CN1104328C - 半连续周期式生产金属复合带卷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制造钢性结构元件中的复合金属板领域。主要适用制造金属复合带卷。本发明所述的方法是在基带与复合带之间夹一层钎焊料箔带，将三种带卷卷取之后通过带材冷缩及加大助卷器的助卷力，大大提高复合带卷的卷取张力，以满足随后儿焊所需的压力。复合带卷卷取并压紧后，接着进行钎焊处理、喷淋水冷和退火处理。采用本发明制作的金属复合带卷，其复合率可达99%以上。且结合牢固，结合力强，抗剪切强度高。

Description

半连续周期式生产金属复合带卷的方法
技术领域
本发明属于制造钢性结构中的复合金属板领域。主要适用于制造金属复合带卷。
背景技术
金属复合板，如普通碳素钢板与不锈钢板、铜板或钛板复合而成的复合板，已得到了较为广泛的应用。金属复合板的应用主要基于经济性和节约资源。例如，要求具备抗腐蚀能力的压力容器，以采用不锈钢制造较合适，但成本高；如果采用普通碳素钢与不锈钢复合而得的复合板制造这类压力容器不锈钢板的厚度仅为整体厚度的2-10％，这样，不仅保持了容器的抗腐蚀性能，而且也大大地降低了成本。另外，像铜、镍和铬之类价格昂贵的耐热、耐腐蚀并能导电的材料是较稀缺的，若使用双层和三层复合材料，则能有助于节省资源。
现有金属复合板的制造方法主要有两种：一是爆炸复合；一是热轧复合。
上述两种复合板的制造方法都存在一些共同的缺点和各自的缺点：
(1)上述两种复合方法都不能连续化生产，只能单件生产，生产效率很低。
(2)它们的复合材料的复合面积受到限制，只限于单张复合材料或复合零部件的面积，所以生产成本也高。
(3)爆炸复合的影响因素很多，如炸药的型号和数量、复层板与基层板放置时的夹角和间距、缓冲材料的选择等。因此，难以预料(或预测)各个因素的影响，也难以规范化控制爆炸复合工艺，即难以进行大生产。
公开号为CN1114598A的专利申请提供一种金属复合板或复合带卷的连续制造方法。该方法能连续地生产金属复合带卷，且复合带卷的结合力强，结合牢固，结合面具有较好的力学性能。但该方法的不足之处是在复合过程中，基带、复合带的加热预复合、热轧复合都处于保护气氛中进行，设备复杂，投资大，成本高。
发明内容
本发明目的在于提供一种设备简单，投资小，成本低的半连续周期式生产金属复合带卷的方法。
针对上述目的，本发明采用的技术方案是在基带(如低碳钢或碳钢)与复合带(如不锈钢)之间夹一层钎焊料箔带，将三种带状体卷取之后，加大助卷器的助卷力(即张力)，通过加大助卷力，使复合带卷的卷取张力加大，使中间一层钎焊料箔带被紧紧地压在基带和复合带之间，以满足随后钎焊所需的压力，为防止复合带卷卷取时，层与层之间的粘连，特在不锈钢外表面涂敷一层耐高温防粘剂。然后将具有一定压紧力的复合带卷装入加热炉中进行钎焊处理，随后进行喷淋冷却到一定温度后，再进行退火处理，使复合带卷获得良好的力学性能和加工性能。
附图说明
现结合附图，对本发明作详细说明。
附图1为本发明开卷、预热和卷取装置的结构示意图。
附图2为本发明罩式加热炉的结构示意图。
附图3为本发明喷淋控制冷却池的结构示意图。
附图4为本发明罩式退火炉的结构示意图。
根据附图叙述本发明半连续周期式生产金属复合带卷的方法的工艺步骤：
(1)基带、钎焊料箔带和复合带开卷、压合、预热和卷取
分别处于开卷机1、开卷机2和开卷机3上的复合带(如不锈钢带)21、钎焊料箔带22和基带(如低碳钢或碳钢)23经开卷后，同时进入压紧辊5进行压合，压合后经加热炉6进行预热，然后再进入卷取机8进行卷取。加热炉6中的预热温度为150-950℃，复合带21在进入压紧辊5之前，需经涂敷辊4，使其在复合带的整个外表面涂敷一层耐高温防粘剂，防止复合带卷之间粘连，耐高温防粘剂由熔点在2700℃以上、粒度＜0.04mm的超细粉末和通用粘结剂组成。开卷后，基带需经钎剂辊30，使其在基带表面涂敷一层很薄的钎剂，对基带表面起到润湿作用，有利于随后的钎焊，钎剂成分与钎焊料箔带成份相同。卷取时，当低碳钢(或碳钢)基带的尾到达卷取机的卷筒上时，停车，并加大助卷器7的助卷力(即张力)，通过加大助卷力，使复合带卷的卷取张力加大，使钎焊料箔带被紧紧地压在基带和复合带之间，同时三种带卷经压紧辊5压合并进入加热炉6进行预热，使之松驰，进入卷取机后，压合的复合带卷温度下降，根据热胀冷缩原理，整个复合带卷收紧，使复合带卷的卷取张力更大，其卷取张力可达6-10吨，以便满足复合带卷随后钎焊时所需的压力。当助卷器7的助卷力加大后，将基带23的尾部焊在已卷取好的复合带卷的外表面上，使复合带卷继续保持较强的卷取张力。
复合带卷在上述加热炉(6)中的加热方式为接触加热或感应加热中任一种。
复合带与基带在装上开卷机前，必须经除磷清洗。
(2)复合带卷钎焊处理
将已卷取好的复合带卷从卷取机8中连同卷取芯筒一并取出，并在该复合带卷的外表面加上小内罩，迅速装入图2所述的罩式加热炉中进行钎焊处理，钎焊处理温度为钎焊料熔点+(50-100℃)，保温时间10-40分钟。在附图2中，9为罩式炉的加热罩，10为大内罩，11为加热体，12为小内罩，13为强循环风机，24为卷取芯筒，25为复合带卷。
钢带的预热、复合带卷的钎焊处理均在惰性气体保护下进行。
(3)复合带卷喷淋冷却
将经罩式加热炉钎焊处理好的复合带卷从炉中取出，并迅速放入图3所示的喷淋池中进行冷却，其目的是提高复合带卷的力学性能。当复合带卷冷至390-430℃时，将复合带卷及时取出。在复合带卷上装有测温元件。图3中，8为待冷却的复合带卷，14为喷淋冷却水，15为冷却池。
(4)复合带卷退火处理
将喷淋冷却至390-430℃的复合带卷从喷淋池中取出后，及时放入图4所示的罩式退火炉中进行退火处理，退火温度为580-620℃，保温时间1.5-3小时，其目的是提高复合带卷的加工性能。退火后进行炉冷，当复合带卷冷至100℃以下时出炉。图4中，9为罩式炉的加热罩，10为内罩，11为加热体，12为小内罩，13为强循环风机，24为卷取芯筒，25为待处理的复合带卷。
出炉后，剪切焊在带卷上的带尾，进行重卷，即可去除防粘剂，至此复合带卷制作完毕。
按照本发明所述的方法制备的金属复合带卷，复合率高，复合带的抗剪切强度高。例如不锈钢带与低碳钢带复合，其复合率大于99％，抗剪切强度大于280MPa。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)复合率高，可达99％以上。
(2)复合强度高，不锈钢带与低碳钢带复合，其复合带的抗剪切强度大于280MPa。
(3)设备简单，投资少，成本低。除卷取成形装置外，其余的均为常用设备。
实施例
采用本发明所述的方法，制造了三批金属复合带卷。三批复合带卷所采用的复合带及基带的种类和规格如表1所述。复合带与基带先经除磷清洗、烘干，然后再装上开卷机。同时，钎焊料箔带也装上开卷机。三种带开卷后经压紧辊5压合和加热炉6预热后，进入卷取机8。其预热温度如表2所示，不锈钢带在进入压紧辊5前，途经涂敷辊4，使在其表面涂敷一层防粘剂，而低碳钢带在进入压紧辊5之前，途经钎剂辊30，使在其表面涂敷一层薄的钎剂。
卷取时当不锈钢带尾部到达卷取机8上部时，停车，加大助卷器7的助卷力，形成较大的卷取张力，具体卷取张力如表2所示。
卷取后对复合带卷进行钎焊处理，随后进行喷淋冷却，最后进行退火处理，钎焊处理温度和时间、喷淋冷却最终温度以及退火温度和时间如表2所示。
复合过程完成后，对复合带卷取样进行低倍金相观察和剪切试验及冷弯试验。测量复合带卷的复合率和抗剪切强度，其结果如表3所示。冷弯试验及剪切试验按有关标准进行。
表1实施例复合带、基带及钎焊料箔带的品种和规格
           批号     1     2     3
  基带 品种规格mm  Q2153×1050  Q1952.5×1050  Q2354×1050
  复合带 品种规格mm  304L0.5×1050  304L0.5×1050  304L0.6×1050
  钎焊料箔带 品种规格mm  1号钎焊料0.03×1050  1号钎焊料0.02×1050  1号钎焊料0.04×1050
  钎剂 品种规格  1号钎焊料液态  1号钎焊料液态  1号钎焊料液态
注：1号钎焊剂为发明专利ZL94108027.7所述的金属复合助焊剂。
表2实施例工艺过程参数
Figure C9910549000081
表3实施例复合带卷性能测试结果

Claims (5)

1、一种半连续周期式生产金属复合带卷的方法，其特征在于该方法包括如下工艺步骤：
(1)基带、钎焊料箔带、复合带开卷、压合、预热和卷取
分别处于开卷机(1)、开卷机(2)和开卷机(3)上的复合带(21)、钎焊料箔带(22)和基带(23)经开卷后，同时进入压紧辊(5)进行压合，压合后经加热炉(6)进行预热，再进入卷取机(8)进行卷取，加热炉(6)中的预热温度为150-950℃；复合带(21)在进入压紧辊(5)之前，需经涂敷辊(4)，在带卷的整个外表面涂敷一层耐高温防粘剂，同时，基带在进入压紧辊(5)之前，需经钎剂辊(30)，使其在基带表面涂敷一层很薄的钎剂，另外，卷取时，当基带(23)的尾部到达卷取机(8)的卷筒上部时，停车，并加大助卷器(7)的助卷力(即张力)，然后将此基带23的尾部焊在已卷取好的复合带卷的外表上；
(2)复合带卷钎焊处理
将已卷取好的复合带卷从卷取机(8)中连同卷取芯轴一并取出，并马上装入罩式炉中进行钎焊处理，钎焊处理温度为所用钎焊料熔点+(50-100℃)，保温时间10-40分钟；
(3)复合带卷喷淋冷却
将经罩式炉钎焊处理好的复合带卷从炉中取出，并迅速放入喷淋池中进行冷却，当复合带卷冷至390-430℃时，将复合带卷及时取出；
(4)复合带卷退火处理
将喷淋后冷却至390-430℃的复合带卷从喷淋池中取出，及时放入罩式退火炉中进行退火处理，退火温度为580-620℃，保温时间1.5-3小时。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于钢带的预热、复合带卷的钎焊处理均在惰性气体保护下进行。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于加热炉(6)中的加热方式为接触加热或感应加热中任一种。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于耐高温防粘剂由熔点在2700℃以上，粒度＜0.04mm的超细粉末和通用粘结剂组成。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于钎剂辊(30)所涂敷的钎剂，其化学成分与钎焊料箔带的化学成份相同。
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