CN111672904B - 一种钛钢层状复合薄卷制备方法 - Google Patents

一种钛钢层状复合薄卷制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钛钢层状复合薄卷的制备方法。重点包括以下工艺步骤：首先采用对称叠合方式组合钢板和钛板，其中钢板占比70％～90％；采用搅拌摩擦焊工艺焊合并固定钛钢复合坯料四周，将复合坯料送入真空室，在高温(700～1000℃)、高压(10～50MPa)作用下实现组合坯料的真空扩散焊合；将坯料放入加热炉中加热至800～1000℃，除磷后进入可逆粗轧机中热轧；其中热轧前期采用高温大压下工艺，通过热轧获得4～25mm厚的钛钢层状复合热轧卷；空冷后进入冷轧工序，将钛钢层状复合卷轧制呈钛钢层状复合薄卷，冷轧阶段总压下率为60％～90％，钛钢复合薄卷厚度为0.5～2.0mm。最终获得表面质量高，强度、塑性好，耐蚀、超薄的钛钢复合卷。

Description

一种钛钢层状复合薄卷制备方法
技术领域
本发明属于板卷加工工艺，涉及一种钛钢层状复合薄卷制备方法。
背景技术
钛钢复合材料是将耐腐蚀性好的钛与价格低廉的高强度钢结合所制备出的复合板，同时具有优异的耐蚀性、高强度和一定的塑性，可以大幅度降低产品的生产成本，在是由化工、海洋工程、电力等领域有广泛的应用前景。
随着石油化工产业的不断发展，超薄规格的钛钢层状复合卷的需求量不断增多，但是生产制备工艺不成熟成为制约钛钢复合材料应用的原因之一。而且由于钛和铁不同的晶格结构，制约了钛和铁两者的有效结合强度。目前钛钢复合板卷的生产仍然存在加工工艺复杂、成本高，钛钢复合板卷质量差，存在Ti-C、Ti-Fe金属间化合物，复合板厚度不达标的问题。
发明内容
本发明针对钛钢复合卷尺寸、结构和性能不达标的问题，提供了一种钛钢层状复合薄卷制备方法。
为了制备钛钢复合薄卷，本发明通过以下技术方案实现。
一种钛钢层状复合薄卷制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
第一步，采用激光清洗工艺，清除钛板和钢板坯料表面的氧化层和污渍，采用对称叠放组合方式将钛钢复合坯料组合固定好；
第二步，采用搅拌摩擦焊工艺将坯料四周焊合在一起，并将钛钢复合坯料送入真空室，在高温、高压作用下实现钛钢复合坯料的真空扩散焊合；
第三步，将钛钢复合坯料放入加热炉中加热保温，温度均匀后将复合坯料表面进行高压水除磷；
第四步，将高温除磷复合坯料放入轧制导辊，在可逆粗轧机中热轧9道次，且轧制前期采用高温大压下的工艺，获得钛钢层状复合热轧卷；
第五步，室温冷却后，采用冷轧工艺，将钛钢层状复合热轧卷进行精轧，获得钛钢层状复合薄卷。
进一步地，所述第一步中，钛板为热轧板，其中钛板材料包括TA0，TA2，TA3，TA5，TA6，TA7，TA9，TA10，板厚度为5～20mm。
进一步地，所述第一步中，钢板为热轧板，板厚度为50～200mm；
进一步地，所述第一步中，在钛钢复合坯料中，钢板和钛板的放置方式采用对称叠放组合方式，钢板的厚度是钛板厚度的70％～90％。
进一步地，所述的第二步中，钛钢复合坯料在真空室中抽真空的同时，在高温700～900℃、高压10～50MPa作用下，实现钛钢复合坯料的真空扩散焊合。
进一步地，所述第三步中，加热炉中钛钢复合坯料的加热温度为800～1100℃。
进一步地，所述第四步中，在粗轧过程中，采取前4道次高温大压下的轧制工艺，各道次压下率为10％～15％，四道次完成后总压下率为60～70％。
进一步地，所述第四步中，粗轧完成后，钛钢复合卷厚度为4～25mm。
进一步地，所述第五步中，在冷轧过程中，共经7道次轧制，各道次压下量为5％～10％，总压下率为60％～90％。
进一步地，所述第五步中，在冷轧完成后，钛钢复合卷的厚度为0.5～2.0mm。
本发明提供了一种钛钢层状复合薄卷制备方法，与现有技术相比，其优点在于：
一、本发明通过搅拌摩擦焊和真空扩散焊接工艺，将钛钢复合坯料连接在一起，避免了熔化焊连接方式在坯料连接过程中产生Ti-Fe，Ti-C等对材料性能不利的金属间化合物。
二、该发明中，在热轧阶段前期，即粗轧阶段，钛-钢复合板的变形采用高温、大压下变形，保证钛与钢的较高的结合强度；
三、该发明中，采用热轧和冷轧相结合的轧制工艺流程，制备厚度在0.5mm～2mm范围的钛钢复合薄板，工艺简单，薄板质量高。
附图说明
图1为本发明实施例的钛钢复合坯料组合示意图；
图2为本发明实施例的轧制工艺流程示意图。
图中：1-1为钢板，1-2为钛板。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1:
第一步，选用10mm厚TA2钛板和90mm厚Q235钢钢板，采用激光清洗板材表面油污和锈，并用丙酮冲洗干净后，将板坯按图1对称叠放。
第二步，采用搅拌摩擦焊接工艺将钛钢复合坯料焊合在一起，留下缺口，放入真空室，真空室温度为745±5℃，压力保持在20MPa，钛钢复合坯料完成抽真空以及真空扩散焊过程。
第三步，将焊合好的钛钢复合坯料送至加热炉中，加热炉温度为980±5℃，保温30min后，钛钢复合坯料进行高压水除磷；
第四步，钛钢复合坯料送入轧辊进行可逆热轧，其中在前四道次采用高温大压下，压下率在13％，再经5道次轧制后，获得钛钢复合热轧卷，热轧卷厚度为15mm；
待热轧卷空冷至室温后，开卷机开卷，送入冷轧阶段，共7道次，得到钛钢层状符合薄卷，薄卷厚度为1.1mm。
采用上述方法获得钛钢层状复合薄卷，表面质量好，无硬脆金属间化合物，结合强度高。
实施例2：
第一步，选用5mm厚TA2钛板和50mm厚Q235钢钢板，采用激光清洗板材表面油污和锈，并用丙酮冲洗干净后，将板坯按图1对称叠放。
第二步，采用搅拌摩擦焊接工艺将钛钢复合坯料焊合在一起，留下缺口，放入真空室，真空室温度为745±5℃，压力保持在20MPa，钛钢复合坯料完成抽真空以及真空扩散焊过程。
第三步，将焊合好的钛钢复合坯料送至加热炉中，加热炉温度为980±5℃，保温50min后，钛钢复合坯料进行高压水除磷；
第四步，钛钢复合坯料送入轧辊进行可逆热轧，其中在前四道次采用高温大压下，压下率在19％，再经5道次轧制后，获得钛钢复合热轧卷，热轧卷厚度为8mm；
待热轧卷空冷至室温后，开卷机开卷，送入冷轧阶段，共7道次，得到钛钢层状符合薄卷，薄卷厚度为0.7mm。
采用上述方法获得钛钢层状复合薄卷，表面质量好，无硬脆金属间化合物，结合强度高。
实施例3：
第一步，选用20mm厚TA2钛板和180mm厚Q235钢钢板，采用激光清洗板材表面油污和锈，并用丙酮冲洗干净后，将板坯按图1对称叠放。
第二步，采用搅拌摩擦焊接工艺将钛钢复合坯料焊合在一起，留下缺口，放入真空室，真空室温度为850±5℃，压力保持在43MPa，钛钢复合坯料完成抽真空以及真空扩散焊过程。
第三步，将焊合好的钛钢复合坯料送至加热炉中，加热炉温度为1050±5℃，保温70min后，钛钢复合坯料进行高压水除磷；
第四步，钛钢复合坯料送入轧辊进行可逆热轧，其中在前四道次采用高温大压下，压下率在20％，再经5道次轧制后，获得钛钢复合热轧卷，热轧卷厚度为19mm；
待热轧卷空冷至室温后，开卷机开卷，送入冷轧阶段，共7道次，得到钛钢层状符合薄卷，薄卷厚度为1.98mm；
采用上述方法获得钛钢层状复合薄卷，表面质量好，无硬脆金属间化合物，结合强度高。

Claims (5)

1.一种钛钢层状复合薄卷制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
第一步，采用激光清洗工艺，清除钛板和钢板坯料表面的氧化层和污渍，采用对称叠放组合方式将钛钢复合坯料组合固定好；
第二步，采用搅拌摩擦焊工艺将坯料四周焊合在一起，并将钛钢复合坯料送入真空室，在高温、高压作用下实现钛钢复合坯料的真空扩散焊合；
第三步，将钛钢复合坯料放入加热炉中加热保温，温度均匀后将复合坯料表面进行高压水除鳞；
第四步，将高温除鳞复合坯料放入轧制导辊，在可逆粗轧机中热轧9道次，且轧制前期采用高温大压下的工艺，获得钛钢层状复合热轧卷；
第五步，室温冷却后，采用冷轧工艺，将钛钢层状复合热轧卷进行精轧，获得钛钢层状复合薄卷；
所述第一步中，钛板为热轧板，其中钛板材料包括TA0，TA2，TA3，TA5，TA6，TA7，TA9，TA10，板厚度为5~20mm；
所述第一步中，钢板为热轧板，板厚度为50~200mm；
所述第一步中，在钛钢复合坯料中，钢板和钛板的放置方式采用对称叠放组合方式；
所述第四步中，在粗轧过程中，采取前4道次高温大压下的轧制工艺，各道次压下率为10%~15%，四道次完成后总压下率为60~70%；
所述第五步中，在冷轧过程中，共经7道次轧制，各道次压下量为5%~10%，总压下率为60%~90%。
2.如权利要求1所述的一种钛钢层状复合薄卷制备方法，其特征在于，所述的第二步中，钛钢复合坯料在真空室中抽真空的同时，在高温700~900 ºC、高压10~50 MPa作用下，实现钛钢复合坯料的真空扩散焊合。
3.如权利要求1所述的一种钛钢层状复合薄卷制备方法，其特征在于，所述第三步中，加热炉中钛钢复合坯料的加热温度为800~1100 ºC。
4.如权利要求1所述的一种钛钢层状复合薄卷制备方法，其特征在于，所述第四步中，粗轧完成后，钛钢复合卷厚度为4~25mm。
5.如权利要求1所述的一种钛钢层状复合薄卷制备方法，其特征在于，所述第五步中，在冷轧完成后，钛钢复合卷的厚度为0.5~2.0mm。
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