CN1431095A - 一种金属复合板材或带材的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属复合板材或带材的加工方法，该方法依次包括如下工艺步骤：a.对基板、包板进行表面处理；b.在基板一端部的结合面上开一贯通的嵌合槽，在包板一端部的结合面上相应的设置一嵌合凸块；c.将包板的嵌合凸块嵌于基板上的嵌合槽中，并且嵌合凸块与嵌槽之间预留有设定的空隙，基板和包板的另一端为紧固连接；d.将紧固连接端作为喂入端进行轧制。本发明加工稳定性好，成材率高，设备性能要求低，能大幅降低成本，并适用于冷热两种轧制的加工。

Description

一种金属复合板材或带材的加工方法

技术领域：

本发明涉及一种金属复合板材或带材的加工方法，尤其是涉及大面积金属复合板材或带材的加工方法。

背景技术：

大面积加工金属复合板材或带材的工艺方法有爆炸焊接法、热轧法及爆炸焊接-热轧法。这些方法各有其优缺点。爆炸焊接方法或爆炸焊接-热轧法虽然焊接质量高，但焊接大型坯件存在安全、环保、场地、运输等问题，被包复的包板厚度受到限制。传统的热轧法采用美国鲁更斯钢铁公司首先提出的对称迭合轧制法，如图1所示，该图摘自参考文献：《金属基复合材料》肯尼思.G.克雷德主编；温仲元等译。北京：国防工业出版社，1982：38.索取号：71.228/KLD。其特点是，两层包板I夹在两基板II之间，周边垫支撑块III后焊接、抽真空、加热轧制。采用这种加工方法存在以下几个问题：当焊接热胀系数差别大的异种金属时，中间的包板靠边缘的支撑块腾出让其伸缩的空间，因此，边缘的焊接要求十分严格；对于强度高的金属复合，例如不锈钢和碳钢复合，要求大的变形量，因而要求轧机功率大；必须首先准备专用的基板坯料，然后是工作量大的装配工艺，轧制完后需剪掉两侧很宽的边料，最后需分卷操作，完成的只是单面包复；必须保证轧机轧制时尤其是首道轧制时，焊逢不胀裂，否则真空破坏空气进入金属包复质量将受到严重影响。因此这种加工方法对基板坯料的选择、焊接质量、装配工艺和轧机的要求都是很高的，该方法用常规的轧机难以保证稳定的多道次轧制，容易导致复合板、带的质量不稳定，成品率低，特别是大厚度板坯轧制金属复合带材时，问题更加突出。

发明内容：

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种加工稳定性好，成材率高、设备性能要求低、能大幅度降低成本、可采用冷热两种轧制的金属复合板材或带材的加工方法。

本发明加工方法依次包括如下工艺步骤：

a.对基板、包板进行表面处理；

b.在基板一端部的结合面上开一贯通的嵌合槽，在包板一端部的结

  合面上相应的设置一嵌合凸块；

c.将包板的嵌合凸块嵌于基板上的嵌合槽中，并且嵌合凸块与嵌槽

  之间预留有设定的空隙，基板和包板的另一端为紧固连接；

d.将紧固连接端作为喂入端进行轧制。

为防止基板材料中的碳渗入包板中，在步骤c中基板和包板之间放一与二者相配合的纯铁板或薄镍板。

为使加工后上下两块包复好的复合金属板易分离，将步骤c获得的组件两块叠置，使上块的包板与下块的包板相邻，二者紧固连接端放置同端，中间涂覆一层Al₂O₃或Cr₂O₃隔离材料，焊接二者紧固连接端而后进入步骤d。

当需要采用热轧时，将步骤d前获得的组合件置于密封的金属壳中进行抽真空，尔后置于炉中加热，再进入步骤d热轧。

由于本发明在基板与包板装配时，一端是由基板上预留有空隙的嵌合槽与包板上的嵌合凸块相嵌合，另一端是紧固连接，紧固连接端作为轧制时的喂入端具有不开裂、定位和导引作用，嵌合端通过加热和初轧便自动锁紧，有效地保证在可逆轧制时就能把包板和基板锁紧，从而保证后续轧制的稳定性和总变形量及道次压下量调整范围宽的要求。与上述传统热轧法比较，迭合坯无需四周施焊，基、包板的宽度也不受由于要焊接的限制，既可以对称轧制也可以采用非对称轧制，既可以单面包复，也可以双面包复，对道次压下量的控制具有很大的调节灵活性，这为总变形量的控制和轧制稳定性提供了可靠的保障。本发明与传统热轧法相比，不需要边缘焊接和加支撑边条，减少了焊接工作量和包板的缩进量，从而降低成本和提高成材率；当包板在基板外侧时，基板坯可就用常规板、带的坯料，在当今钢坯连铸化的形势下，更显优势；既可以对称轧制，又可以非对称轧制；既可以单面复合轧制，又可以双面复合轧制；基板坯无需专用的规格，只需调整包板厚度就可轧合不同规格的复合板、带产品；对轧机的性能要求可降低，特别是轧制金属复合带，常规轧机和轧制规范都可运用，可把大变形量调整在合适的板厚与适宜的道次时实施；当然，最大的优点在于大大降低金属复合材料的加工成本，增加产品规格、品种，提高产品质量，降低复合轧制需要大功率轧机的要求。本发明的工艺方法能直接用连铸坯作基板，这比用二次加工坯作基板的方法廉价得多。

附图说明：

图1摘自参考文献：《金属基复合材料》肯尼思.G.克雷德主编；温仲元等译。北京：国防工业出版社，1982：38.索取号：71.228/KLD。该图是由美国鲁更斯钢铁公司提出的对称选合轧制法单一包复层组件的轧前横截面示意图；

图2至图9是本发明依次对应的八个具体实施方式中包复层组件的轧前横截面示意图。

具体实施方式：

从图2可以看出，本实施方式加工方法是：

a.对碳钢基板1不锈钢包板2进行表面处理；

b.在碳钢基板1一端部的结合面上开一贯通的燕尾槽3，在包板2

  一端部的结合面上相应的设置一燕尾凸块4，碳钢基板1和不锈

  钢包板2间的薄纯铁板6一端也加工成与二者相配合的槽；

c.取一窄不锈纲条7，底垫纯铁板6(或薄镍板)，与碳钢基板1远

  离开燕尾槽4的一端焊接，该不锈钢条的宽度至少为初轧时轧缝

  宽度；将互相配合的碳钢基板1、薄纯铁板6、不锈纲包板2嵌合

  好，并且嵌合凸块4与嵌槽3之间预留有设定的空隙5，包板2

  的另一端与窄不锈钢条7沿垂直于图2所示截面方向焊接，将该

  组合件置于密封的金属壳中抽真空，尔后置于炉中加热，加热时

  燕尾嵌合部分锁紧；

d.将组合件加热后的焊接端作为喂入端进行热轧。

实施方式一基板1和包板2的紧固连接端即前端采用焊接，另一端即尾端采用燕尾嵌合形式，实现的是单面非对称包复，适用于包板热胀系数较大的情况。

从图3可以看出实施方式二在轧制前组件的装配工艺实质是相同的，只是在基板1的上下两面均作为结合面都包复了包板2，即双面对称包复式。

图4显示了实施方式三在轧制前组件的装配情况，图中可以看出，基板1和包板2的紧固连接端，已不是采用焊接而是无间隙的燕尾嵌合式，即基板1和包板2的前端和尾端均采燕尾嵌合式，此为单面非对称包复。

非常明显，图5即实施方式四与图4所示的实施方式三实质是相同的，不同的是它采用的是双面对称包复，基板1的上下两面均包复有包板2。

图6是实施方式五的复层组件轧前横截面示意图。其加工方法是：

a.对基板1、包板2进行表面处理；

b.在基板1一端部的结合面上开一贯通的燕尾槽3，在包板2一端

  部的结合面上相应的设置一燕尾凸块4；

c.将基板1燕尾槽3与包板2的燕尾凸块4相嵌合，一端端部焊接，

  将该组件两块叠置，使上块组件的包板与下块组件包板相邻，二

  者紧固连接端放置同端，中间涂覆一层Al₂O₃或Cr₂O₃隔离材料，

  焊接二者紧固连接端，将其置于密封的金属壳中抽真空，再加热；

d.将加热后的组件焊接端作为轧制时的喂入端进行热轧。

图7是实施方式六复层组件截面示意图，它采用的是T型槽嵌合方式，其加工方法与实施方式四是基本相同，均采用的单面包复对称轧制方法。

以上六个实施方式均适用于包板热胀系数大的情况。

从图8可以看出，实施方式七前端紧固连接端采用的是焊接，尾端采用的是“犁”式嵌合。此为单面非对称包复。

从图9可以看出，本实施方式八与七实质相同，不同的仅在于本实施方式八采用的是双面对称包复，包板在基板的上下两个结合面均有设置。

实施方式七和八适用于基板与包板热胀系数相差较小的情况。

本发明加工方法不仅可采用热轧也可采用冷轧，其选择主要根据轧机功率大小以及包板材质硬度来确定。

Claims (4)

1.一种金属复合板材或带材的加工方法，依次包括如下工艺步骤：

a.对基板(1)、包板(2)进行表面处理；

b.在基板(1)一端部的结合面上开一贯通的嵌合槽(3)，在包板(2)

  一端部的结合面上相应的设置一嵌合凸块(4)；

c.将包板(2)的嵌合凸块(4)嵌于基板(1)上的嵌合槽(3)中，

  并且嵌合凸块(4)与嵌槽(3)之间预留有设定的空隙(5)，基

  板(1)和包板(2)的一端为紧固连接；

d.将紧固连接端作为喂入端进行轧制。

2.根据权利要求1所述的金属复合板材或带材的加工方法，其特征在于：在步骤c中基板(1)和包板(2)之间放一与二者相配合的纯铁板或薄镍板(6)。

3.根据权利要求1所述的金属复合板材或带材的加工方法，其特征在于：将步骤c获得的组件两块叠置，使上块的包板与下一块包板相邻，二者紧固连接端放置同端，中间涂覆一层Al₂O₃或Cr₂O₃隔离材料，焊接二者紧固连接端，而后进入步骤d。

4.根据权利要求2或3所述的金属复合板材或带材，其特征在于：将步骤d前获得的组合件置于密封的金属壳中进行抽真空，尔后置于炉中加热，再进入步骤d热轧。

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