CN109570257A - 一种双金属复合扁钢、带钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双金属复合扁钢、带钢及其制备方法，通过原料准备、合金膏制备、预合金化、复合胚料制备、预轧贴合、热轧复合步骤后，获得双金属复合扁钢、带钢。采用本申请的方法制备的双金属复合扁钢和带钢同时具有碳钢的高强度和耐蚀合金的高耐蚀性。采用常温喷涂，不仅具有效节约能源和环保的优点，同时还具有连续化生产、显著降低生产成本等优点。整体工艺流程简单易实施，利于流程化生产。

Description

一种双金属复合扁钢、带钢及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种双金属复合扁钢、带钢及其制备方法。

背景技术

跨海大桥、人工岛礁、海上平台等在海洋环境下的不断发展，需要材料具有高强度的同时具有优异的耐蚀性。双金属复合材料具有优异耐蚀性而且具有高强度的优点，可以有效的解决上述问题。目前双金属复合材料主要为不锈钢/碳钢双金属复合材料，表层的不锈钢提供优异的耐蚀性能，心部的碳钢或低合金钢提供强度。但是国内的双金属复合材料目前大多处于研发与实验阶段，在生产工艺上存在诸多问题。

目前双金属复合型材主要采用不锈钢与碳钢或低合金钢复合制备，所采用的方法主要为中间合金层冶金复合、爆炸复合、固液复合和粉末填充等方法与现有型材轧制技术相结合，制备双金属复合扁钢、角钢、槽钢、螺纹钢等型材。其中采用中间合金层冶金复合方法制备的双金属复合材料，具有界面结合强度高，同时可降低冶金结合界面脆性等优点。目前中间合金层主要采用合金箔带、合金粉末、或者镀层的形式预合金化在胚料的外表面上。合金箔带主要采用螺旋缠绕在钢胚表面或者采用包覆在钢胚表面后焊接成一体。合金粉末主要采用火焰喷涂工艺或者等离子喷涂工艺喷涂到钢胚的表面。镀层主要采用化学镀与电镀的方式在钢胚表面镀覆一层中间合金。但是上述方法存在不易于连续化生产，较高的能源消耗，污染环境，设备投资及制备成本高等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种双金属复合扁钢、带钢及其制备方法,用于解决现有技术中连续化生产困难，能源消耗高、化境污染大等技术问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，由如下步骤组成：

S1：原料准备：原料包括，耐蚀合金管、碳钢棒材及合金粉；将碳钢棒材的外表面进行清洗、除油；

S2：合金膏的制备：将合金粉与水按比例混合成膏状，获得合金膏；

S3：预合金化：将步骤S2制备的合金膏通过喷涂装置均匀的覆盖于碳钢棒材的表面，获得预合金化碳钢棒材；

S4：复合胚料的制备：将预合金化碳钢棒材穿入耐蚀合金管内，得到复合胚料，并干燥；

S5：预轧贴合：将干燥后的复合胚料使用预轧机组进行2-6道次的冷轧预贴合；

S6：热轧复合：将冷轧预贴合后的复合胚料放入加热炉中，升温至1050-1200℃，保温；获得成品。

其中，步骤S1中，耐蚀合金管和碳钢棒材的横截面为圆形或矩形。

其中，步骤S1中，所述合金粉为镍基合金粉或者铜基合金粉；

所述合金粉粒径为400-800目。

其中，步骤S2中，将合金粉与水按体积比为3:1～5:1比例混合成膏状。

其中，步骤S3中，喷涂装置的工作温度为常温。

其中，步骤S5中，冷轧预贴合后的复合胚料的横截面积减小了5％～20％。

其中，所述成品横截面内的耐蚀合金层的厚度占所述成品横截面总厚度的5％-30％。

其中，步骤S3中，碳钢棒材的表面预合金层的厚度＜0.2mm。

一种双金属复合扁钢、带钢，该双金属复合扁钢、带钢采用上述的制备方法制备而成。

本发明具有以下有益效果：采用本申请的方法制备的双金属复合扁钢和带钢同时具有碳钢的高强度和耐蚀合金的高耐蚀性。采用常温喷涂，不仅具有效节约能源和环保的优点，同时还具有连续化生产、显著降低生产成本等优点。整体工艺流程简单易实施，利于流程化生产。

附图说明

图1为本发明一种双金属复合扁钢、带钢的截面结构示意图；

图2为本发明实施例2、3中扁钢的结构示意图；

图3为本发明实施例1中带钢的结构示意图；

图4为本发明实施例1横截面的显微金相组织照片，照片中分为三层结构，其中由上至下依次为耐蚀合金层、表面预合金层、碳钢棒材层。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

如图1所示，一种双金属复合扁钢、带钢，为多层结构，外层为耐蚀合金层1，内层为碳钢棒材层3，中间层为表面预合金层2。该双金属复合扁钢、带钢采用下属制备方法制备而成。

一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，具体的，包括如下的步骤组成：

S1：原料准备，选取耐蚀合金管、碳钢棒材及合金粉作为原料。将碳钢棒材进行清洗并除油。合金粉为镍基合金粉或者铜基合金粉，合金粉粒径为400-800目。耐蚀合金管和碳钢棒材的横截面为圆形或矩形，耐蚀合金管的内孔尺寸比碳钢棒材的外形尺寸大0.05-0.2mm，使得碳钢棒材可置入耐蚀合金管内部。

清洗、除油的具体步骤为：使用质量分数为10％的氢氧化钠溶液对碳钢棒材的外表面进行前处理，于70摄氏度的水温下，浸泡10-20min后，对碳钢棒材的外表面的油污进行清洗。清洗后使用质量分数为10％的HCl水溶液在常温下侵蚀20min后，使用去离子水冲洗、烘干。

S2：合金膏的制备，将合金粉与水进行混合，混合比例按体积比为3:1～5:1，形成膏状。

S3：预合金化，采用喷涂的方式将合金膏均匀的喷涂于碳钢棒材的表面，喷涂装置的工作温度为常温。碳钢棒材的表面预合金层的厚度＜0.2mm。

S4：复合胚料的制备，喷涂装置的位置固定，通过推动碳钢棒材，使得碳钢棒材在经过喷涂装置之后，将自动穿入耐蚀合金管，得到复合胚料，并通过传送带送至干燥箱中干燥。

S5：预轧贴合，将干燥后的复合胚料在连续轧机上进行预轧贴合。采用与复合胚料横截面形状相对应的孔型轧辊，进行平立交替放置的二辊轧机冷轧2-6道次。冷轧预贴合的复合胚料的横截面积减小了5％～20％。将复合胚料的耐蚀合金层与碳钢棒材层紧密贴合，消除两者之间的缝隙，有利于固定内部合金粉，同时减少空气对缝隙中金属的氧化。

S6：热轧复合，将冷轧预贴合后的复合胚料在加热炉中保温若干时间，保温温度为1050-1200℃。然后将加热后胚料采用现有技术进行粗轧与精轧以及后续表面处理，得到成品。成品可为扁钢或带钢。所述成品横截面内的耐蚀合金层的厚度占所述成品横截面总厚度的5％-30％。

实施例一：

如图3-4所示，选用304不锈钢与45#碳钢作为耐蚀合金管和碳钢棒材的材料，将45#碳钢棒材的外表面进行清洗、除油。采用旋转喷涂装置将镍基合金粉制备的合金膏常温喷涂至45#碳钢棒材表面的同时，自动穿管机将碳钢棒材不断推入耐蚀合金管，组合形成复合胚料，然后在干燥箱中干燥。

所述镍基合金粉粒径为-400目。合金膏的水选为蒸馏水，镍基合金粉与蒸馏水的体积混合比为4:1，表面预合金层的厚度为0.08mm。

将干燥后的复合胚料采用与复合胚料横截面形状相对应的孔型轧辊，进行平立交替放置的二辊轧机冷轧4道次。冷轧预贴合后的复合胚料的横截面积减小了10％。将冷轧后的复合胚料放入加热炉中，升温至1100℃，保温1h。将加热后胚料采用现有技术进行轧制粗轧与精轧以及后续处理，得到双金属复合带钢。

实施例二：

如图2所示，选用哈氏合金管与Q345碳钢作为耐蚀合金管和碳钢棒材的材料，将Q345碳钢棒材的外表面进行清洗、除油。采用旋转喷涂装置将镍基合金粉制备的合金膏常温喷涂至Q345碳钢棒材表面的同时，自动穿管机将碳钢棒材不断推入哈氏合金管，组合形成复合胚料，然后在干燥箱中干燥。

所述镍基合金粉粒径为400目。所述镍基合金粉与溶液混合物，合金膏的水选为蒸馏水，镍基合金粉与蒸馏水的体积混合比为4:1，表面预合金层的厚度为0.08mm。

将干燥后的复合胚料采用与复合胚料横截面形状相对应的孔型轧辊，进行平立交替放置的二辊轧机冷轧4道次。冷轧预贴合后的复合胚料的横截面积减小了10％。将冷轧后的复合胚料放入加热炉中，升温至1100℃，保温1h。将加热后胚料采用现有技术进行轧制粗轧与精轧以及后续处理，得到双金属复合扁钢。

实施例三：

如图2所示，选用TA2纯钛与45#碳钢作为耐蚀合金管和碳钢棒材的材料，将45#碳钢棒材的外表面进行清洗、除油。采用旋转喷涂装置将铜基合金粉与溶液混合物常温喷涂至45#碳钢棒材表面的同时，自动穿管机将碳钢棒材不断推入钛合金管，组合形成复合胚料，然后在干燥箱中干燥。

所述铜基合金粉粒径为400目。所述铜基合金粉与溶液混合物，主要为将铜基合金粉与蒸馏水混合成膏状物喷涂在45#碳钢棒材表面，铜基合金粉与蒸馏水的体积混合比为4:1，表面预合金层的厚度为0.08mm。

将干燥后的复合胚料采用与复合胚料横截面形状相对应的孔型轧辊，进行平立交替放置的二辊轧机冷轧4道次。冷轧预贴合的复合胚料的横截面积减小了10％。将冷轧后的复合胚料放入加热炉中，升温至1100℃，保温1h。将加热后胚料采用现有技术进行轧制粗轧与精轧以及后续处理，得到双金属复合扁钢。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (9)

1.一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，其特征在于，由如下步骤组成：

S1：原料准备：原料包括，耐蚀合金管、碳钢棒材及合金粉；将碳钢棒材的外表面进行清洗、除油；

S2：合金膏的制备：将合金粉与水按比例混合成膏状，获得合金膏；

S3：预合金化：将步骤S2制备的合金膏通过喷涂装置均匀的覆盖于碳钢棒材的表面，获得预合金化碳钢棒材；

S4：复合胚料的制备：将预合金化碳钢棒材穿入耐蚀合金管内，得到复合胚料，并干燥；

S5：预轧贴合：将干燥后的复合胚料使用预轧机组进行2-6道次的冷轧预贴合；

S6：热轧复合：将冷轧预贴合后的复合胚料放入加热炉中，升温至1050-1200℃，保温；获得成品。

2.根据权利要求1所述的一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，其特征在于，步骤S1中，耐蚀合金管和碳钢棒材的横截面为圆形或矩形。

3.根据权利要求1所述的一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述合金粉为镍基合金粉或者铜基合金粉；

所述合金粉粒径为400-800目。

4.根据权利要求1所述的一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将合金粉与水按体积比为3:1～5:1比例混合成膏状。

5.根据权利要求1所述的一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，其特征在于，步骤S3中，喷涂装置的工作温度为常温。

6.根据权利要求1所述的一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，其特征在于，步骤S5中，冷轧预贴合后的复合胚料的横截面积减小了5％～20％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，其特征在于，所述成品横截面内的耐蚀合金层的厚度占所述成品横截面总厚度的5％-30％。

8.根据权利要求7所述的一种双金属复合扁钢、带钢的制备方法，其特征在于，步骤S3中，碳钢棒材的表面预合金层的厚度＜0.2mm。

9.一种双金属复合扁钢、带钢，其特征在于，该双金属复合扁钢、带钢采用权利要求1-8任一项的制备方法制备而成。