CN1114598A - 金属复合板或复合带卷的连续制造方法 - 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。它提供了一种金属复合板或复合带卷的连续制造方法。能将基层板或带卷与复层板或带卷连续地复合成金属复合板或金属复合带卷。其主要流程为：开卷、清洗抛光、烘干、加热预复合、热轧复合和冷却。加热预复合前，将助焊剂均匀分布在待复合的板面上。加热预复合和热轧均在保护气氛下进行。加热预复合的加热温度为850～1050℃，热轧开轧温度为800～1000℃。采用本发明所制取的复合板或复合带卷，其基层板带与复层板带结合力强，结合牢固。
Description
本发明属于制造钢性结构元件中的复合金属板领域。主要适用于制造金属复合板，特别适用于连续制造金属复合带卷。
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，象铜、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。
爆炸复合是将基层板放在一个平坦的坚固的工作砧上，通常是水泥板上，将复层板以一定的角度放在基层板的上方，将炸药放在复层板上方，为了防止较薄的复层板损坏，常常在炸药和复层板之间垫上一层金属或其它材料的缓冲板。通过炸药爆炸，产生一股极强的冲击力，使复层板对基层板产生极强的斜碰撞，这种碰撞的能量足之使两个板的界面产生冶金连接，即两个板的界面达到原子间的结合，达到具有一定剪切强度的复合材料。爆炸复合的优点是能够制备不同形状的复合材料，如复合平板、复合封头、复合管等等。
热轧复合通常是先将基层板和复层板的复合面用机加工方法加工适当的平直，保持干净；并将加工的面相对叠加在一起，然后焊接周边，抽真空，再密封两个板的界面，防止待复合面的表面氧化；密封后，将叠加在一起的两层叠加板送入加热炉中加热，待保温一定时间后，进行热轧，轧制的轧制力(压下力)和压力量可根据基层板、复层板和最终复合板的厚度确定；热轧后，叠加板即成为所需的复合板复合材料。
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，因此，也难以规范化控制爆炸复合工艺，即难以进行大生产。
本发明的目的在于提供一种金属复合板或复合带卷的连续复合制造方法。
本发明所述的复合带卷是以普通碳素钢板或带卷为基层板或基层带卷，以具有特殊性能的金属板或带卷(如不锈钢、铜、镍铜等板或带卷)为复层板或复层带卷的，在保护气氛下进行加热预复合和随后热轧复合所制得的复合板或连续复合带卷。首先是基层板或带卷与复层板或带卷经开卷后，进行清洗烘干；随之进入惰性气体保护的加热炉中进行预复合，预复合前，将助焊剂置于基层板、带和复层板、带之间；在高温下和在助焊剂的作用下，基层板或带和复层板或带取得基本焊合，最后，基本焊合的复合板或带卷再进行惰性气体保护下的热轧，使两带得到完全焊合，成为金属复合板或连续复合的双层整体带卷。
其具体的整个工艺流程为：
两带开卷→清洗、抛光→烘干→加热预复合→热轧复合→冷却。整个工艺过程为连续进行。
现将各工序分述如下：
(1)开卷
将基层带卷和复层带卷置于平行的开卷机中进行开卷，便于下一步工序。
(2)清洗、抛光
经开卷的基层带和复层带平行的进入清洗槽中进行清洗，去除表面油污；清洗之后，两带进入抛光机中，对复合面进行抛光，为两带焊合创造良好的表面状态。
(3)烘干
经抛光后的两带平行进入烘干机中进行烘干，去除表面水份和挥发物。
(4)加热预复合
烘干后的基层带和复层带进入密封的加热炉中进行预复合。加热在惰性气体或还原性气氛保护下进行，加热温度为850～1050℃，均热时间3～60分钟进入加热前，将助焊剂均匀地置于经抛光等处理的欲复合的基层带和复层带之间。
要求助焊剂应具有较好的磨擦焊接性能，并在高温高压下，与基层带和复合带有良好的合金化性能，能够有效地提高两层间的结合强度，另外，在复合的全过程中，该助焊剂能降低两带的复合温度，降低复合压力，从而有利于提高复合质量。为此，合理选择助焊剂也是本发明的关键技术之一。
(5)热轧复合
基层带和复合带经加热预复合后，已得到初步的复合。将取得预复合的复合带进入热轧机，进行热轧复合。热轧机置于密封容器中，并充以惰性气体或还原性气氛，使热轧在保护气氛中进行，热轧复合的开轧温度范围为800～1000℃，预复合的板带由加热炉进入轧机仍处于惰性气体保护下。
(6)冷却
经热轧复合后的复合板或复合带卷进入冷床中进行自然冷却。冷却后，即成为复合板或复合带卷成品。
本发明不仅可以制造单张的金属复合板，更重要的可以连续制造金属复合板卷或带卷。基层带和复层带经开卷、清洗、抛光和烘干后，则可连续进入复合工艺的全过程。
本发明所述的金属复合板或复合带卷，其基层板或带卷主要采用具有一定强度和良好塑韧性的普通碳素钢；复层板或带卷可采用铜、不锈钢、镍铜合金等板材或带卷。
采用本发明所述的制造方法所制取的金属复合板或复合带卷，其结合力强，结合牢固，结合面具有很好的力学性能，特别是剪切强度较高，如普通碳素钢与不锈钢复合时，剪切强度≥450MPa。
实施例
采用本发明所述的金属复合板或复合带卷的制造方法，连续制取三批复合带。三批复合带的基层带为3号碳素钢，复层带分别为不锈钢板和铜板。基层带及复层带经清洗、抛光和烘干后，进入惰性气体保护下的加热炉中进行加热，加热一定时间后，再进入惰性气体保护下的轧机中进行轧制。进行加热之前，将助焊剂均匀地分布在待复合的基层带的板面上。保护气体成分、加热温度、保温时间、热轧温度均列入表1。复合后，将复合带进行了冷弯试验、剪切试验和晶间腐蚀试验。试验结果列入表2。
冷弯试验和剪切强度测定均按有关规定进行。
第1、2批复合带的晶间腐蚀试验按GB1223-75标准进行。每批复合带取两个试样，经650℃×1h敏化处理，采用硫酸→硫酸铜铜屑腐蚀法，经24小时沸腾，将被检面弯成90°角，未发现有裂纹，即抗晶间腐蚀合格。
表1实施例复合带制造的工艺参数
| 批号项目 | 1 | 2 | 3 | |
| 基层带及尺寸mm | 3号普通碳素钢3×500×30000 | 3号普通碳素钢8×500×20000 | 3号普通碳素钢10×400×50000 | |
| 复层带及尺寸mm | 1Cr18Ni9不锈钢0.3×500×3000 | 1Cr18Ni9不锈钢2×500×20000 | 铜 带2×400×50000 | |
| 加热和轧制的保护气体成分％ | H2 50N2 50 | H2 30N2 70 | H2 65N2 45 | |
| 加热预复合 | 温度℃时间分 | 9506 | 105010 | 9004 |
| 热轧开轧温度℃ | 900 | 1000 | 860 | |
表2实施例所制取的复合带性能
| 批号性能 | 1 | 2 | 3 |
| 剪切强度MPa | 500 | 490 | 230 |
| 冷弯性能d＝2b弯曲角180° | 完好 | 完好 | 完好 |
| 晶间腐蚀 | 合格 | 合格 | |
| 表面质量 | 光滑平整 | 光滑平整 | 光滑平整 |
Claims (4)
1.一种金属复合板或复合带卷的连续制造方法，包含基层板和复层板待复合面的清洗、叠加、加热、热轧及冷却工序，其特征在于：
(1)该方法的整个工艺流程为：
两带开卷→清洗、抛光→烘干→加热预复合→热轧复合→冷却；
(2)基层板或带卷与复层板或带卷可连续地复合成金属复合板或金属复合带卷；
(3)加热预复合和热轧复合均在惰性气体或还原气氛保护下进行；
(4)加热预复合之前，将助焊剂均匀分布在待复合的板面上；
(5)加热预复合的温度为850～1050℃；
(6)热轧复合的开轧温度为800～1000℃；
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于加热预复合时的均热时间为3～60分钟。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于预复合的板带由加热炉进入轧机仍处于惰性气体保护下。
4、根据权利要求1所述方法，其特征在热轧后的冷却采用自然冷却。
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