规加热，随着坯温上升至高于铝质空心管熔点时，先使铝质空心管段熔断，使孔敞开，随着坯内温度的进一步升高，残留在复合板坯空间内的空气发生膨胀后，从其尾端的敞开孔挤压排出，直至复合坯内外压力趋于一致；以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上进行轧制，使复合板坯内部剩余的空气，在轧制的碾压过程中从其尾端的敞开孔排出，经常规多道次轧制后，分别得到厚度为3.0、3.5、4.0、5.0mm，卷长为200～300米，耐腐蚀性好、表面装饰性强的层压金属复合材料卷板，具有高强度和良好的机械加工性能。其力学性能见表1，符合GB/T8165-2008《不锈钢复合钢板和钢带》标准要求。

实施例2

选用不锈钢板12Cr17Mn6Ni5N（SUS201）为基层金属材料，不锈钢板06Cr19Ni10（SUS304）为复层金属材料，分别进行多个批次的处理，每一批次均按下列方法进行：

（1）复合板坯焊接密封：将复层金属材料2和基层金属材料1分别用常规机械方法进行表面处理至结合界面洁净，再将两块叠置而成的复层金属材料2，放于上、下基层金属材料1之间，并在复层金属材料2四周预留轧制延展空间3，用基层金属材料1作为四个侧壁，并与上、下基层金属材料1焊接成一中空体，使复层金属材料2置于密封焊接后的基层金属材料的中空体中，得到复合坯，并在复合坯的尾端侧壁5上间隔开孔，每一孔中插入铝质空心管段4，使铝质空心管段4的内端置于中空体中的轧制延展空间3，而外端穿过孔并通过管道与真空泵相连，在孔与管之间进行密封；

（2）抽真空：通过步骤（1）的铝质空心管段，对复合板坯内部抽真空至-1×10^-2～-1×10^-3Pa，并保压3小时后，封堵铝质空心管段的端口，得真空复合板坯；

（3）轧制：将步骤（2）所得真空复合坯，送入热轧加热炉内，进行常规加热，随着坯温上升至高于铝质空心管熔点时，先使铝质空心管段熔断，使孔敞开，随着坯内温度的进一步升高，残留在复合板坯空间内的空气发生膨胀后，从其尾端的敞开孔挤压排出，直至复合坯内外压力趋于一致；以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上进行轧制，使复合板坯内部剩余的空气，在轧制的碾压过程中从其尾端的敞开孔排出，经常规多道次轧制后，分别得到厚度为6.0、7.0mm，卷长为200～300米，耐腐蚀性好、表面装饰性强的层压金属复合材料卷板，具有高强度和良好的机械加工性能。其力学性能见表1，符合GB/T8165-2008《不锈钢复合钢板和钢带》标准要求。

表1复合卷钢板力学性能

Claims (4)

1.一种真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法，包括复合坯焊接密封、抽真空、轧制三个步骤，其特征在于具体经过下列各步骤：

（1）复合板坯焊接密封：将复层金属材料和基层金属材料分别用常规机械方法进行表面处理至结合界面洁净，再将两块叠置而成的复层金属材料，放于上、下基层金属材料之间，并在复层金属材料的四周预留轧制延展空间，用基层金属材料作为四个侧壁，并与上、下基层金属材料焊接成一中空体，使复层金属材料置于密封焊接后的基层金属材料的中空体中，得到复合坯，并在复合坯的尾端侧壁上间隔开孔，每一孔中插入空心管段，使空心管段的内端置于中空体中的轧制延展空间，而外端穿过孔并通过管道与真空泵相连，在孔与管之间进行密封；

（2）抽真空：通过步骤（1）的空心管段，对复合板坯内部抽真空至-1×10^-2～-1×10^-3Pa，并保压2～3小时后，封堵空心管段的端口，得真空复合板坯；

（3）轧制：将步骤（2）所得真空复合坯，送入热轧加热炉内，进行常规加热后，以首端在前，尾端在后的位置，送入常规轧机上进行轧制，即得到层压金属复合材料卷板。

2.根据权利要求1所述的真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法，其特征在于：所述基层金属材料为碳素钢板、不锈钢板或者合金钢板。

3.根据权利要求1所述的真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法，其特征在于：所述复层金属材料为不锈钢板、钛板或者铝板。

4.根据权利要求1所述的真空组坯-非真空轧制层压金属复合材料卷板的方法，其特征在于：所述空心管段为铝质空心管段。

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