CN103736729B - 一种轧制制备金属复合板带的方法 - Google Patents

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Abstract

一种轧制制备金属复合板带的方法，包括如下步骤：1）在基板和复板复合面上分别轧制出相互配合的基板波纹和复板波纹；2）清理基板和复板的复合面以见到金属基体；3）将基板和复板按顺序叠装，使所述基板上的基板波纹和复板上的复板波纹相互啮合，压紧焊接密封处理后得到复合板坯；4）将检验合格后的复合板坯利用复合机轧制至所需厚度，得到复合板带。本发明通过在基板和复板上轧制出相互配合的齿状波纹，增大了基板和复板的接触面积，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，提高了异种金属板间的复合率，适用于复合板带的制备。

Description

一种轧制制备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波纹复合面和复板波纹复合面啮合式制坯、轧制制备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，其中铸造复合坯结合面易产生气泡、夹杂裂纹等，钎焊复合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制备金属复合板带的新方法。
一种轧制制备金属复合板带的方法，包括如下步骤：
1）在基板和复板复合面上分别轧制出相互配合的基板波纹和复板波纹；
2）清理基板和复板的复合面以见到金属基体；
3）将基板和复板按顺序叠装，使所述基板上的基板波纹和复板上的复板波纹相互啮合，压紧焊接密封处理后得到复合板坯；
4）将检验合格后的复合板坯利用复合机轧制至所需厚度，得到复合板带。
其中，步骤3）中，所述压紧焊接密封处理的过程为：将波纹面相互啮合的基板和复板送往压力机压紧，在叠装的复合板坯周围用立板先点焊后用埋弧焊封装焊接。
其中，所述步骤4）为，将检验合格后的复合板坯酸洗后冷轧，得到复合板，切边，矫平或矫直，分段。
其中，步骤3）中，所述压紧焊接密封处理的过程还包括，在焊接好的复合坯料端部钻三个孔，并将管道插入密封焊接管道和坯料连接端，通过两侧管道将氮气充进去替换原来的空气，并检查周围是否有漏气的地方，然后封住两个管口，从中间孔抽真空，并封死三个管口，得到复合板坯。
其中，所述步骤4）为，将检验合格后的复合坯送往加热炉，加热到轧制温度，在复合机上轧制得到复合板，切边，矫平或矫直，分段。
其中，步骤1）中，所述基板波纹和复板波纹沿轧制方向分布在所述基板和复板上；或者所述基板波纹和复板波纹沿轧辊轴向分布在所述基板和复板上。
其中，所述基板和复板的波纹截面形状为圆弧形、椭圆形或正弦波型，所述复板和基板复合面的波纹高度为复板厚度的1％～90％。
其中，在步骤1）中在复板复合面上轧制出复板弧形波纹为将复板整体轧制成与基板复合面相互配合的整体波纹复板，整体波纹复板金属变形抗力大于基板金属变形抗力；所述整体波纹复板的波纹截面和基板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；所述整体波纹复板的波纹高度为复板厚度的10％～70％；所述基板复合面的波纹高度为复板厚度的10％～70％。
其中，在步骤3）中，在基板的下部叠装下层复板，在基板的上部叠装上层复板，形成三层板结构。或者，在步骤3）中，基板和复板都是两张，四张板材按照复板、基板、防粘剂、基板、复板的顺序叠装，形成四层板结构；步骤4）中还包括分张，切边，热处理，矫平或矫直，卷取。
本发明的发明优点及积极效果：
1．利用所述基板弧形波纹和复板弧形波纹之间的啮合力增大了基板和复板之间的结合力；
2．利用所述整体波纹复板与所述基板齿形表面结合，解决异种金属塑性性能的差异；
3．利用所述组坯工艺，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；
4．利用所述组坯抽真空降低了复合界面的氧化程度，增加了复合界面的复合强度；
5．所述波纹复合面啮合式轧制制备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为基板与复板宽度方向结合面为圆弧形波纹复合板截面示意图；
图2为基板与整体波纹复板结合面为圆弧形波纹复合板截面示意图；
图3为上层复板、基板与下层复板结合面为椭圆弧形波纹三层复合板截面示意图；
图4为上层整体波纹复板、基板与下层整体波纹复板结合面为三角形波纹三层复合板截面示意图；
图5为双基板双复板结合面为正波纹四层复合板截面示意图。
附图标记说明：
1、5、8、11、14、14＇-基板；
 2、6、9、9＇、12、12＇、15、15＇-复板；
4-立板；
3、7圆弧形波纹；
10、10＇-椭圆弧形波纹；
13、13＇-三角形波纹；
16、16＇-正弦波纹。
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:如图1所示，制备不锈钢-碳钢单面复合板
复合坯加工：选取Q345B碳钢板和304不锈钢板按照3︰1比例组坯，碳钢板尺寸为厚120mm×宽1500mm×长3000mm作为基板1，不锈钢板尺寸为厚40mm×宽1500mm×长3000mm作为复板2，密封立板4厚15mm。沿宽度方向，分别在碳钢基板1复合面及不锈钢复板2复合面上轧制出相互配合的圆弧形波纹3，弧形宽度是弧形高度的5倍，弧形波纹高度20mm，弧形波纹沿宽度方向连续分布；清理轧制好的碳钢基板和不锈钢复板的波纹面，叠装碳钢基板1和不锈钢复板2，使碳钢基板1和不锈钢复板2的波纹面相互啮合，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，在焊接好的复合坯料端部钻三个孔，并将管道插入密封焊接管道和坯料连接端，通过两侧管道将氮气充进去替换原来的空气，并检查周围是否有漏气的地方，然后封住两个管口，从中间孔抽真空，并封死管口，得到复合坯，厚度为160mm。
复合板加工：将检验合格后的复合坯送往加热炉，加热到1300℃，使复合坯波纹沿轧辊轴向布置，在复合机上轧制得到8mm的薄板，切边，矫直，分段。
实施例2：如图2所示，制备钛钢-碳钢单面复合板
复合坯加工：选取Q345R碳钢板和TC4钛钢板按照4︰1比例组坯，碳钢板尺寸为厚160mm×宽1500mm×长3000mm作为基板5，钛钢板尺寸为厚40mm×宽1500mm×长3000mm作为复板6，密封立板4厚15mm。将钛钢复板6轧制成整体圆弧形波纹板，弧形宽度是弧形高度的5倍，弧形波纹高度20mm，弧形波纹沿长度方向连续分布。沿长度方向，在碳钢基板5复合面上轧制出与钛钢复板6复合面相互配合的圆弧形波纹7。清理轧制好的碳钢基板5和钛钢复板6波纹面，叠装碳钢基板5和整体波纹钛钢复板6，使碳钢基板5和钛钢复板6的波纹面相互啮合，送往压力机压紧，在叠装的复合板坯周围用15mm厚的碳钢板4先点焊后用埋弧焊封装焊接，在焊接好的复合坯料端部钻三个孔，并将管道插入密封焊接管道和坯料连接端，通过两侧管道将氮气充进去替换原来的空气，并检查周围是否有漏气的地方，然后封住两个管口，从中间孔抽真空，并封死管口，得到复合坯，厚度为200mm。
复合板加工：将检验合格后的复合坯送往加热炉，加热到1200℃，使复合坯波纹沿轧制方向布置，在复合机上轧制得到20mm的复合板，切边，热处理，矫平，分段。
对于整体波纹复板，其金属变形抗力σⅠ 和基板的金属变形抗力σⅡ应当满足σⅠ>σⅡ的关系。
实施例3：如图3所示，制备镍钢-碳钢-镍钢双面复合板
复合坯加工：选取N6镍钢板、Q234R碳钢板和N6镍钢板按照1︰3︰1比例组坯，碳钢板尺寸为厚120mm×宽1500mm×长3000mm作为基板8，镍钢板尺寸为厚40mm×宽1500mm×长3000mm两块分别作为下层复板9和上层复板9＇，密封立板4厚15mm，沿长度方向，分别在碳钢基板8复合面和镍钢复板9、9＇复合面上轧制出相互配合的椭圆弧形波纹10、10＇，弧形宽度是弧形高度的6倍，弧形波纹高度20mm，弧形波纹沿长度方向连续分布；清理轧制好的碳钢基板和镍钢复板波纹面，叠装下层复板9、基板8和上层复板9＇，使碳钢基板8和镍钢复板9、9＇的波纹面相互啮合，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，在焊接好的复合坯料端部钻三个孔，并将管道插入密封焊接管道和坯料连接端，通过两侧管道将氮气充进去替换原来的空气，并检查周围是否有漏气的地方，然后封住两个管口，从中间孔抽真空，并封死管口，得到复合坯，厚度为200mm。
复合板加工：将检验合格后的复合坯送往加热炉，加热到1250℃，使复合坯波纹沿轧制方向布置，在复合机上轧制得到10mm的复合板，切边，热处理，矫平，分段。
实施例4：如图4所示，制备铜板-铝板-铜板双面复合板
复合坯加工：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60mm×宽800mm×长2000mm作为基板11，铜板尺寸为厚20mm×宽800mm×长2000mm两块分别作为上层复板12、下层复板12＇，密封立板4厚15mm。沿长度方向，在铝板基板11复合面上轧制出与铜板复板12、12＇复合面相互配合的三角形波纹13、13＇，将铜板基板11轧制成整体三角形波纹板，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20mm，三角形波纹13、13＇沿长度方向连续分布；清理轧制好的铝板和铜板波纹面，叠装下层整体波纹铜板复板12、铝板基板11和上层整体波纹铜板复板12＇，使铝板基板11和铜板复板12、12＇的波纹面相互啮合，送往压力机压紧，在叠装的复合板坯周围用15mm的铝板先钎焊后用埋弧焊封装焊接，得到复合坯，厚度为100mm。
复合板加工：将检验合格后的复合坯酸洗后冷轧，得到4mm复合板带，切边，热处理，矫平，分段。
实施例5：如图5所示，制备不锈钢-碳钢板单面复合板
复合坯加工：选取Q235B碳钢板和316L不锈钢板按照4︰1比例组坯，两张Q235B碳钢板尺寸为厚80mm×宽1000mm×长4000mm作为基板，两张316L不锈钢板尺寸为厚20mm×宽1000mm×长4000mm作为复板15、15＇，密封立板4厚15mm，沿长度方向，分别在Q235B碳钢基板14、14＇和316L不锈钢复板15、15＇复合面上轧制出相互配合的正弦波形波纹16、16＇，正弦波形波纹高20mm，正弦波形波纹16、16＇沿长度方向连续分布；清理轧制好的不锈钢复板和碳钢基板波纹面，四张板材按照“不锈钢+碳钢+防粘剂+碳钢+不锈钢”的顺序叠装，使不锈钢板和碳钢板的波纹面相互啮合，送到压力机上压制，再进行点焊，将所有板连接在一起；在叠装的复合板坯周围用15mm的碳钢板先钎焊后用埋弧焊封装焊接，在焊接好的复合坯料对称复合面端部各钻三个孔，并将管道插入密封焊接管道和坯料连接端，通过两侧管道将氮气充进去替换原来的空气，并检查周围是否有漏气的地方，然后封住两个管口，从中间孔抽真空，并封死管口，得到复合坯，厚度为200mm。
复合板加工：将检验合格后的复合坯送往加热炉，加热到1300℃，使复合坯波纹沿轧制方向布置，在复合机上轧制得到6mm的不锈钢碳钢复合板，分张，切边，热处理，矫平，卷取，得到3mm的单面不锈钢碳钢复合板带。
基板波纹和复板波纹最好连续均匀布置在所述基板和复板上。基板波纹和复板波纹分别沿轧制方向分布在所述基板和复板上；在解决宽展不一致的问题时,所述基板波纹和复板波纹分别沿轧辊轴向分布在所述基板和复板上。波纹的截面形状可以为三角形、梯形、矩形、圆弧形、椭圆形或正弦波型；所述波纹的高度可为复板厚度的1％～90％。当采用整体波纹复板时,整体波纹复板的波纹高度为复板厚度的10％～70％；相应的基板复合面波纹高度也为复板厚度的10％～70％。

Claims (8)

1. 一种轧制制备金属复合板带的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）在基板复合面上轧制出基板波纹,将复板整体轧制成与基板复合面相配合的整体波纹复板，所述基板波纹和复板波纹沿轧制方向分布在所述基板和复板上，或者沿轧辊轴向分布在所述基板和复板上，整体波纹复板金属变形抗力大于基板金属变形抗力；
2）清理基板和复板的复合面以见到金属基体；
3）将基板和复板按顺序叠装，使所述基板上的基板波纹和复板上的复板波纹相互啮合，压紧焊接密封处理后得到复合板坯；
4）将检验合格后的复合板坯利用复合机轧制至所需厚度，得到复合板带。
2.根据权利要求1所述的轧制制备金属复合板带的方法，其特征在于：步骤3）中，所述压紧焊接密封处理的过程为：将波纹面相互啮合的基板和复板送往压力机压紧，在叠装的复合板坯周围用立板先点焊后用埋弧焊封装焊接。
3.根据权利要求2所述的轧制制备金属复合板带的方法，其特征在于：所述步骤4）为，将检验合格后的复合板坯酸洗后冷轧，得到复合板，切边，矫平或矫直，分段。
4.根据权利要求2所述的轧制制备金属复合板带的方法，其特征在于：步骤3）中，所述压紧焊接密封处理的过程还包括，在焊接好的复合坯料端部钻三个孔，并将管道插入密封焊接管道和坯料连接端，通过两侧管道将氮气充进去替换原来的空气，并检查周围是否有漏气的地方，然后封住两个管口，从中间孔抽真空，并封死三个管口，得到复合板坯。
5.根据权利要求4所述的轧制制备金属复合板带的方法，其特征在于：所述步骤4）为，将检验合格后的复合板坯送往加热炉，加热到轧制温度，在复合机上轧制得到复合板，切边，矫平或矫直，分段。
6.根据权利要求1-5任一项所述的轧制制备金属复合板带的方法，其特征在于：所述整体波纹复板的波纹截面和基板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；所述整体波纹复板的波纹高度为复板厚度的10％～70％；所述基板复合面的波纹高度为复板厚度的10％～70％。
7.根据权利要求1-5任一项所述的轧制制备金属复合板带的方法，其特征在于：在步骤3）中，在基板的下部叠装下层复板，在基板的上部叠装上层复板，形成三层板结构。
8.根据权利要求1-5任一项所述的轧制制备金属复合板带的方法，其特征在于：在步骤3）中，基板和复板都是两张，四张板材按照复板、基板、防粘剂、基板、复板的顺序叠装，形成四层板结构；步骤4）中还包括分张，切边，热处理，矫平或矫直，卷取。
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