CN111545590B - 一种不锈钢复合板带材的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不锈钢复合板带材的生产工艺，属于轧制技术领域。其特征是：将实心圆坯在线切割机上纵切为等分的两个半圆坯，在剖分面上涂隔离剂并焊合；将组合圆坯压入经过内表面处理的圆管中，并将端部缝隙用氩弧焊封闭；在双金属复合坯端部的结合缝隙处打两个定位孔，然后加热至轧制温度后送入挤压机，挤压头的定位柱插入定位孔，挤压成多棱柱状复合坯；然后直接进入多机架连轧机组中，轧制成双层双金属板带；将双层双金属板的侧面包覆金属切开或切除，使其从基层金属的剖分面分开，成为两张双金属板带材。本发明加工方便，易于实现全面有效的冶金结合，工艺流程短、生产设备少，适于生产多种金属材料的双金属复合板带和多层复合金属板带。

Description

一种不锈钢复合板带材的生产工艺
技术领域：
本发明属于金属轧制技术领域，具体涉及一种不锈钢复合板带材的生产工艺。
背景技术：
随着我国基础设施建设项目的不断增加，在核电装备、海洋工程、煤炭和石油化工等诸多领域，由于普遍存在严重的化学和电化学腐蚀问题，极大的缩短了金属管道、构件和容器等的使用寿命，同时也增加了使用和维护的成本。金属复合板带材是将两种或两种以上不同材质的金属组员通过界面结合而完成功能转化的新型材料。包括不锈钢、镍基合金和钛合金金属复材与钢基材所共同构成的双金属复合板兼具优异的耐蚀性、高强度和低成本特点，因而使金属复合板具有极为广阔的应用前景。目前，金属复合带材生产方式主要有以下几种：(1)爆炸复合-轧制工艺：这种工艺是将待复合的金属板经过表面处理后利用炸药爆炸时产生的高能量将要复合的金属板紧密地复合在一起，成为金属复合带坯，经加热后进行多道次轧制，成为金属复合带材。该工艺的缺点是：工艺复杂，金属板的表面处理困难，产品质量不稳定，成品率低；爆炸复合危险程度高，对环境影响大；由于爆炸高能量的冲击，金属组织结构受到影响。(2)焊接制坯-轧制工艺：这种方法是将两种金属板焊接在一起，制成金属复合板坯，经过加热后进行多道次轧制，获得金属复合带材。该工艺的缺点是：金属复合板坯制作困难，需要对宽幅面金属板进行表面处理，劳动强度高，效率低；两种金属带的厚度不易控制、成品率低；两种金属结合强度不稳定，成品率低。另外，还可以采用冷轧、喷涂、粉末烧结、气相沉积、电解以及液-固复合等方法获得双金属板，但都不能够进行大规模生产。
发明内容:
本发明的目的是提供一种工艺简单、生产组织灵活、成本低、效率高、能耗低、结合强度高，能生产多种材料组合的金属复合带材生产工艺。采用“压力制坯+热挤压复合+二辊连续轧制”的生产方法及设备生产不锈钢复合板带材，可以有效克服上述生产的弊端。
本发明是这样实现的，其特征是：
(1)将不锈钢圆管作为复层材料，在内圆修磨机上进行内表面处理，毛化；
(2)将实心金属圆坯作为基体材料，在线切割机上纵切为等分的两个金属半圆坯，然后在剖分面上涂隔离剂，再采用氩弧焊将两部分重新组合为金属组合圆坯，并按照与金属管内径尺寸的过盈配合尺寸，对金属组合圆坯进行磨削加工；
(3)在压力机上将金属组合圆坯压入不锈钢圆管中，并将端部的缝隙用氩弧焊封闭，成为双金属复合坯；
(4)双金属复合坯端部的结合缝隙处打两个定位孔，定位孔的间距为50～200mm，直径为20～50mm，深度为20～50mm；
(5)在加热器中将双金属复合坯加热至轧制温度；
(6)将加热的双金属复合坯送入挤压机中，挤压机的挤压头设置有定位柱，定位柱的间距为50～200mm，直径为20～50mm，深度为20～50mm，挤压头的定位柱插入双金属复合坯端部的定位孔中，将其挤压成多棱柱状双金属复合坯，挤压比为1～20，挤压速度为1～3m/s；
(7)挤出的多棱柱状双金属复合坯直接进入多机架连轧机组中，轧制成双层双金属板带；
(8)将双层双金属板的侧面包覆金属切开或切除，使其从基层金属的剖分面分开，成为两张双金属板带材。
将步骤(3)中的双金属复合坯再以过盈配合方式压入金属管中，并将端部的缝隙用氩弧焊封闭，成为多金属复合坯；再经步骤(4)～(8)处理，可以得到多金属复合板带材。
所述步骤(6)中的挤压变形使两种金属在三向压力下复合，易于实现全面有效的冶金结合；挤出的多棱柱状双金属复合坯的侧棱数量为4～12个，多棱形状有利于金属原子扩散实现冶金结合。
本发明先将双金属复合坯挤压成多棱柱状，棱柱可以为规则棱柱，也可以为不规则棱柱，如曲面棱柱，并同时在棱柱侧面形成凹陷，然后在多道轧制的过程中，双金属复合的棱与面之间会产生交错的冶金结合，形成部分内嵌结构，相对于直接轧制而言可以提高冶金结合强度。
本发明的优点及积极效果是：(1)采用不锈钢圆管和圆棒制作双金属坯，结合表面加工方便；(2)压力制坯，消除结合面之间的间隙，排除空气，防止加热过程结合面氧化和污染，为挤压复合过程提供纯净的金属表面；(3)热挤压变形使两种金属在三向压力下复合，易于实现全面有效的冶金结合；(4)双金属复合坯挤压成多棱柱状双金属复合坯有利于提高双金属板带的冶金结合强度；(5)挤压—连轧形成连续生产线，进一步改善双金属复合板的结合条件；(6)该工艺适于生产多种金属材料的双金属复合板带和多层复合金属板带；(7)该工艺进一步的优点是：工艺流程短、生产设备少、组织生产灵活、能量消耗低，劳动条件好。
附图说明
图1复层金属管内壁磨光处理图
图2基体金属圆坯切割剖分图
图3基体金属圆坯剖分面喷涂隔离剂图
图4基体金属组合圆坯端缝焊接图
图5基体金属组合圆坯外圆磨光处理图
图6双金属复合坯料压力制坯图
图7双金属复合坯料端部处理图
图8双金属复合坯料加热图
图9双金属复合坯料挤压-轧制成型图
图10挤压头端部图
图11多棱柱双金属复合坯截面图
图12双层双金属复合板带剖分图
图13双金属复合板带材构成图
图中：1-内磨管机；2-基层金属管；3-线切割机；4-金属圆坯；5-金属半圆坯；6-隔离剂喷枪，7-金属组合圆坯；8-氩弧焊枪；9-外磨光机；10-压力机；11-加热器；12-双金属复合圆坯；13-挤压机；14-挤压机推头；15-双金属复合多棱柱坯；16-多机架连轧机组；17-双层双金属复合带材；18-切割砂轮；19-基体层金属；20-复合层金属；21-定位柱。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
不锈钢/碳钢双金属复合带材生产
外径200mm，壁厚10.0mm，长度1000mm的不锈钢管，作为复层材料，在内圆修磨机上进行内表面处理、毛化。直径182mm，长度1000mm的碳素钢圆坯，在线切割机上纵切为等分的两个碳素钢半圆坯，然后在剖分面上涂隔离剂，再采用氩弧焊将两部分重新组合为碳素钢组合圆坯，对碳素钢组合圆坯进行磨削加工至直径180.4mm；在压力机上将碳素钢组合圆坯压入不锈钢管中，成为双金属复合圆坯；
将双金属复合圆坯端部的缝隙用氩弧焊封闭，然后在双金属复合圆坯端部的结合缝隙处打两个定位孔，定位孔的间距为80mm，直径为25mm，深度为25mm；
将双金属复合圆坯加热至1100℃，送入挤压机中挤压成断面积为28338mm2的多棱柱状双金属复合坯，然后直接进入6机架700连轧机组轧制成宽500mm，厚10mm，长6200mm的双层双金属复合带材；
采用切割砂轮机将双层双金属板的侧面包覆金属切开，并使其从基层金属的剖分面分开，成为两张宽500mm，厚5mm,长6200mm的双金属复合带材。
在上述实施方案的基础上，具体实验过程中，通过对挤压机头的控制，送入挤压机中的双金属复合圆坯被挤压为规则的四棱柱状、六棱柱状、八棱柱状、十棱柱状、十二棱柱状双金属复合坯，其棱柱侧面为平面；也可形成了不规则棱柱，即棱柱侧面非平面(曲面棱柱)。同时，在平面或曲面的棱柱侧面上均可以形成挤压凹陷，例如附图11所示，为不规则且带凹陷的棱柱。
通过金相实验，对双层双金属复合带材的断面进行观察，双金属结合界面在各棱线处渗透较深，凹陷位置的双金属冶金结合界面较平面和曲面位置宽。相对于平面复合，其冶金结合界面产生交错内嵌，其结合性能明显优于平面复合。
实施例2
不锈钢/碳素钢全包覆双金属复合带材生产
外径200mm，壁厚10.0mm，长度1000mm的不锈钢管，作为复层材料，在内圆修磨机上进行内表面处理，毛化。直径182mm，长度1000mm的碳素钢圆坯，对碳素钢圆坯进行磨削加工至直径180.4mm；在压力机上将碳素钢圆坯压入不锈钢管中，成为双金属复合圆坯；
将双金属复合圆坯端部的缝隙用氩弧焊封闭，然后在双金属复合圆坯端部的结合缝隙处打两个定位孔，定位孔的间距为80mm，直径为25mm，深度为25mm；
将双金属复合圆坯加热至1100℃，送入挤压机中挤压成断面积28338mm2多棱柱状双金属复合坯，所述多棱柱有规则棱柱，也有不规则棱柱，并同时在棱柱面形成弧面凹陷，然后直接进入6机架700连轧机组轧制成宽500mm，厚10mm,长6200mm的双金属全包覆复合带材。经过金相实验观察，其冶金结合强度明显优于平面复合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种不锈钢复合板带材的生产工艺， 其特征在于，包括以下步骤：
（1）将实心金属圆坯作为基体材料，纵切为等分的两个金属半圆坯，在剖分面上涂隔离剂，再重新组合为金属组合圆坯；
（2）将金属组合圆坯压入不锈钢圆管中，排除空气，得到双金属复合坯，并将端部的缝隙焊合封闭；
（3）在加热器中将双金属复合坯加热至轧制温度；
（4）将加热的双金属复合坯挤压成规则或不规则多棱柱状双金属复合坯；所述多棱柱状双金属复合坯的棱柱侧面形成有凹陷；
（5）挤出的多棱柱状双金属复合坯直接轧制成双层双金属板带；
（6）将双层双金属板的侧面包覆金属切开，成为两张双金属复合板带材。
2.如权利要求1所述的一种不锈钢复合板带材的生产工艺，其特征在于：以不锈钢圆管作为复层材料，对其内表面进行处理。
3.如权利要求1所述的一种不锈钢复合板带材的生产工艺，其特征是：金属组合圆坯按照金属管内径尺寸的过盈配合尺寸磨削加工，排除空气，防止加热过程结合面氧化和污染，为挤压复合过程提供纯净的金属表面。
4.如权利要求1所述的一种不锈钢复合板带材的生产工艺，其特征是：步骤（2）在双金属复合坯端部的结合缝隙处打两个定位孔，定位孔的间距为50～200mm，直径为20～50mm，深度为20～50mm。
5.如权利要求4所述的一种不锈钢复合板带材的生产工艺，其特征是：步骤（4）所用挤压机的挤压头设置有定位柱，定位柱的间距为50～200mm，直径为20～50mm，深度为20～50mm，挤压头的定位柱与双金属复合坯端部的定位孔之间为间隙配合。
6.如权利要求1所述的一种不锈钢复合板带材的生产工艺，其特征是：挤压变形使两种金属在三向压力下复合；挤出的多棱柱状双金属复合坯的侧棱数量为4～12个。
7.如权利要求1所述的一种不锈钢复合板带材的生产工艺，其特征是：挤压设备与轧制设备顺列布置，挤压与连轧形成连续生产线，进一步改善双金属复合板的结合条件。
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