CN111570515A - 金属复合板轧制工艺优化方法及设计方法 - Google Patents

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范金辉
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Abstract

本发明公开了一种金属复合板轧制工艺优化方法，所述金属复合板的制备过程包括多个道次的热轧；在至少一个中间道次的热轧完成后进行淬火以固定金属复合板的界面组织，然后通过对固定后的界面进行观察和分析来对这一中间道次的热轧工艺参数进行优化。本发明还公开了一种金属复合板轧制工艺设计方法。本发明利用快速冷淬来对完成中间道次轧制的金属复合板界面组织进行固定，从而可通过进一步观察测量获得复合板轧制过程中中间环节的界面特性、组织特征、成分特征、力学特性，为工艺参数的优化提供有力的数据基础；相比现有技术，本发明可大量节约所需的实验次数和实验投入。

Description

金属复合板轧制工艺优化方法及设计方法
技术领域
本发明涉及一种轧制工艺优化方法，尤其涉及一种金属复合板轧制工艺优化方法。
背景技术
金属复合板的生产工艺是将一种金属包覆在另一种金属表面，使它们实现紧密结合。得到的复合板所具有的综合性能是任一组元所无法具备的。它可以满足下列一种或多种要求：(1)降低材料的使用成本；(2)满足某些特殊的机械性能，物理性能等指标，如良好的导电、导热性能；(3)成型性能及外观质量的要求。
由于金属复合板能够兼具多种材料的优良性能而一直受到人们的重视。以常见的钢—不锈钢复合钢板为例，不锈钢由于其机械性能好、美观耐用，在建筑行业中得到较为广泛的应用，但不锈钢的一个重要缺点是其成本太高，而采用钢—不锈钢复合板就可解决这个问题。钢—不锈钢复合板既具有不锈钢的美观耐用性、成型性、耐腐蚀性等优良性能，又有碳钢的高强度和低成本的优点，因而应用前景广阔。
金属复合板的界面性能是其关键指标，其受轧制工艺的影响很大，常规做法是设计轧制工艺轧制结束后对板材进行取样研究，在反馈修改轧制工艺，但该方法忽略了中间过程，不能获得中间轧制过程中的界面信息，还不可避免的有大量重复性试验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种金属复合板轧制工艺优化方法，可获得轧制过程中的界面变化过程，并根据所获得的界面变化过程来对轧制工艺参数进行优化，从而大量节约实验次数和实验投入。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种金属复合板轧制工艺优化方法，所述金属复合板的制备过程包括多个道次的热轧；在至少一个中间道次的热轧完成后进行淬火以固定金属复合板的界面组织，然后通过对固定后的界面进行观察和分析来对这一中间道次的热轧工艺参数进行优化。
优选地，利用液态金属进行所述淬火。
进一步优选地，所述液态金属由镓铟锡组成。
优选地，所述对固定后的界面进行观察和分析包括对界面特性、组织特征、成分特征、力学特性的观察和分析。
优选地，利用电子背散射衍射和/或电子探针对固定后的界面进行观察和分析。
优选地，所述热轧工艺参数至少包括这一中间道次的轧制变形量。
根据相同的发明构思还可以得到以下技术方案：
一种金属复合板轧制工艺设计方法，所述金属复合板的制备过程包括多个道次的热轧；先设计初始轧制工艺，然后利用以上任一技术方案所述优化方法对初始轧制工艺进行优化。
相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：
本发明利用快速冷淬来对完成中间道次轧制的金属复合板界面组织进行固定，从而可通过进一步观察测量获得复合板轧制过程中中间环节的界面特性、组织特征、成分特征、力学特性，为工艺参数的优化提供有力的数据基础；相比现有技术，本发明可大量节约所需的实验次数和实验投入。
附图说明
图1a～图1c分别为第3、第5、第7道次轧制后金属复合板界面的电子背散射衍射（EBSD）面扫谱图；
图2为第3、第5、第7道次轧制后金属复合板界面的电子探针（EPMA）元素面扫分析结果。
具体实施方式
针对现有技术所存在的不足，本发明的解决思路是利用快速冷淬来对完成中间道次轧制的金属复合板界面组织进行固定，从而可通过进一步观察测量获得复合板轧制过程中中间环节的界面特性、组织特征、成分特征、力学特性，为工艺参数的优化提供有力的数据基础，进而可大量节约所需的实验次数和实验投入。
具体而言，本发明所提出的技术方案具体如下：
一种金属复合板轧制工艺优化方法，所述金属复合板的制备过程包括多个道次的热轧；在至少一个中间道次的热轧完成后进行淬火以固定金属复合板的界面组织，然后通过对固定后的界面进行观察和分析来对这一中间道次的热轧工艺参数进行优化。
淬火效果直接决定了金属复合板的界面组织形态是否能够得到及时准确的固定，因此，本发明优选利用液态金属进行所述淬火，优选由镓铟锡组成的液态金属。
完成界面组织固定后，可以对固定后的界面的多个维度特征进行观察分析，优选地，所述对固定后的界面进行观察和分析包括对界面特性、组织特征、成分特征、力学特性的观察和分析。
可以采用现有的金相分析方法、力学性能测试方法等对界面的多个维度特征进行观察分析，优选地，利用电子背散射衍射（EBSD）和/或电子探针（EPMA）对固定后的界面进行观察和分析。
优选地，所述热轧工艺参数至少包括这一中间道次的轧制变形量。
为了便于公众理解，下面通过一个具体实施例并结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
本实施例是要设计一种不锈钢-纯镍复合板的轧制工艺，具体工艺参数实验过程如下：
选择厚度为30mm的316H不锈钢为基层材料，10mm厚的UNS N02201纯镍为复层材料，采用整体磨抛的方式进行表面处理，将表面粗糙度处理到6.3μm以内。先设计初始的轧制工艺，根据合金特性设置逐级减少轧制压下量，具体如下表1：
表1
轧制道次 入口厚度/mm 压下率/%
1 80 40.00
2 48 20.50
3 38 15.00
4 32 12.00
5 28 12.00
6 24 10.00
7 21
对实验板材表面处理完成后，采用基层-复层-止焊剂-复层-基层的组坯方式进行组坯封焊：将两块纯镍板叠放在一起，中间涂敷止焊剂，再将两块不锈钢板放在两块纯镍板的外面，形成四层复合板结构，对齐预开的坡口，进行边部封焊，在封焊最后位置焊接一个气体进出管道，并进行抽真空处理，抽真空要求真空度不大于10-3Pa。
热轧前将板材以40℃/h的升温速率加热到800℃，然后保温20min，再加热到1200℃，根据组坯厚度保温60min，然后进行热轧，终轧温度为800℃，一旦轧制温度低于800℃则立刻终止轧制，回炉保温30min再进行轧制。
在轧制中间道次轧制结束后迅速将轧制样品置于由镓铟锡组成的液态金属中，进行淬火以固定复合板界面处组织。
对复合板界面处进行界面特性、组织特征、成分特征、力学特性的观察，分析界面结合情况，判断并调整每道次的轧制变形量，最终获得优化后的热轧工艺。图1a～图1c分别为第3、第5、第7道次轧制后金属复合板界面的EBSD面扫谱图，由此可看出 轧制3道次和5道次后的界面组织差别不大，316H不锈钢侧的组织粗大，这说明4、5道次轧制没有起到明显的晶粒组织破碎作用，这样界面结合并不紧密，不利于轧制过程的冶金结合，因此进一步优化工艺应加大4、5道次的压下量，这样才可以进一步提高冶金结合程度。图2显示了第3、5、7道次轧制后金属复合板界面的电子探针（EPMA）元素面扫分析结果，可以看出轧制3道次和5道次界面Fe的扩散深度差别不大，而到轧制7道次后，Fe的扩散深度增加到了25μm左右，因此和图1的结果对应，4、5道次轧制对元素扩散促进影响不大，因此需要加大第4、5道次的压下量，以促进元素扩散组织融合。

Claims (7)

1.一种金属复合板轧制工艺优化方法，所述金属复合板的制备过程包括多个道次的热轧；其特征在于，在至少一个中间道次的热轧完成后进行淬火以固定金属复合板的界面组织，然后通过对固定后的界面进行观察和分析来对这一中间道次的热轧工艺参数进行优化。
2.如权利要求1所述金属复合板轧制工艺优化方法，其特征在于，利用液态金属进行所述淬火。
3.如权利要求2所述金属复合板轧制工艺优化方法，其特征在于，所述液态金属由镓铟锡组成。
4.如权利要求1所述金属复合板轧制工艺优化方法，其特征在于，所述对固定后的界面进行观察和分析包括对界面特性、组织特征、成分特征、力学特性的观察和分析。
5.如权利要求1所述金属复合板轧制工艺优化方法，其特征在于，利用电子背散射衍射和/或电子探针对固定后的界面进行观察和分析。
6.如权利要求1所述金属复合板轧制工艺优化方法，其特征在于，所述热轧工艺参数至少包括这一中间道次的轧制变形量。
7.一种金属复合板轧制工艺设计方法，所述金属复合板的制备过程包括多个道次的热轧；其特征在于，先设计初始轧制工艺，然后利用权利要求1～6任一项所述优化方法对初始轧制工艺进行优化。
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