CN104827241A

CN104827241A - 一种用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法

Info

Publication number: CN104827241A
Application number: CN201410048092.0A
Authority: CN
Inventors: 郄应文; 李炬钢
Original assignee: Shanghai Que Chen Science And Technology Ltd
Current assignee: Shanghai Que Chen Science And Technology Ltd
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2014-02-12
Publication date: 2015-08-12

Abstract

本发明公开了一种用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其包括步骤：（1）表面预处理；（2）组坯：在锆坯料的周围放置钢坯料，其中与锆坯料上表面接触的为钢坯料上基料，与锆坯料下表面接触的为钢坯料下基料，沿锆坯料周向方向设置的为钢坯料封条，所述钢坯料上基料、钢坯料下基料与钢坯料封条形成一相对密闭的空间，所述锆坯料设置在该相对密闭的空间内，所述锆坯料长度方向上的两端部与钢坯料封条之间具有间隙；（3）点焊定型；（4）焊接：将定型后的组坯坯料的所有结合面边缘焊接密封。本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法生产效率高，适应设备能力强，可以由该坯料进一步制得钢锆复合板。

Description

一种用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属坯料的制造方法，尤其涉及一种用于金属复合板的坯料的制造方法。

背景技术

钢锆复合板是一种以锆为基板，单面或多面以钢为复层的双金属新型复合材料,其既具有锆的良好特性，又具有钢良好的可焊性、成型性、延伸性和导热性。随着制造工业的发展，钢锆复合板的需求量越来越大，因此希望提供一种钢锆复合板坯料的制造工艺，从而提高钢锆复合板的生产效率。

现有的金属复合板的生产方法主要是爆炸复合法和轧制复合法。其中，爆炸复合法是:首先将欲压接的两张金属板之间保持一定间隔放置,在其上面再放上适量炸药，由炸药的一端起爆，爆炸速度每秒数千米，凭借该爆发能使不同材质的金属板碰撞，在碰撞点两种金属板因非常大的变形速度和超高压下显示出的流体行为，两金属表面的氧化膜、气体吸附层会作为金属喷流而被排除掉，干净的面与面之间的接合就在瞬间完成，这是一种冷接合方式。而轧制压接法是将两种金属板组装、加热轧制成。然而，无论是爆炸复合法还是轧制压接法，其均面临工艺复杂，制造周期长，操作人员劳动强度大的问题。

此外，公开号为CN101850641，公开日为2010年10月6日，名称为“一种锆/钢金属复合板的制备方法”的中国专利文献公开了一种锆/钢金属复合板的制备方法，其所制备的锆/钢金属复合板包括双层金属复合板和三层金属复合板，该方法包括以下步骤：步骤一、表面抛光处理：分别对组成双层金属复合板或三层金属复合板的各组件的待复合面进行表面抛光处理，并使得覆层锆板、基层钢板与中间层夹板的待复合表面粗糙度Ra均≤12.8μm；且经表面抛光处理后，覆层锆板的板厚为1～12mm，基层钢板的板厚为6～220mm，中间层夹板的板厚为1～5mm；中间层夹板为中间铜板或者中间钛板；步骤二、组合装配及爆炸复合：采用一次装配复合法对所述双层金属复合板的两个组件进行组合装配及爆炸复合处理，或者采用一次装配复合法或两次装配复合法对所述三层金属复合板的三个组件进行组合装配及爆炸复合处理；采用一次装配复合法对所述双层金属复合板的两个组件进行组合装配及爆炸复合处理时，其处理过程如下：201、将基层钢板水平铺放在地基或水平操作台面上；202、通过布设在同一平面上的多个硬质金属支撑件将覆层锆板水平固定安装在基层钢板正上方，且二者间的间距为2～24mm；203、在覆层锆板上部均匀布设一层爆炸过程中保护覆层锆板的上表面不被损坏的保护层；204、在保护层上部均匀布设一炸药层，炸药层中的主体炸药为粉状乳化炸药或TNT炸药且其高度为15～60mm；205、在覆层锆板几何中心部位正上方的炸药层中布设引爆装置；206、爆炸复合：点燃引爆装置且经瞬间爆轰后，制成双层金属复合板初步产品；采用一次装配复合法对所述三层金属复合板的三个组件进行组合装配及爆炸复合处理时，其处理过程如下：211、将基层钢板水平铺放在地基或水平操作台面上；212、通过布设在上下两个平面上的多个硬质金属支撑件，将中间层夹板水平固定安装在基层钢板正上方且将覆层锆板水平固定安装在中间层夹板正上方，且中间层夹板与基层钢板间的间距为2～14mm，中间层夹板与基层钢板间的间距为6～14mm；213、在覆层锆板上部均匀布设一层爆炸过程中保护覆层锆板的上表面不被损坏的保护层；214、在保护层上部均匀布设一炸药层，炸药层中的主体炸药为粉状乳化炸药或TNT炸药且其高度为20～80mm；215、在覆层锆板几何中心部位正上方的炸药层中布设引爆装置；216、爆炸复合：点燃引爆装置且经瞬间爆轰后，同步完成中间层夹板与覆层锆板之间以及中间层夹板与基层钢板之间的爆炸复合，并制成三层金属复合板初步产品；采用两次装配复合法对所述三层金属复合板的三个组件进行组合装配及爆炸复合处理时，按照采用一次装配复合法对所述双层金属复合板的两个组件进行组合装配及爆炸复合处理的复合方法，先后完成中间层夹板与基层钢板之间的爆炸复合和初步复合基体与覆层锆板间的爆炸复合，并制成三层金属复合板初步产品；初步复合基体为中间层夹板与基层钢板经爆炸复合后的复合体；步骤三、退火处理：采用热处理炉对所述双层金属复合板初步产品或三层金属复合板初步产品进行退火处理，退火温度为450～650℃且退火时间为2～6h；步骤四、矫平处理：采用油压机或矫平机对经退火处理后的双层金属复合板初步产品或三层金属复合板初步产品进行矫平，直至达到设计所需的平整度要求。

由此可见，该专利文献介绍的还是一种爆炸复合的方法，其工艺步骤相当复杂。因此，希望提供一种钢锆复合板的制造方法，从而以较高的生产效率和简洁的生产工艺生产出合格的钢锆复合板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，该方法生产效率高，适应加热设备、轧机设备的能力强，弥补了现有生产技术之不足。金属材料轧制、锻造企业可批量使用该方法制得的钢锆复合板的坯料，基于已公开的金属扩散焊机理，根据自有加热、轧制、热处理设备灵活确定轧制工艺，进一步制造出企业设备能力极限范围内的钢-锆复合板、钢-锆-钢复合板以及钢-锆锻件、钢-锆-钢锻件。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其包括步骤：

（1）坯料表面处理：将待复合的钢坯料和锆坯料进行表面预处理；

（2）组坯：在锆坯料的周围放置钢坯料，其中与锆坯料上表面接触的为钢坯料上基料，与锆坯料下表面接触的为钢坯料下基料，沿锆坯料周向方向设置的为钢坯料封条，所述钢坯料上基料、钢坯料下基料与钢坯料封条形成一相对密闭的空间，所述锆坯料设置在该相对密闭的空间内，所述锆坯料长度方向上的两端部与钢坯料封条之间具有间隙，以给予锆坯料足够的横向延展空间；

（3）点焊定型：可采用手工焊接、气体保护焊、氩弧焊对完成组坯的坯料进行点焊定型，确保坯料相对位置在吊运进入下一道工序前不会发生移动；

（4）焊接：将定型后的组坯坯料的所有结合面边缘焊接密封。

进一步地，本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法的步骤（1）中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的平面度≤1mm/m²，确保密封焊接质量满足要求。

进一步地，本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法的步骤（1）中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的粗糙度Ra≤6.3μm，确保钢锆复合坯料后续的加热轧制焊合质量。

进一步地，本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法的步骤（2）中，钢坯料封条的宽度为15-80mm，该宽度范围能保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度要求。需要说明的是，由于在组坯时钢坯料封条的外边沿与钢坯料上基料和钢坯料下基料的外边沿是平齐的，因此本文中钢坯料封条的宽度是指自钢坯料封条的外边沿（或钢坯料上基料/钢坯料下基料的外边沿）朝着锆坯料的方向延伸的尺寸。

进一步地，本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法的步骤（4）中，采用真空电子束焊接。真空电子束焊接可以使钢锆焊接实现深熔密封焊接（焊缝深宽比可大于20：1），不仅能最大程度地降低坯料的热影响区，并且能保证焊接强度，避免复合表面在后续加工过程中因焊缝漏气而被氧化。

更进一步地，本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法的步骤（4）中，焊接真空度≤0.1Pa。该真空度数值可有效防止钢锆表面氧化层的形成，同时降低了真空抽气时间，提高了加工效率，降低了加工成本。

进一步地，本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法的步骤（4）中，焊接深度为10-80mm。该焊接深度能保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度要求。

进一步地，本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法的步骤（4）中，焊缝宽度≥2mm。该焊接宽度能保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度要求。

进一步地，本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法还包括步骤（5）焊接应力消除和焊缝检查。可使用电磁振动消除焊接应力。目测有缺陷的焊接部位可用手工电弧焊补焊完善。

在本技术方案中，涉及到的钢坯料封条可以采用热轧槽钢、U型冷弯型钢加工制得。

本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法生产效率高，成本低，复合效果好，适用范围广，加工方便。采用该方法可以制备厚度50-100mm，宽度400-1000mm，长度1000-2000mm的钢-锆、钢-锆-钢复合板的坯料。金属材料轧制、锻造加工企业也可以根据自身工艺设备条件和客户需要，通过后续的轧制、锻造、加工、精整等步骤，基于已公开的金属扩散焊机理，根据自有加热、轧制、热处理设备灵活确定轧制工艺，进一步制造出企业设备能力极限范围内的钢-锆复合板、钢-锆-钢复合板以及钢-锆锻件、钢-锆-钢锻件。

附图说明

图1为本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法中组坯步骤的复合板的坯料的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法做进一步的解释和说明，然而，以下解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

按照下列步骤制造钢-锆-钢复合板的坯料：

（1）表面预处理：将待复合的钢坯料和锆坯料通过铣床加工或矫直机校平，再将坯料结合面水平放置，使用砂轮进行打磨，清除表面杂物，使表面光洁、平整，再进行抛光打磨，对加工表面金属屑、油渍、积尘等杂物进行擦拭清理，露出金属鲜面；

（2）按照如图1所示的方式组坯：在锆坯料1的上表面放置钢坯料上基料2，在锆坯料下表面放置与其接触的钢坯料下基料3，沿锆坯料周向方向放置钢坯料封条4，从而使钢坯料上基料2、钢坯料下基料3与钢坯料封条4形成一相对密闭的空间，锆坯料1位于该相对密闭的空间内，且锆坯料长度方向上的两端部与钢坯料封条4之间具有间隙，从而给予锆坯料足够的横向延展空间；

（3）采用电焊点焊定型，确保坯料相对位置在吊运进入下一道工序前不会发生移动；

（4）将定型后的组坯坯料运至真空焊箱体内，所有结合面P采用真空电子束进行深度焊接密封；

（5）焊接完毕后，使用电磁振动消除焊接应力，目测有缺陷的焊接部位用手工电弧焊补焊完善。

为了进一步提高本案的实施效果，在上述方法的步骤（1）中，控制经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的平面度≤1mm/m²，粗糙度Ra≤6.3μm；步骤（2）中，控制钢坯料封条的宽度为15-80mm；步骤（4）中，控制焊接真空度≤0.1Pa，焊接深度为10-80mm，焊接宽度≥2mm。

表1中列出了本技术方案的实施例1-3中各步骤的具体工艺参数。

表1.

经过上述实施例1-3制得的钢-锆-钢或钢-锆复合板的坯料结合部焊缝为熔化焊接，焊缝连续密封，坯料平整便于吊装运输，焊缝强度几乎与基料钢板本体强度相同，剪切强度均超过了300MPa，超过了国家标准（GB/T8165-2008）关于不锈钢复合板剪切强度210MPa的规定，完全满足坯料后续加热和轧制的强度要求。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，包括步骤：

（1）表面预处理：将待复合的钢坯料和锆坯料进行表面预处理；

（2）组坯：在锆坯料的周围放置钢坯料，其中与锆坯料上表面接触的为钢坯料上基料，与锆坯料下表面接触的为钢坯料下基料，沿锆坯料周向方向设置的为钢坯料封条，所述钢坯料上基料、钢坯料下基料与钢坯料封条形成一相对密闭的空间，所述锆坯料设置在该相对密闭的空间内，所述锆坯料长度方向上的两端部与钢坯料封条之间具有间隙；

（3）点焊定型；

2.如权利要求1所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的平面度≤1mm/m²。

3.如权利要求1所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的粗糙度Ra≤6.3μm。

4.如权利要求1所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，钢坯料封条的宽度为15-80mm。

5.如权利要求1所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，采用真空电子束焊接。

6.如权利要求5所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，焊接真空度≤0.1Pa。

7.如权利要求1所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，焊接深度为10-80mm。

8.如权利要求1所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，焊接宽度≥2mm。

9.如权利要求1所述的用于生产钢锆复合板的坯料的制造方法，其特征在于，还包括步骤（5）：焊接应力消除和焊缝探伤检查。