CN106077086A - 一种轧退连接的多金属复合材料生产方法 - Google Patents

一种轧退连接的多金属复合材料生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合材料生产方法，尤其涉及一种轧退连接的多金属复合材料生产方法，该方法包括如下步骤：1)原材料准备；2)表面预处理；3)复合轧制+连续退火；4)精轧；5)罩式炉退火；6)平整；7)分剪；8)检验；9)包装入库。本发明采用一次轧制成型的轧制工艺，并直接进行连续退火可充分利用一次轧制时大变形量下的余热对带材进行预热处理，大大降低了带材急热产生的热应力对其带来的不利影响，且可节约大量能源，连续退火通过金属晶体的恢复和原子相互扩散，使得两金属复合面通过原子的嵌合而结合得像整体金属一样牢固。本发明生产方法具有生产效率高，生产成本低，易于操作，产品质量高的特点。

Description

一种轧退连接的多金属复合材料生产方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料生产方法，尤其涉及一种轧退连接的多金属复合材料生产方法。
背景技术
随着世界制造业重心的转移，我国近十年对有色金属带材的需求迅速增长，但矿石资源极其漫长的再生周期严重制约了有色金属的随意性供应，导致有色金属资源日趋匮乏，价格不断上涨，生产成本也不断上升，所以市场迫切有一种新型的合金复合材料来替代有色金属材料，特别是钛材；复合材料是高效、经济型的材料，是将各有关金属材料的优良特性集中于复合材料一体的一种新型材料，因此适用于在高温、高压、高速度等特殊条件下使用的设备，由于其具有单一材料不可与之媲美的优良特殊功能性材料，越来越受到各发达国家和发展中国家的高度重视。复合材料种类繁多(铜钢、铜铝、铝钢、钛铝、钛钢等)，双金属复合材料是应用范围最广泛的材料。随着近代科学技术和工业生产的发展，对材料性能的特殊要求以及减少对贵金属的使用，节省贵金属资源，降低生产成本，使之对双(多)金属复合材料的需求逐日递增。
现有国内有企业采用爆炸式落后的人工操作工艺进行多种金属复合材料的生产，这种生产工艺生产成本高、产量低、劳动强度大并且危险，产品质量根本无法满足客户的要求。另外一种采用热轧工艺进行初步轧制后至成品间采用两次罩式炉退火，生产周期长，大大降低了生产效率，生产成本高、劳动强度大、材料浪费大，限制了大批量生产的可能性，无法满足日益增长的市场需求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种生产流程短且生产效率高、生产成本低，节能环保，安全可靠且产品质量高的多金 属复合材料生产方法。
实现本发明目的的技术方案是：一种轧退连接的多金属复合材料生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)原材料准备
外板为1000～1200mm的精轧表面带材，厚度为：0.2～0.3mm；内板为厚度为2.0～5.0mm的高精度基材带，外板与基材均要求表面平整、厚度均匀；
(2)表面预处理
基材带卷置于中间，上、下各放置一卷表面带材，分别置于开卷机卷筒上，并以均匀的速度开卷，对表面带材、基材带分别进行脱脂清洗、抛光、打磨，对表面带材和基材带卷进行表面预处理；
(3)复合轧制+连续退火
将按上、中、下分别为表面带材、基材带、表面带材的三条金属带合在一起引入复合轧机的工作辊之间，在稳定轧制情况下通过轧机，一次轧制成型；经轧机一次轧制成型的多金属复合带不经卷取直接通过卧式退火炉段进行连续退火，再将经过连续退火的多金属复合带卷取成卷；
(4)精轧
采用往复式轧机对经过复合轧制+连续退火的多金属复合带进行精轧；厚度规格按照标准而定；
(5)罩式炉退火
对经过精轧的多金属复合带卷整卷装进罩式炉进行退火，温度控制范围：450～550℃，退火时间为1-2h，保护气氛为氩气；
(6)平整
将经过罩式炉退火的卷状多金属复合带通过平整机平整，并切去边缘的毛边后进行收卷；
(7)分剪
分剪是将1000～1200mm宽的多金属复合带按交货合同分剪成条。分剪时要对每卷取试样交理化室检测性能；
(8)检验
理化室对分剪工序交来的每卷试样按照标准进行检测，根据检测结果并且按照标准对每卷多金属复合带判定等级；
(9)包装入库
按常规的包装入库工艺标准进行。
上述技术方案，步骤(3)复合轧制时一次轧制成型的压下率为60％～80％，轧制压下力为：800～1500吨；轧制后连续退火温度：450～650℃，连续退火时间为：60～120sec。
上述技术方案，所述复合轧制时的轧制速度为3～10m/min。
上述技术方案，步骤(4)中所述精轧时轧制速度为50～60m/min。
上述技术方案，步骤(4)中所述精轧时的开卷及卷取张力分别为：2.5与3.5N/mm2。
上述技术方案，步骤(6)通过平整时平整机时的压下量为0.5～1.2％。
上述技术方案，所述多金属复合材料为铜钢铜、钛铝钛、铜铝钛或铜钢铝。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
(1)采用宽幅轧制，传统的制造多金属复合材料的原材料板宽为1000mm左右，本发明制造多金属复合带的原材料和成品的板宽为1000mm～1200mm，虽然生产难度增加，通过改变轧制工艺仍可得到板型平整，贴合紧密的复合带材，成材率更高，产品的适用范围更广，市场前景更好；
(2)在复合轧制前进行脱脂清洗、抛光、打磨系列全面处理，复合轧制前即使不进行预热即可使多金属带在复合轧制过程中相互表面贴合的很紧密，有利于复合轧制的进行；
(3)复合轧制时采用大压下力及大变形量的一次冷轧法轧到成品厚度，其60～80％的总大压下率使表面经过脱脂清洗、抛光及打磨的表面带材及基材带表层原子相互嵌合密度显著增加，为在退火时通过原子扩散进一步增强多金属复合材料的整体性；
(4)在经过复合轧制后多金属复合带直接通过连续退火炉段，可充分利用一次轧制时大变形量下的余热(约200～300℃)，相当于对带材进行预热处理，大大降低了带材急热产生的热应力对其带来的不利影响，且可节约大量能源；退火温度在450～650℃，通过金属晶体的恢复和原子相互扩散，使得多种金属复合面通过原子的嵌合而结合得像整体金属一样牢固，连续退火炉段用氮气保护，出炉后的多金属复合带经风冷后由卷取机卷成卷；
(5)精轧时用往复式轧机，可以方便地将多金属复合带轧到用户要求的厚度规格；
(6)罩式炉退火用氩气保护，可防止带材表面氧化，易于操作，成本低廉；
(7)本发明生产方法可适用于铜钢铜、钛铝钛、铜铝钛及铜钢铝等多种金属复合带的生产，适用范围广，可大规模推广应用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明生产方法流程图。
具体实施方式
本发明轧退连接的多金属复合材料生产方法，包括如下步骤：
(1)原材料准备
外板为1000～1200mm的精轧钛带，厚度为：0.2～0.3mm；内板为高精度铝薄带卷，厚度为2.0～5.0mm，作为原材料，表面带材与基材都要求表面平整、厚度均匀；
(2)表面预处理
基材卷置于中间，上、下各放置一卷表面带材，分别置于开卷机卷筒上，并以均匀的速度开卷，对表面带材、基材带分别进行脱脂清洗、抛光、打磨，对铝带及钛带进行表面预处理；
(3)复合轧制+连续退火
将按上、中、下分别为表面带材、基材带、表面带材的三条金属带合在一起引入复合轧机的工作辊之间，在稳定轧制情况下通过轧机，一次轧制成型；经轧机一次轧制成型的多金属复合带不经卷取直接通过卧式退火炉段进行连续退火，再将经过连续退火的多金属复合带卷取成卷；
复合轧制时一次轧制成型的压下率为60％～80％，轧制压下力为：800～1500吨，复合轧制时的轧制速度为3～10m/min；轧制后连续退火温度：450～650℃，连续退火时间为：60～120sec。
(4)精轧
采用往复式轧机对经过复合轧制+连续退火的多金属复合带进行精轧，轧制速度为50～60m/min，开卷及卷取张力分别为：2.5与3.5N/mm2；厚度规格按照标准而定；
(5)罩式炉退火
对经过精轧的多金属复合带卷整卷装进罩式炉进行退火，温度控制范围：450～550℃，退火时间为1-2h，保护气氛为氩气；
(6)平整
将经过罩式炉退火的卷状多金属复合带通过平整机平整，通过平整时平整机时的压下量为0.5～1.2％，并切去边缘的毛边后进行收卷；
(7)分剪
分剪是将1000～1200mm宽的多金属复合带按交货合同分剪成条。分剪时要对每卷取试样交理化室检测性能；
(8)检验
理化室对分剪工序交来的每卷试样按照标准进行检测，根据检测结果并且按照标准对每卷多金属复合带判定等级；
(9)包装入库
按常规的包装入库工艺标准进行。
本发明具体实施例及相应试验结果如下所示：
(实施例1)
钛铝钛生产步骤及实验参数如下：
1、实验钛铝钛带按照表1的参数确定并组织实施，具体的复合轧制条件如表2：
表1实验钛铝钛带参数
表2实验复合轧制条件
1、对钛铝钛带在复合轧制前分别进行全面的脱脂、抛光、打磨等的表面处理；
2、钛、铝、钛带的开卷速度保持同步；
3、钛铝钛带按上、中、下布置，尽量平行并控制好齐边；
4、进行钛铝钛带的复合轧制，接着进行连续退火(比较例中的复合轧制与精轧之间的退火在罩式炉中进行)，测量性能并计算合格率和生产效率，实验结果如表3：
表3、实验结果
项目 合格率(％) 生产效率(％) 备注
AC 98.18 95.07 发明例
AD 79.81 82.38 比较例
BC 98.87 96.12 发明例
BD 81.79 77.52 比较例
用上述表1中间的A条件和表2中的C条件钛铝钛复合带进行不同退火温度的实验，进一步探索复合轧制速度及随后的连续退火条件(比较例 中的复合轧制与精轧之间的退火在罩式炉中进行)对钛铝钛复合带的合格率及生产效率的影响如表4所示。
表4、复合轧制速度及随后的连续退火条件对钛铝钛复合带的合格率及生产效率的影响
(实施例2)
铜钢铜生产步骤及实验参数如下：
1、实验铜钢铜带按照表5的参数确定并组织实施，具体的复合轧制条件如表6：
表5实验铜钢铜带参数
表6实验复合轧制条件
5、对铜钢铜带在复合轧制前分别进行全面的脱脂、抛光、打磨等表面处理；
6、铜、钢、铜带的开卷速度保持同步；
7、铜钢铜带按上、中、下布置，尽量平行并控制好齐边；
8、进行铜钢铜带的复合轧制，接着进行连续退火(比较例中的复合轧制与精轧之间的退火在罩式炉中进行)，测量性能并计算合格率和生产效率，实验结果如表7：
表7实验结果
项目 合格率(％) 生产效率(％) 备注
AC 98.19 95.66 发明例
AD 79.61 81.58 比较例
BC 97.17 97.12 发明例
BD 81.69 77.52 比较例
用上述表5中间的A条件和表2中的C条件铜钢铜复合带进行不同退火温度的实验，进一步探索复合轧制速度及随后的连续退火条件(比较例中的复合轧制与精轧之间的退火在罩式炉中进行)对铜钢铜复合带的合格率及生产效率的影响如表8所示。
表8、复合轧制速度及随后的连续退火条件对铜钢铜复合带的合格率及生产效率的影响
本发明方法同样适用于铜钢铝、铜铝钛等其他多金属复合材料。
本发明的方法有效地解决了传统生产多金属复合带存在的问题，使用同样的原料，通过改进工艺可以生产出质量更好的多金属复合带，并且使 生产效率大幅度提高，生产成本更低，对发展钛铝钛、铜钢铜、铜铝钛等多金属复合带产业极为有利。
本发明比传统方法省掉了一道工序，传统方法需要经过两次罩式炉退火，而本专利只需要一次罩式炉退火，这不仅提高了生产效率还提高了产品质量；本专利在复合轧制后的扩散退火由连续退火完成，有利于复合带的快速均匀加热，避免了用罩式炉进行扩散退火时，由于是整卷装炉造成的加热不均匀及退火周期过长的缺陷，有利于两种或三种金属复合带复合面原子的扩散，因此用本专利方法生产出来的复合带强度高、整体性好。
本发明方法的实施设备均为生产多金属复合带的常规设备，实施技术简单易行，因而具有良好的推广应用前景。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轧退连接的多金属复合材料生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)原材料准备
外板为1000～1200mm的精轧表面带材，厚度为：0.2～0.3mm；内板为厚度为2.0～5.0mm的高精度基材带，表面带材与基材均要求表面平整、厚度均匀；
(2)表面预处理
基材卷置于中间，上、下各放置一卷表面带材，分别置于开卷机卷筒上，并以均匀的速度开卷，对表面带材、基材带分别进行脱脂清洗、抛光、打磨，对表面带材和基材带卷进行表面预处理；
(3)复合轧制+连续退火
将按上、中、下分别为表面带材、基材带、表面带材的三条金属带合在一起引入复合轧机的工作辊之间，在稳定轧制情况下通过轧机，一次轧制成型；经轧机一次轧制成型的多金属复合带不经卷取直接通过卧式退火炉段进行连续退火，再将经过连续退火的多金属复合带卷取成卷；
(4)精轧
采用往复式轧机对经过复合轧制+连续退火的多金属复合带进行精轧；厚度规格按照标准而定；
(5)罩式炉退火
对经过精轧的多金属复合带卷整卷装进罩式炉进行退火，温度控制范围：450～550℃，退火时间为1-2h，保护气氛为氩气；
(6)平整
将经过罩式炉退火的卷状多金属复合带通过平整机平整，并切去边缘的毛边后进行收卷；
(7)分剪
分剪是将1000～1200mm宽的多金属复合带按交货合同分剪成条；分剪时要对每卷取试样交理化室检测性能；
(8)检验
理化室对分剪工序交来的每卷试样按照标准进行检测，根据检测结果并且按照标准对每卷多金属复合带判定等级；
(9)包装入库
按常规的包装入库工艺标准进行。
2.如权利要求1所述的轧退连接的多金属复合材料生产方法，其特征在于：步骤(3)复合轧制时一次轧制成型的压下率为60％～80％，轧制压下力为：800～1500吨；轧制后连续退火温度：450～650℃，连续退火时间为：60～120sec。
3.如权利要求2所述的轧退连接的多金属复合材料生产方法，其特征在于：所述复合轧制时的轧制速度为3～10m/min。
4.如权利要求1所述的轧退连接的多金属复合材料生产方法，其特征在于：步骤(4)中所述精轧时轧制速度为50～60m/min。
5.如权利要求4所述的轧退连接的多金属复合材料生产方法，其特征在于：步骤(4)中所述精轧时的开卷及卷取张力分别为：2.5与3.5N/mm2。
6.如权利要求1～5任一项权利要求所述的轧退连接的多金属复合材料生产方法，其特征在于：步骤(6)通过平整时平整机时的压下量为0.5～1.2％。
7.如权利要求1～5任一项权利要求所述的轧退连接的多金属复合材料生产方法，其特征在于：所述多金属复合材料为铜钢铜、钛铝钛、铜铝钛或铜钢铝。
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