CN103736728B - 一种轧制金属复合板带的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轧制金属复合板带的方法，包括如下步骤：1）选取金属基板和金属复板，清理基板和复板进行复合的表面，直至见到金属基体；2）将基板和复板按顺序叠装，制坯，得到复合板坯；3）将复合板坯通过装有波纹轧辊的复合粗轧机轧制出复合面上具有波纹啮合面的复合板；4）将粗轧轧制出的具有整体波纹复板的复合板通过复合精轧机轧平并轧制到所需厚度，得到复合板带。本发明利用粗轧后整体波纹复板与基板齿形表面结合，解决了异种金属变形抗力不同引起金属塑性变形的差异，增大了基板和复板之间的结合力，增加了金属层的结合强度，复合效果有了实质性的提高。

Description

一种轧制金属复合板带的方法
技术领域
本发明属于金属复合板带的制备技术领域，具体涉及一种金属基板和复板波纹复合面啮合式轧制金属复合板带的方法。
背景技术
金属复合板带是指在一层金属上复以另外一种金属的板带，以达到在不降低使用效果（防腐性能、机械强度等）的前提下节约资源、降低成本的效果。金属复合材料技术可以发挥组元材料各自的优势，实现各组元材料资源的最优配置，节约贵重金属材料，实现单一金属不能满足的性能要求，主要应用在防腐、压力容器制造，电建、石化、医药、轻工、汽车等行业。复合方法通常有爆炸复合法，金属压力加工复合法。
爆炸复合法是利用爆炸时产生的高能量将异种的金属板紧密地焊接在一起，可以实现性能相差较大的金属之间的复合，界面结合力强，但该方法生产的复合板尺寸较小板形较差，成材率低；而且由于爆炸高能量的冲击，金属组织结构受到影响，并对环境污染较重。
压力加工复合法是指异种金属在塑性变形过程中受到变形力的作用使接触表面接近原子厚距离形成大量结合点，进而扩散形成稳固的冶金结合。其制坯工艺及界面复合机制是制约复合金属板带质量、产量的主要因素。压力加工法中研究最多的是轧制复合，有热轧、冷轧、非等温轧制、异步轧制等。而轧制复合能量较低，异种金属材料力学性能差异大，结合界面比爆炸复合更为复杂，其中铸造复合板坯结合面易产生气泡、夹杂裂纹等，钎焊复合板坯钎焊剂的选择对不同金属的界面结合有很大的影响，容易开裂。所以使异种金属界面结合稳固，质量精度高，品种范围广，复合效率高是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决复合板生产时复合界面结合性能不良的技术问题，提供一种波纹复合面啮合式轧制金属复合板带的方法。
本发明是通过下述技术方案实现。
一种轧制金属复合板带的方法，包括如下步骤：
1）选取金属基板和金属复板，清理基板和复板进行复合的表面，直至见到金属基体；
2）将基板和复板按顺序叠装，制坯，得到复合板坯；
3）将复合板坯通过装有波纹轧辊的复合粗轧机轧制出复合面上具有波纹啮合面的复合板；
4）将粗轧轧制出的具有整体波纹复板的复合板通过复合精轧机轧平并轧制到所需厚度，得到复合板带。
其中，所述复板为一块，所述复板的变形抗力大于基板的变形抗力，所述复合粗轧机是一个轧辊为齿状表面、一个轧辊为光滑表面的二辊轧机，使齿状表面轧辊与复板接触，光滑表面轧辊与基板接触，进行轧制。
或者，所述复板为两块，位于所述基板上下面，所述复板的变形抗力大于基板的变形抗力，所述复合粗轧机是两个轧辊都为齿状表面的二辊轧机，使齿状表面轧辊与上下复板接触，进行轧制。
其中，步骤2）中的所述制坯过程为：将叠装的基板和复板送往压力机压紧，在叠装的复合板周围用立板先点焊后用埋弧焊封装焊接，在焊接好的复合板坯料端部钻孔抽真空，然后封闭该孔，得到复合板坯。
其中，在步骤3）中，进行热轧，即在粗轧前，将检验合格后的复合板坯焊接密封周边后抽真空送往加热炉，加热到轧制温度，然后送往粗轧机粗轧。
其中，在步骤3）中，进行冷轧，即在粗轧前，将检验合格的复合板坯周边点焊后送往酸洗设备酸洗，然后再送往粗轧机粗轧。
其中，步骤4）中，使所述复合面的波纹垂直于轧制方向或者平行于轧制方向。
其中，粗压形成的复板的波纹截面形状和基板复合面的波纹截面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形。
其中，复板波纹高度和基板复合面波纹高度为复板厚度的10％～150％，复板波纹面波纹宽度是波纹高度的5-10倍。
其中，还包括步骤5），切边，热处理，矫平，分段。
本发明的优点及积极效果：
本发明利用基板波纹和复板波纹之间的啮合力增大了基板和复板之间的结合力；利用粗轧后整体波纹复板与基板齿形表面结合，解决异种金属变形抗力不同引起金属塑性变形的差异；利用基板和复板的波纹复合面，增大了基板和复板的接触面积，增加了金属层的结合强度，避免了轧制过程中基板和复板的开裂现象，提高了复合率；所述波纹复合面啮合式轧制金属复合板带的方法，工艺简单，能耗低，复合质量、产量高。
附图说明
图1为单面复合板坯示意图；
图2为单面复合板粗轧示意图；
图3为粗轧后具有圆弧形波纹复板的单面复合板半成品；
图4为单面复合板精轧示意图；
图5为精轧后具有圆弧形波纹结合面的复合板成品；
图6为双面复合板坯示意图；
图7为双面复合板粗轧示意图；
图8为粗轧后具有三角形波纹复板的双面复合板半成品；
图9为双面复合板精轧示意图；
图10为精轧后具有三角形波纹结合面的复合板成品；
附图标记说明：
 1、1＇-复板；          2-基板；
3-上粗轧辊；           4-下粗轧辊；
5-精轧上工作辊；       6-精轧下工作辊。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：制备钛钢-碳钢单面复合板
制坯：选取TC4钛钢板和Q345R碳钢板按照1︰4比例组坯，钛钢板尺寸为厚40mm×宽1500mm×长3000mm，作为复板1；碳钢板尺寸为厚160mm×宽1500mm×长3000mm，作为基板2；清理碳钢板和钛钢板，直至见到金属基底；叠装复板1和基板2，送往压力机压紧，在叠装的复合板坯周围用15mm厚的碳钢板先点焊后用埋弧焊封装焊接，在焊接好的复合板坯料端部钻孔抽真空，然后封闭该孔，得到复合板坯，如图1，复合板坯的厚度为200mm。
加热：将检验合格后的复合板坯送往加热炉，加热到1200℃。
粗轧：将加热好的复合板坯送往复合粗轧机轧制，如图2，所述复合粗轧机是一个轧辊为圆弧形齿状表面、一个轧辊为光滑表面的二辊轧机，使齿状表面的上粗轧辊3与钛钢复板1接触，光滑表面的下粗轧辊4与碳钢基板2接触，沿轧制方向，将钛钢-碳钢复合板坯轧制成钛钢复板1为整体圆弧形波纹板、碳钢基板2与钛钢复板1复合面以圆弧形波纹相互配合的粗轧复合板，如图3所示，所述复板1圆弧形波纹面弧形宽度是弧形高度的5倍，弧形波纹高度30mm，圆弧形波纹沿长度方向连续分布。
精轧：如图4，将粗轧后的单面圆弧形波纹复合板送往四辊精轧机轧制，所述精轧机工作辊5、6和支承辊皆为光滑表面平辊，使粗轧复合板波纹沿轧制方向布置，在精轧机上轧制直到单面圆弧形波纹的粗轧复合板轧制成双面平面的20mm厚成品复合板，如图5所示。
最后，切边，热处理，矫平，分段，制成成品。
实施例2：制备铜板-铝板-铜板双面复合板：
制坯：选取T3铜板、LY2铝板和T3铜板按照1︰3︰1比例组坯，铝板尺寸为厚120mm×宽800mm×长3000mm作为基板2，铜板尺寸为厚40mm×宽800mm×长3000mm两块，分别作为上层复板1和下层复板1＇；清理铝板和两块铜板，直至见到金属基底；叠装下层复板1＇、基板2和上层复板1，送往压力机压紧，在叠装的复合板坯周围点焊焊接，得到复合板坯，如图6，厚度为200mm。
酸洗：将检验合格的复合板坯送往酸洗设备酸洗。
粗轧：将酸洗合格的复合板坯送往复合粗轧机轧制，如图7，所述复合粗轧机是两个轧辊皆具有三角形齿状表面的二辊轧机，沿长度方向，将上层铜板复板1和下层铜板复板1＇轧制成整体三角形波纹复板的粗轧复合板，如图8，基板2与上层复板1的结合面为相互配合的三角形波纹面，基板2与下层复板1＇的结合面也为相互配合的三角形波纹面；三角形波纹宽度是三角形波纹高度的10倍，三角形波纹高度为15mm，三角形波纹沿复合板长度方向连续分布。
精轧：将粗轧后的双面三角形波纹复合板送往四辊复合精轧机轧制，如图9，所述四辊复合精轧机工作辊5、6和支承辊皆为光滑平辊，使粗轧复合板波纹沿轧制方向布置，在四辊复合精轧机上轧制直到双面三角形波纹的粗轧复合板轧制成双面平面的12mm厚的复合板，如图10所示；然后在六辊精轧机上轧制得到1mm厚复合薄带。
最后，切边，热处理，矫平，制成成品。
在粗轧时，波纹连续均匀分布在基板2和复板1上，在精轧时，复合面的波纹可以垂直于轧制方向或者平行于轧制方向，选材时，应使得复板1的变形抗力要大于基板2的变形抗力。
粗轧形成的复板的波纹截面形状可以为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，所述复板波纹高度为复板厚度的10％～150％；粗轧后的基板复合面为单面波纹，所述基板复合面波纹截面形状可以为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，所述基板复合面波纹高度为复板厚度的10％～150％。
上述两个实例利用基板波纹和复板波纹之间的啮合力增大了基板和复板之间的结合力；利用粗轧后整体波纹复板与基板齿形表面结合，解决了异种金属变形抗力不同引起金属塑性变形的差异；其复合效果良好，金属层界面的结合强度较采用平板复合的结合强度有了实质的提高。

Claims (9)

1. 一种轧制金属复合板带的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）选取金属基板和金属复板，清理基板和复板进行复合的表面，直至见到金属基体；
2）所述复板的变形抗力大于基板的变形抗力，将基板和复板按顺序叠装，制坯，得到复合板坯；
3）将复合板坯通过装有波纹轧辊的复合粗轧机轧制出复合面上具有波纹啮合面的复合板；
4）将粗轧轧制出的复板具有整体波纹的复合板通过复合精轧机轧平并轧制到所需厚度，得到复合板带。
2.根据权利要求1所述的轧制金属复合板带的方法，其特征在于：所述复板为一块，所述复合粗轧机是一个轧辊为齿状表面、一个轧辊为光滑表面的二辊轧机，使齿状表面轧辊与复板接触，光滑表面轧辊与基板接触，进行轧制。
3.根据权利要求1所述的轧制金属复合板带的方法，其特征在于：所述复板为两块，位于所述基板上下面，所述复合粗轧机是两个轧辊都为齿状表面的二辊轧机，使齿状表面轧辊与上下复板接触，进行轧制。
4.根据权利要求1-3任一项所述的轧制金属复合板带的方法，其特征在于：步骤2）中的所述制坯过程为：将叠装的基板和复板送往压力机压紧，在叠装的复合板周围用立板先点焊后用埋弧焊封装焊接，在焊接好的复合板坯料端部钻孔抽真空，然后封闭该孔，得到复合板坯；在步骤3）中，进行热轧，即在粗轧前，将检验合格后的复合板坯焊接密封周边后抽真空送往加热炉，加热到轧制温度，然后送往粗轧机粗轧。
5.根据权利要求1-3任一项所述的轧制金属复合板带的方法，其特征在于：在步骤3）中，进行冷轧，即在粗轧前，将检验合格的复合板坯周边点焊后送往酸洗设备酸洗，然后再送往粗轧机粗轧。
6.根据权利要求1-3任一项所述的轧制金属复合板带的方法，其特征在于：步骤4）中，使所述复合面的波纹垂直于轧制方向或者平行于轧制方向。
7.根据权利要求1-3任一项所述的轧制金属复合板带的方法，其特征在于：粗轧后的复板的整体波纹截面形状和基板复合面的波纹截面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形。
8.根据权利要求1-3任一项所述的轧制金属复合板带的方法，其特征在于：粗轧后的复板复合面波纹高度和基板复合面波纹高度为复板厚度的10％～150％，粗轧后的复板波纹面波纹宽度是波纹高度的5-10倍。
9.根据权利要求1-3任一项所述的轧制金属复合板带的方法，其特征在于：还包括步骤5），切边，热处理，矫平，分段。
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