CN110496858A - 一种连续免焊包套热轧复合方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续免焊包套热轧复合方法，属于轧制技术领域。本发明分别或同时采用成卷形式的上包套材料和下包套材料对成卷形式的原材料进行包套处理，对上包套材料或下包套材料的侧边贴合部分以及头部贴合部分和尾部贴合部分分别进行冷轧压合，接着抽真空至负压后密封，然后加热，再进行轧制，在此基础上低成本高效制备高质量的厚板材料或异种层状复合材料等制品。本发明制备厚板材料或异种层状复合材料等制品时无需焊接、工艺流程短、自动化程度高、生产成本低、原材料规格品种和材质适用范围广以及制品质量的一致性、稳定性和重复性高，特别适用于采用成卷形式的板材、带材或箔材为原材料的制品的连续轧制复合制备。

Description

一种连续免焊包套热轧复合方法

技术领域

本发明属于轧制技术领域，具体涉及一种连续免焊包套热轧复合方法。

背景技术

厚板材料或异种层状复合材料等制品在国民经济和国防军工等领域具有广泛用途，传统的热轧复合法和包套轧制复合法是制备上述制品的典型方法。

传统的热轧复合法是对由原材料(包括同种组元材料或异种组元材料)以层状方式叠合在一起的层叠材料进行热轧实现复合的加工工艺，在厚板材料或异种层状复合材料等制品的制备方面发挥着重要作用。传统的热轧复合法通常需要首先采用焊接工艺对层叠材料的待复合界面四周进行焊合，然后抽真空，再加热后进行轧制复合。采用传统的热轧复合法制备厚板材料或异种层状复合材料等制品时存在着一系列问题。例如，对原材料、焊接环境(有时需要在昂贵的真空室中进行焊接)及焊接材料等要求高，焊接过程本身易产生裂纹、气孔或未熔合等缺陷，易导致后续抽真空失败；原材料组合自由度受限，特别是含有活性较高元素的组元材料之间焊接时易生成脆性金属间化合物，导致焊接过程中以及后续加热或轧制过程中易开裂产生裂纹或气孔，致使无法抽真空或难以达到所需真空度；厚度薄的原材料之间层叠后难以实施焊接；需要在大型真空或保护性气氛环境中制备，或者无法采用成卷形式的原材料制备成卷形式的板材、带材或箔材制品。

传统的包套轧制复合法是选用与原材料(包括同种组元材料或异种组元材料)综合力学性能相近的一种金属材料做成包套，把由原材料以层状方式叠合在一起的层叠材料置于包套中，然后焊接封口，抽真空到一定程度后密封并保持内部负压，再将其加热后进行轧制的复合工艺。采用传统的包套轧制复合法制备制品时，除了存在传统的热轧复合法中因焊接导致的问题之外，还存在着其他一些问题。例如，难以制备厚度大且宽厚比大的板材制品，不易采用尺寸长的板材、带材或箔材为原材料制备制品，无法采用成卷形式的原材料制备成卷形式的板材、带材或箔材制品；需要事先预制特殊设计的包套，并与上压板和下压板配合，然后焊接四周封口，再进行加热轧制；往往还要采取若干措施增加原材料的抗氧化保护能力[见：马志新，李德富，胡捷，等.包套轧制复合法制备TA1/LY12复合板[J].金属成形工艺，2004，22(1)：34-36；缪家士，林均品，王艳丽，等.高铌钛铝基合金板材的高温包套轧制[J].稀有金属材料与工程，2004，33(4)：436-438]。

另外，传统的热轧复合法和包套轧制复合法还存在着工艺繁琐，生产流程长，自动化程度低，制品的一致性、稳定性和重复性较差，制品质量难以保证，不能进行连续化制备，成材率和生产效率低，生产成本高等问题，而且难以采用尺寸长的板材、带材或箔材为原材料进行生产，更无法采用成卷形式的板材、带材或箔材为原材料进行生产。

上述传统的热轧复合法和包套轧制复合法相关问题的存在严重影响了厚板材料或异种层状复合材料等制品的制备和推广应用。因此，开发工艺流程简单、生产自动化程度高，能实现连续化制备，原材料规格品种和材质适用范围广以及制品质量一致性、稳定性和重复性高的厚板材料或异种层状复合材料等制品的制备新方法，具有十分重要的意义。

发明内容

为了实现以上目的，本发明针对传统的热轧复合法和包套轧制复合法制备厚板材料或异种层状复合材料等制品中存在的需要焊接、工艺流程繁琐、自动化程度低、不能进行连续化制备、生产成本高、原材料规格品种和材质适用范围受限以及制品质量的一致性、稳定性和重复性不高等问题，提出一种连续免焊包套热轧复合方法，分别或同时采用成卷形式的上包套材料和下包套材料对成卷形式的原材料进行包套处理，对上包套材料或下包套材料的侧边贴合部分以及头部贴合部分和尾部贴合部分分别进行冷轧压合，接着抽真空至负压后密封，然后加热，再进行轧制，在此基础上低成本高效制备高质量的厚板材料或异种层状复合材料等制品。本发明的目的是提供一种连续免焊包套热轧复合方法，特别适用于以成卷形式的板材、带材或箔材为原材料的制品的连续轧制复合制备。

根据本发明，提供一种连续免焊包套热轧复合方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将成卷形式的上包套材料、原材料和下包套材料放置在不同的开卷机上进行开卷，所述上包套材料放置在最上面，所述原材料放置在中间且开卷后以层状方式叠合构成层叠材料，所述下包套材料放置在最下面，其中，所述上包套材料、所述原材料和所述下包套材料左右对称布置，所述上包套材料的宽度与所述下包套材料的宽度相等且二者均比所述层叠材料的厚度与宽度之和大1～100mm，所述上包套材料和所述下包套材料的长度相等且其头部和尾部分别比所述层叠材料的头部和尾部长1～100mm；

步骤2：对开卷后的所述原材料的待复合表面立即进行在线处理，对开卷后的所述上包套材料的下表面和所述下包套材料的上表面立即在线涂隔离剂；

步骤3：在线进行所述上包套材料、所述层叠材料和所述下包套材料的叠合；

步骤4：采用冷弯方式使所述上包套材料和所述下包套材料的侧边、头部和尾部分别对应贴合；

步骤5：对所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分先进行冷轧压合，再对所述上包套材料和所述下包套材料的侧边贴合部分进行冷轧压合，同步进行收卷，最后对所述上包套材料和所述下包套材料的尾部贴合部分进行冷轧压合，收卷完毕获得组合坯料，其中，冷轧道次压下量为30％～80％，在所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分、尾部贴合部分或侧边贴合部分进行冷轧压合过程中预留抽真空孔隙；

步骤6：对所述组合坯料抽真空至负压后密封；

步骤7：对抽真空后的所述组合坯料进行加热；

步骤8：对加热后的所述组合坯料进行轧制；

步骤9：轧制结束冷却后去除所述上包套材料和所述下包套材料，最终获得所需制品。

进一步的，所述原材料包括同种组元材料或异种组元材料，类型为成卷形式的板材、带材或箔材中的至少一种；所述上包套材料和所述下包套材料为同一种材料或不同种材料，为与所述原材料相同的材料或不同的材料，为同一厚度材料或不同厚度材料，为同一宽度材料或不同宽度材料，类型为成卷形式的板材、带材或箔材中的至少一种。

进一步的，步骤5中，对所述上包套材料和所述下包套材料两侧的侧边贴合部分先冷轧压合，再分别对所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分和尾部贴合部分冷轧压合；或者先分别对所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分和尾部贴合部分冷轧压合，再对所述上包套材料和所述下包套材料两侧的侧边贴合部分冷轧压合，冷轧道次压下量为30％～80％。

进一步的，仅采用所述上包套材料或所述下包套材料对所述原材料进行包套处理，对所述上包套材料或所述下包套材料的两侧边的贴合部分以及头部的贴合部分和尾部的贴合部分分别进行冷轧压合，冷轧道次压下量为30％～80％。

进一步的，对所述原材料采用所述上包套材料或所述下包套材料进行单面包套，利用冷轧实现所述上包套材料或所述下包套材料的侧边、头部和尾部与所述原材料四周侧面的压合，冷轧道次压下量为30％～80％。

进一步的，如果所述上包套材料或所述下包套材料是所述原材料的组元材料，则对所述上包套材料或所述下包套材料的待复合表面预先进行处理，无需涂所述隔离剂，且轧制结束冷却后仅需切除四周多余的所述上包套材料或所述下包套材料。

进一步的，所述冷轧为孔型辊冷轧、平辊冷轧或立辊冷轧中的至少一种；对所述层叠材料的上表面或下表面涂所述隔离剂，无需对所述上包套材料的下表面或所述下包套材料的上表面涂所述隔离剂。

进一步的，当所述上包套材料、所述原材料和所述下包套材料采用薄厚度带材或箔材时，或者事先预制所需形状尺寸的所述上包套材料或所述下包套材料时，取消冷弯工序。

进一步的，所述制品后续还需要进行热轧、冷精轧或热处理。

本发明具有如下优势：

1.连续免焊包套热轧复合方法采用冷轧法实现成卷形式的上包套材料与下包套材料四周边部的压合，或者上包套材料或下包套材料的四周边部与成卷形式的原材料四周侧面的压合，取代了传统的热轧复合法和包套轧制复合法中的焊接工序，生产效率和成材率高，制品质量优异，一致性、稳定性和重复性好，生产成本低。

2.连续免焊包套热轧复合方法对原材料的材质和规格尺寸以及压合环境要求不高，无需事先预制特殊设计的包套；而且可以实现层叠工序与包套工序一体化，减少制备环节，简化工艺流程，缩短生产周期。

3.在连续免焊包套热轧复合方法中，上包套材料或下包套材料本身还可以作为原材料的部分组元材料，不仅可以省略传统的包套轧制复合法中最后去除上包套材料或下包套材料的工序，而且减少了材料的浪费，降低了材料成本。

4.连续免焊包套热轧复合方法通过采用成卷形式的上包套材料和下包套材料对成卷形式的原材料进行包套、冷轧压合和抽真空密封的方式，解决了成卷形式的原材料采用传统的热轧复合法或包套轧制复合法制备时需要大型的真空或保护性气氛环境甚至根本无法采用成卷形式的原材料制备成卷形式的板材、带材或箔材制品等问题，特别适用于采用成卷形式的板材、带材或箔材为原材料的制品的连续轧制复合制备，自动化程度高，易于实现大规模生产，可以获得大卷重的制品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1示出根据本发明的针对成卷形式的上包套材料、原材料和下包套材料的连续免焊包套热轧复合方法流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的熟练技术人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。

如图1所示，根据本发明针对成卷形式的上包套材料、原材料和下包套材料的连续免焊包套热轧复合方法，包括以下步骤：

步骤101：将成卷形式的上包套材料、原材料和下包套材料放置在不同的开卷机上进行开卷，所述上包套材料放置在最上面，所述原材料放置在中间且开卷后以层状方式叠合构成层叠材料，所述下包套材料放置在最下面，其中，所述上包套材料、所述原材料和所述下包套材料左右对称布置，所述上包套材料的宽度与所述下包套材料的宽度相等且二者均比所述层叠材料的厚度与宽度之和大1～100mm，所述上包套材料和所述下包套材料的长度相等且其头部和尾部分别比所述层叠材料的头部和尾部长1～100mm；

步骤102：对开卷后的所述原材料的待复合表面立即进行在线处理，对开卷后的所述上包套材料的下表面和所述下包套材料的上表面立即在线涂隔离剂；

步骤103：在线进行所述上包套材料、所述层叠材料和所述下包套材料的叠合；

步骤104：采用冷弯方式使所述上包套材料和所述下包套材料的侧边、头部和尾部分别对应贴合；

步骤105：对所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分先进行冷轧压合，再对所述上包套材料和所述下包套材料的侧边贴合部分进行冷轧压合，同步进行收卷，最后对所述上包套材料和所述下包套材料的尾部贴合部分进行冷轧压合，收卷完毕获得组合坯料，其中，冷轧道次压下量为30％～80％，在所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分、尾部贴合部分或侧边贴合部分进行冷轧压合过程中预留抽真空孔隙；

步骤106：对所述组合坯料抽真空至负压后密封；

步骤107：对抽真空后的所述组合坯料进行加热；

步骤108：对加热后的所述组合坯料进行轧制；

步骤109：轧制结束冷却后去除所述上包套材料和所述下包套材料，最终获得所需制品。

实施例1：

将成卷形式的低碳钢带材上包套材料、低碳钢带材下包套材料以及钛带材、钢带材和钛带材原材料放置在不同的开卷机上进行开卷，低碳钢带材上包套材料放置在最上面，钛带材、钢带材和钛带材原材料放置在中间且开卷后能以钛/钢/钛层状方式叠合构成钛/钢/钛层叠材料，低碳钢带材下包套材料放置在最下面；低碳钢带材上包套材料、低碳钢带材下包套材料以及钛带材、钢带材和钛带材原材料左右对称布置，低碳钢带材上包套材料的宽度与低碳钢带材下包套材料的宽度相等且二者均比钛/钢/钛层叠材料的厚度与宽度之和大40mm，低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的长度相等且其头部和尾部分别比钛/钢/钛层叠材料的头部和尾部长20mm；对开卷后的钛带材、钢带材和钛带材原材料的待复合表面立即进行在线处理，对开卷后的低碳钢带材上包套材料的下表面和低碳钢带材下包套材料的上表面立即在线涂隔离剂；在线进行低碳钢带材上包套材料、钛/钢/钛层叠材料和低碳钢带材下包套材料的叠合；采用冷弯方式使低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的侧边、头部和尾部分别对应贴合；对低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的头部贴合部分先进行平辊冷轧压合，再对低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的侧边贴合部分进行孔型辊冷轧压合，同步进行收卷，最后对低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的尾部贴合部分进行平辊冷轧压合，收卷完毕获得组合坯料，冷轧道次压下量为70％，在低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的头部贴合部分进行冷轧压合过程中预留抽真空孔隙；对组合坯料抽真空至负压后密封；对抽真空后的组合坯料进行加热；对加热后的组合坯料进行轧制；轧制结束冷却后去除低碳钢上包套材料和低碳钢下包套材料，最终获得成卷形式的钛/钢/钛层状复合带材。

实施例2：

将成卷形式的纯铝箔材上包套材料、纯铝箔材下包套材料以及纯镍箔材、纯钛箔材、纯镍箔材和纯钛箔材原材料放置在不同的开卷机上进行开卷，纯铝箔材上包套材料放置在最上面，纯镍箔材、纯钛箔材、纯镍箔材和纯钛箔材原材料放置在中间且开卷后能以镍/钛/镍/钛层状方式叠合构成镍/钛/镍/钛层叠材料，纯铝箔材下包套材料放置在最下面；纯铝箔材上包套材料、纯铝箔材下包套材料以及纯镍箔材、纯钛箔材、纯镍箔材和纯钛箔材原材料左右对称布置，纯铝箔材上包套材料的宽度与纯铝箔材下包套材料的宽度相等且二者均比镍/钛/镍/钛层叠材料的厚度与宽度之和大20mm，纯铝箔材上包套材料和纯铝箔材下包套材料的长度相等且其头部和尾部分别比镍/钛/镍/钛层叠材料的头部和尾部长30mm；对开卷后的纯镍箔材、纯钛箔材、纯镍箔材和纯钛箔材原材料的待复合表面立即进行在线处理，对开卷后的纯铝箔材下包套材料的上表面和镍/钛/镍/钛层叠材料的上表面立即在线涂隔离剂；在线进行纯铝箔材上包套材料、镍/钛/镍/钛层叠材料和纯铝箔材下包套材料的叠合；对纯铝箔材上包套材料和纯铝箔材下包套材料的头部先进行平辊冷轧压合，再对纯铝箔材上包套材料和纯铝箔材下包套材料的侧边进行孔型辊冷轧压合，同步进行收卷，最后对纯铝箔材上包套材料和纯铝箔材下包套材料的尾部进行平辊冷轧压合，收卷完毕获得组合坯料，冷轧道次压下量为50％，在纯铝箔材上包套材料和纯铝箔材下包套材料的尾部进行冷轧压合过程中预留抽真空孔隙；对组合坯料抽真空至负压后密封；对抽真空后的组合坯料进行加热；对加热后的组合坯料进行轧制；轧制结束冷却后去除纯铝上包套材料和纯铝下包套材料，最终获得成卷形式的镍/钛/镍/钛层状复合箔材。

实施例3：

将成卷形式的低碳钢带材上包套材料、低碳钢带材下包套材料以及不锈钢带材和碳钢带材原材料放置在不同的开卷机上进行开卷，低碳钢带材上包套材料放置在最上面，不锈钢带材和碳钢带材原材料放置在中间且开卷后能以不锈钢/碳钢层状方式叠合构成不锈钢/碳钢层叠材料，低碳钢带材下包套材料放置在最下面；低碳钢带材上包套材料、低碳钢带材下包套材料以及不锈钢带材和碳钢带材原材料左右对称布置，低碳钢带材上包套材料的宽度与低碳钢带材下包套材料的宽度相等且二者均比不锈钢/碳钢层叠材料的厚度与宽度之和大30mm，低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的长度相等且其头部和尾部分别比不锈钢/碳钢层叠材料的头部和尾部长30mm；对开卷后的不锈钢带材和碳钢带材原材料的待复合表面立即进行在线处理，对开卷后的不锈钢/碳钢层叠材料的下表面和上表面立即在线涂隔离剂；在线进行低碳钢带材上包套材料、不锈钢/碳钢层叠材料和低碳钢带材下包套材料的叠合；采用冷弯方式使低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的侧边、头部和尾部分别对应贴合；对低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的头部贴合部分先进行平辊冷轧压合，再对低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的侧边贴合部分进行孔型辊冷轧压合，同步进行收卷，最后对低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的尾部贴合部分进行平辊冷轧压合，收卷完毕获得组合坯料，冷轧道次压下量为65％，在低碳钢带材上包套材料和低碳钢带材下包套材料的侧边贴合部分进行冷轧压合过程中预留抽真空孔隙；对组合坯料抽真空至负压后密封；对抽真空后的组合坯料进行加热；对加热后的组合坯料进行轧制；轧制结束冷却后去除低碳钢上包套材料和低碳钢下包套材料，最终获得成卷形式的不锈钢/碳钢层状复合带材。

Claims (9)

1.一种连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将成卷形式的上包套材料、原材料和下包套材料放置在不同的开卷机上进行开卷，所述上包套材料放置在最上面，所述原材料放置在中间且开卷后以层状方式叠合构成层叠材料，所述下包套材料放置在最下面，所述上包套材料、所述原材料和所述下包套材料左右对称布置，其中，所述上包套材料的宽度与所述下包套材料的宽度相等且二者均比所述层叠材料的厚度与宽度之和大1～100mm，所述上包套材料和所述下包套材料的长度相等且其头部和尾部分别比所述层叠材料的头部和尾部长1～100mm；

步骤2：对开卷后的所述原材料的待复合表面立即进行在线处理，对开卷后的所述上包套材料的下表面和所述下包套材料的上表面立即在线涂隔离剂；

步骤3：在线进行所述上包套材料、所述层叠材料和所述下包套材料的叠合；

步骤4：采用冷弯方式使所述上包套材料和所述下包套材料的侧边、头部和尾部分别对应贴合；

步骤5：对所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分先进行冷轧压合，再对所述上包套材料和所述下包套材料的侧边贴合部分进行冷轧压合，同步进行收卷，最后对所述上包套材料和所述下包套材料的尾部贴合部分进行冷轧压合，收卷完毕获得组合坯料，其中，冷轧道次压下量为30％～80％，在所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分、尾部贴合部分或侧边贴合部分进行冷轧压合过程中预留抽真空孔隙；

步骤6：对所述组合坯料抽真空至负压后密封；

步骤7：对抽真空后的所述组合坯料进行加热；

步骤8：对加热后的所述组合坯料进行轧制；

步骤9：轧制结束冷却后去除所述上包套材料和所述下包套材料，最终获得所需制品。

2.如权利要求1所述的连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，所述原材料包括同种组元材料或异种组元材料，类型为成卷形式的板材、带材或箔材中的至少一种；所述上包套材料和所述下包套材料为同一种材料或不同种材料，为与所述原材料相同的材料或不同的材料，为同一厚度材料或不同厚度材料，为同一宽度材料或不同宽度材料，类型为成卷形式的板材、带材或箔材中的至少一种。

3.如权利要求1所述的连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，步骤5中，对所述上包套材料和所述下包套材料两侧的侧边贴合部分先冷轧压合，再分别对所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分和尾部贴合部分冷轧压合；或者先分别对所述上包套材料和所述下包套材料的头部贴合部分和尾部贴合部分冷轧压合，再对所述上包套材料和所述下包套材料两侧的侧边贴合部分冷轧压合，冷轧道次压下量为30％～80％。

4.如权利要求1所述的连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，仅采用所述上包套材料或所述下包套材料对所述原材料进行包套处理，对所述上包套材料或所述下包套材料的两侧边的贴合部分以及头部的贴合部分和尾部的贴合部分分别进行冷轧压合，冷轧道次压下量为30％～80％。

5.如权利要求4所述的连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，对所述原材料采用所述上包套材料或所述下包套材料进行单面包套，利用冷轧实现所述上包套材料或所述下包套材料的侧边、头部和尾部与所述原材料四周侧面的压合，冷轧道次压下量为30％～80％。

6.如权利要求1所述的连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，如果所述上包套材料或所述下包套材料是所述原材料的组元材料，则对所述上包套材料或所述下包套材料的待复合表面预先进行处理，无需涂所述隔离剂，且轧制结束冷却后仅需切除四周多余的所述上包套材料或所述下包套材料。

7.如权利要求1所述的连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，所述冷轧为孔型辊冷轧、平辊冷轧或立辊冷轧中的至少一种；对所述层叠材料的上表面或下表面涂所述隔离剂，无需对所述上包套材料的下表面或所述下包套材料的上表面涂所述隔离剂。

8.如权利要求1所述的连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，当所述上包套材料、所述原材料和所述下包套材料采用薄厚度带材或箔材时，或者事先预制所需形状尺寸的所述上包套材料或所述下包套材料时，取消冷弯工序。

9.如权利要求1所述的连续免焊包套热轧复合方法，其特征在于，所述制品后续还需要进行热轧、冷精轧或热处理。