CN103611727A - 复合变截面金属板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合变截面金属板的生产方法，包括：将需要复合的覆层及基层板坯表面进行清理；将经过清理的所述覆层及基层板坯进行组合获得组合坯，再将所述组合坯经加热炉加热至850℃-1350℃后，轧制至指定厚度获得复合金属板；将所述复合金属板进行变截面轧制获得复合变截面金属板，所述复合变截面金属板为周期性纵向变截面板。本发明提供的一种复合变截面金属板的生产方法，是将两种或两种以上金属板坯复合后进行变截面轧制而成，可充分发挥其两种金属板坯的不同性能，提高了产品的性能，降低了生产成本。

Description

复合变截面金属板的生产方法

技术领域

本发明涉及金属复合板轧制技术领域，特别涉及一种复合变截面金属板的生产方法。

背景技术

随着我国钢铁技术的发展，钢铁材料应用到了越来越多的领域，如航空、汽车、家电、桥梁等。不同的行业所需的钢材性能也是不同的，但制造出环保和能源友好型产品是各个行业的共同目标。钢铁工业“十二五”发展规划中，也特别提到了要充分利用新工艺、新装备、新技术来降低环境污染和解决全球能源短缺问题。

为解决上述问题，大量高性能材料纷纷研制出来，如超高强度薄规格钢板、高强度耐火耐候钢板等。但是这些材料均是针对某一种性能改善而研发的，且市场价格较高。因此为了降低产品价格并提高产品性能，一种办法是将高性能金属板材通过特殊手段与普通板材复合使用，复合金属板既具备优质金属材料的特殊性能(如耐蚀性、耐磨性)，又可以节约大量的贵重金属，在保证技术要求的同时可大幅降低成本，具有很高的经济价值。

另一种办法是通过采用变截面轧制技术，通过在轧制过程中动态调节辊缝获得不同厚度、实现不同规格板材的柔性过渡连接。这样的变截面钢板能明显减轻质量，与拼焊板相比具有更好承载能力与更高的生产效率。

而目前市场中所有产品通常只利用了上述中的一种办法所提供的技术，而不能将两者优势整合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高产品性能，降低生产成本的复合变截面金属板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种复合变截面金属板的生产方法，包括：将需要复合的覆层及基层板坯表面进行清理；

将经过清理的所述覆层及基层板坯进行组合获得组合坯，再将所述组合坯经加热炉加热至850℃-1350℃后，轧制至指定厚度获得复合金属板；

将所述复合金属板进行变截面轧制获得复合变截面金属板，所述复合变截面金属板为周期性纵向变截面板，每一个变化周期段内设有两种或两种以上的厚度区，每一个变化周期段内的相邻的任意两种厚度区之间均设有厚度过渡区。

进一步地，所述复合金属板由两种或两种以上材料组成；

所述覆层及基层板坯材料包括：碳钢、不锈钢、耐磨钢、“铝及铝合金”、“钛及钛合金”、铜、铜合金。

进一步地，所述复合金属板的厚度控制在0.5mm-3.5mm。

进一步地，所述覆层的长度与基层板坯相同，覆层的宽度与基层板坯相同。

进一步地，所述将经过清理的所述覆层及基层板坯进行组合时，采用焊合获得组合坯。

进一步地，将所述组合坯经加热炉加热后进行轧制时，轧制首道次压下率≥35%。

进一步地，所述将复合金属板进行变截面轧制时，采用一道次轧制完成。

进一步地，所述复合变截面金属板为周期性纵向变截面板，一个变化周期内有两种或两种以上的厚度区及相邻厚度区之间的过渡区。

进一步地，所述将复合金属板进行变截面轧制时，厚度均一段轧制速度控制在0.8m/s-1.5m/s，过渡区轧制速度控制在0.3m/s-0.6m/s。

本发明提供的一种复合变截面金属板的生产方法，是将两种或两种以上金属板坯复合后进行变截面轧制而成，可充分发挥其两种金属板坯的不同性能，在使用过程中有较长的使用寿命，同时可适应于特殊的环境，可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能好、结构尺寸稳定性好，可以完成不同厚度的板坯一体化成型，生产成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的复合金属板的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的将复合金属板进行变截面轧制的示意图；

图3为本发明实施例提供的复合变截面金属板的结构示意图。

其中，1为覆层板坯，2为基层板坯。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种复合变截面金属板的生产方法，包括：

步骤S1：将需要复合的覆层及基层板坯表面进行清理。

步骤S2：将经过清理的所述覆层及基层板坯进行组合获得组合坯，再将所述组合坯经加热炉加热至850℃-1350℃后，轧制至指定厚度获得复合金属板，复合金属板结构示意图如图1所示。

不同板坯在进行热轧前必须加热到相应的温度，由于不同金属材料的组织性能不一样，在充分发挥其性能，在轧制前所需要加热的温度也是不一样的，850℃-1350℃是涵盖了所有能进行生产这种复合变截面金属板的基层及覆层的金属板的加热范围。

步骤S3：将所述复合金属板进行变截面轧制获得复合变截面金属板，复合变截面金属板为周期性纵向变截面板，每一个变化周期段内设有两种或两种以上的厚度区，每一个变化周期段内的相邻的任意两种厚度区之间均设有厚度过渡区。将复合金属板进行变截面轧制的示意图如图2所示，复合变截面金属板的结构图如图3所示。

其中，步骤S1将需要复合的覆层及基层板坯表面进行清理，具体包括：

将需要复合的覆层及基层板坯表面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽。所述需要复合的覆层的长度与基层板坯相同，覆层的宽度与基层板坯相同，覆层的厚度与基层板坯可以相同，也可以不相同。

上述操作是为了使覆层与基层进行更好的复合，如果没有进行表面处理，经过轧制后会出现覆层与基层无法完全复合，甚至两层金属板直接在轧制过程中错位的现象发生。不进行这样的处理，会直接导致复合轧制的失败。

所需复合的覆层与基层板坯长、宽尺寸相同是为了在轧制过程中有相同的延伸率，是轧制出的复合板上下表面延展均匀，如果尺寸不同，在复合轧制的过程中，可能出现小尺寸的板坯嵌入到大尺寸板坯中。变截面轧制是在冷轧机上实现的，如果厚度范围变化太大，在厚度变化过程中会超过轧机负荷。

所述覆层及基层板坯材料包括：碳钢、不锈钢、耐磨钢、“铝及铝合金”、“钛及钛合金”、铜、铜合金。

步骤S2中，所述将经过清理的所述覆层及基层板坯进行组合时，采用焊合获得组合坯。如果不进行焊合，仅将两个表面处理过的板坯放在一起，加热后进行轧制，两个板坯在轧机咬入的过程中必定会发生错位，轧制出的复合板形状将不可控，还有可能损坏轧机。这样就不可能轧制出如图1所示的复合金属板。

再将所述组合坯经加热炉加热至850℃-1350℃后，轧制至指定厚度获得复合金属板。所述复合金属板采用两种或两种以上材料的板坯组成。将所述组合坯经加热炉加热后进行轧制时，轧制首道次压下率≥35%。经过大量现场的实验表明，如果首道次的压下率小于35%，板坯的复合效果就会很差，即出现覆层和基层部分分离或完全分离，只有在首道次压下率≥35%的情况下,板坯才能很好的复合。复合金属板的厚度控制在0.5mm-3.5mm。

步骤S3中，所述将复合金属板进行变截面轧制时，采用一道次轧制完成。目前变截面轧制采用的均是单机架的冷轧机，实现的连续生产，只需要一道次即可轧制完成，只不过来料为普通的带钢，而本发明的不同之处在于选择了复合后的带钢，再进行变截面轧制，其生产出来的产品不仅满足变截面轧制后钢板所具有的轻量化的要求，根据不同板材复合还使其具有所需的金属特性，价格相对低廉。

所述将复合金属板进行变截面轧制时，厚度均一段轧制速度控制在0.8m/s-1.5m/s，过渡区轧制速度控制在0.3m/s-0.6m/s。周期变厚度轧制过程中，为了保证轧制精度同时又具有较高的轧制效率，采取厚度均匀一段高速轧制，厚度过渡区低速轧制的策略。变截面轧制过程是连续并具有周期性的，可以提高产品的生产效率，可见变截面复合板的生产效率较普通冷轧板是有大幅提高的。

所述复合变截面金属板为周期性纵向变截面板，一个变化周期内有两种或两种以上的厚度区及相邻厚度区之间的过渡区。变截面轧制技术是通过在轧制过程中动态调节辊缝获得不同厚度、实现不同规格板材的柔性过渡连接。这样的变截面钢板能明显减轻质量，与拼焊板相比具有更好承载能力与更高的生产效率。现有的技术仅是用一种金属板进行变截面轧制。而有些领域如航空所需要的板材两个表面需要满足不同的特性，通过复合变截面技术才能满足。

本发明提供的一种复合变截面金属板的生产方法，是将两种或两种以上金属板坯复合后进行变截面轧制而成，可充分发挥其两种金属板坯的不同性能，在使用过程中有较长的使用寿命，同时可适应于特殊的环境，可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能好、结构尺寸稳定性好，可以完成不同厚度的板坯一体化成型，生产成本低，可用于航空、汽车、家电等众多领域，

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：

制备不锈钢/碳钢的复合变截面金属板，其制备过程按以下步骤进行：

1、板坯表面清理

选取不锈钢1Cr18Ni9Ti作为复合板覆板材料，选取碳钢Q235作为复合板基板材料。不锈钢板的尺寸为5mm（厚）×1000mm（长）×500mm（宽），数量1件。碳钢板的尺寸为10mm（厚）×1000mm（长）×500mm（宽），数量为1件。将不锈钢板及碳钢板任意一个平面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽。

2、板坯轧制复合

将清理后的两件板坯相对叠放，叠放好后保证清理干净的表面相对，板坯四周对齐。将相邻板坯的所有接触面进行焊合得到组合坯。组合坯尺寸为15mm（厚）×1000mm（长）×500mm（宽）。将组合坯放入加热炉加热至1200℃保温1h，将加热后的组合坯进行轧制复合，轧制首道次压下率40%，轧制速度1.0m/s，轧制后复合金属板尺寸为3mm（厚）×5000mm（长）×500mm（宽）。

3、复合金属板变截面轧制

将复合金属板进行变截面轧制，获得复合变截面金属板。

复合金属板的变截面轧制采用一道次完成，轧制成周期性纵向变截面板材，每一个变化周期段内设有两种厚度区，两种厚度区之间均设有厚度过渡区。

一个变化周期内变截面复合板的两种厚度为2mm及1.4mm，分别对应的长度为300mm及500mm，过渡区长度为200mm。

变截面轧制过程中均一厚度区轧制速度1m/s，过渡区轧制速度0.4m/s。

实施例2：

制备钛/碳钢的复合变截面金属板，其制备过程按以下步骤进行：

1、板坯表面清理

选取TA2作为复合板覆板材料，选取碳钢Q345作为复合金属板基板材料。钛板的尺寸为4mm（厚）×1000mm（长）×400mm（宽），数量为1件。碳钢板尺寸为6mm（厚）×1000mm（长）×400mm（宽），数量为1件。将钛板及碳钢板任意一个平面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽。

2、板坯轧制复合

将清理后的板坯相对叠放，叠放好后保证清理干净的表面相对，板坯四周对齐。将相邻板坯的所有接触面进行焊合得到组合坯。组合坯尺寸为10mm（厚）×1000mm（长）×400mm（宽）。将组合坯放入加热炉加热至1250℃保温0.5h，将加热后的组合坯进行轧制复合，轧制首道次压下率45%，轧制速度0.9m/s，轧制完成后复合金属板尺寸为2mm（厚）×5000mm（长）×400mm（宽）。

3、复合金属板变截面轧制

将复合金属板进行变截面轧制，获得复合变截面金属板。

复合金属板的变截面轧制采用一道次完成，轧制成周期性纵向变截面板材，每一个变化周期段内设有三种厚度区，每相邻的任意两种厚度区之间均设有厚度过渡区。

一个变化周期内变截面复合板的三种厚度连续变化依次为1.8mm、1.4mm及0.8mm，分别对应的长度为200mm、300mm及250mm，过渡区长度均为150mm。

变截面轧制过程中均一厚度区轧制速度1.2m/s，过渡区轧制速度0.3m/s。

实施例3：

制备铜/碳钢/铜的双面复合变截面金属板，其制备过程按以下步骤进行：

1、板坯表面清理

选取黄铜H68作为复合板覆板材料，选取碳钢Q235作为复合金属板基板材料。铜板的尺寸为5mm（厚）×1000mm（长）×900mm（宽），数量为2件，碳钢板尺寸为10mm（厚）×1000mm（长）×900mm（宽），数量为1件。将铜板的其中一个表面及碳钢板的两个平面进行清理，去除表面油污、锈蚀及氧化层，并吹干，清理后的表面洁净可见金属光泽。

2、板坯轧制复合

将清理后的板坯按照铜板、碳钢板、铜板的顺序进行叠放，叠放好后保证清理干净的表面相对，板坯四周对齐。将相邻板坯的所有接触面进行焊合得到组合坯。组合坯尺寸为20mm（厚）×1000mm（长）×900mm（宽）。将组合坯放入加热炉加热至1000℃保温1.5h，将加热后的组合坯进行轧制复合，轧制首道次压下率45%，轧制速度0.8m/s，轧制完成后复合金属板尺寸为2.5mm（厚）×8000mm（长）×900mm（宽）。

3、复合金属板变截面轧制

将复合金属板进行变截面轧制，获得复合变截面金属板。

复合金属板的变截面轧制采用一道次完成，轧制成周期性纵向变截面板材，每一个变化周期段内设有两种厚度区，两种厚度区之间设有厚度过渡区。

一个变化周期内变截面复合板的两种厚度为2mm及1.5mm，分别对应的长度为800mm及400mm，过渡区长度为300mm。

变截面轧制过程中均一厚度区轧制速度1.3m/s，过渡区轧制速度0.5m/s。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种复合变截面金属板的生产方法，其特征在于，包括：

将需要复合的覆层及基层板坯表面进行清理；

将经过清理的所述覆层及基层板坯进行组合获得组合坯，再将所述组合坯经加热炉加热至850℃-1350℃后，轧制至指定厚度获得复合金属板；

将所述复合金属板进行变截面轧制获得复合变截面金属板；

所述复合变截面金属板为周期性纵向变截面板，每一个变化周期段内设有两种或两种以上的厚度区，每一个变化周期段内的相邻的任意两种厚度区之间均设有厚度过渡区。

2.如权利要求1所述复合变截面金属板的生产方法，其特征在于：

所述复合金属板由两种或两种以上材料组成；

所述覆层及基层板坯材料包括：碳钢、不锈钢、耐磨钢、“铝及铝合金”、“钛及钛合金”、铜、铜合金。

3.如权利要求1所述复合变截面金属板的生产方法，其特征在于：

所述复合金属板的厚度控制在0.5mm-3.5mm。

4.如权利要求1所述复合变截面金属板的生产方法，其特征在于：

所述覆层的长度与基层板坯相同，覆层的宽度与基层板坯相同。

5.如权利要求1所述复合变截面金属板的生产方法，其特征在于：

所述将经过清理的所述覆层及基层板坯进行组合时，采用焊合获得组合坯。

6.如权利要求1所述复合变截面金属板的生产方法，其特征在于：

将所述组合坯经加热炉加热后进行轧制时，轧制首道次压下率≥35%。

7.如权利要求1所述复合变截面金属板的生产方法，其特征在于：

所述将复合金属板进行变截面轧制时，采用一道次轧制完成。

8.如权利要求1-7任一项所述复合变截面金属板的生产方法，其特征在于：

所述复合变截面金属板为周期性纵向变截面板，一个变化周期内有两种或两种以上的厚度区及相邻厚度区之间的过渡区。

9.如权利要求6所述复合变截面金属板的生产方法，其特征在于：

所述将复合金属板进行变截面轧制时，厚度均一段轧制速度控制在0.8m/s-1.5m/s，过渡区轧制速度控制在0.3m/s-0.6m/s。

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