CN101992344B - 一种钛-钢复合板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合钢板的制备方法，具体涉及一种钛-钢复合板的制备方法。按以下工艺步骤进行，首先选取长、宽尺寸相等的钛板和钢板，除去锈层和氧化层；然后将钛板与钢板表面相对，完全重合，形成组合坯料；再用四块钛板作为侧封板封住组合坯料的四周，并用夹具将侧封板与组合坯料夹紧后一起放入真空室内；将组合坯料和侧封板的所有接触缝焊严后，将其共同送入加热炉中加热到600~1200℃，保温0.1~2h；最后将加热完成的组合坯料送入轧机中轧制，得到界面结合强度>350MPa的钛-钢复合板。本发明更好的解决了钛-钢复合板界面的氧化问题，提高复合板界面结合强度，并且无需添加氩气或钎料，节省了成本，简化了生产工艺流程。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合钢板的制备方法，具体涉及一种钛-钢复合板的制备方法。
背景技术
钛-钢复合板由于其优异的耐蚀性和显著的经济性而被广泛应用于能源、石油、化工、海洋各工业部门。目前，特别是在换热器领域具有极大的应用前景。以往所使用的换热器均是由纯钛板制成，如果将纯钛板更换为钛-钢复合板，成本将会大幅度的降低。因此，市场上对尺寸大、厚度薄的钛-钢复合板的需求将十分巨大。生产钛-钢复合板的方法主要分为两种：一种是爆炸复合法，另一种是轧制复合法。爆炸复合法生产的复合板尺寸较小，有时难以满足用户要求，因此目前爆炸复合法常常与轧制复合法联合使用，这样就可以生产大尺寸的钛-钢复合板。然而爆炸－轧制复合法的工序复杂，影响复合板结合强度的因素多，而且能量消耗大，污染环境，成材率低，这一系列的问题极大地制约了该方法的使用；轧制复合法能够比较容易地生产大尺寸的钛-钢复合板，而且随着具有大轧制力的轧机在国内各个钢厂的陆续投产，该方法的应用也变得越来越广泛。轧制复合法又被分为冷轧复合法和热轧复合法。冷轧复合法即在再结晶温度以下对复合板进行大压缩比轧制，然后通过轧后退火使复合界面两侧元素发生扩散，以达到钛-钢界面的牢固结合。热轧复合法即在加热到再结晶温度以上后对复合板进行轧制，压缩比相对冷轧复合要小，轧后无需退火。以上两种轧制复合法均存在一定问题，首先，冷轧复合法的大压缩比对轧制力要求相当高，即对轧制件的损害也比较大，因此在生产中有很大的局限性。而热轧法由于是在高温下轧制，复合界面则很容易氧化，而氧化的界面则极大地降低了界面结合强度。因此，在热轧法生产复合板的基础上，人们通过降低热轧复合界面氧化的方法来提高复合界面的结合强度。目前主要有两种方法，一种是在对复合板加热过程和轧制过程安装保护气体的喷嘴，来吹喷氩气，以减缓界面的氧化；另一种方法是在加热前，钛板和钢板之间被涂敷一层耐高温的钎料，以阻止界面的氧化。然而，这两种方法目前在生产中应用的都不是很成功，界面氧化仍然存在，而且界面剪切强度也较低，在200MPa左右。因此，控制钛板表面氧化是钛-钢热轧复合方法的技术关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种钛-钢复合板的制备方法，解决钛板和钢板界面在轧制过程中的氧化问题，以得到界面结合强度较好的钛-钢复合板。
实现本发明目的的技术方案包括以下工艺步骤：
首先选取长、宽尺寸相等的钛板和钢板，除去锈层和氧化层；然后将除去锈层和氧化层的钛板表面与除去锈层和氧化层的钢板表面相对，并完全重合，形成组合坯料；再用四块钛板作为侧封板封住组合坯料的四周，并用夹具将侧封板与组合坯料夹紧后一起放入真空室内，然后抽真空，当真空度达到1×10-2Pa时，将组合坯料和侧封板的所有接触缝焊严后，将其共同送入加热炉中加热到600~1200℃，保温0.1~2h；最后将加热完成的组合坯料送入轧机中轧制，轧制温度550℃～1150℃，轧制速度0.3~2m/s，总压下率>30％，首道次压下率>5%得到界面结合强度>350MPa的钛-钢复合板。
所述的侧封板为四块，其宽度均与组合坯料的厚度相同，其中两块侧封板的长度与组合坯料的长度相同，另两块侧封板的长度与组合坯料的宽度相同。
与现用技术相比，本发明的特点及其有益效果是：
1、本发明由于采用了在高真空环境下对组合坯料进行密封，并且使组合坯料快速经过加热和轧制后，达到了十分牢固的结合，与传统的爆炸复合法和热轧复合法相比，真空复合轧制法出色地解决了钛-钢复合板制备过程中界面容易氧化的问题，又使钛-钢复合板界面剪切强度从100MPa提高到>350MPa，这将极大提高钛-钢复合板的使用寿命，进一步拓展钛-钢复合板的应用范围；
2、热轧复合法在防止钛-钢复合板界面氧化时，需要添加氩气或钎料，而本发明无需此工艺步骤，因而节省了成本，简化了生产工艺流程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例。
实施例1：首先利用铣床除去长宽尺寸一致的二块钛板和一块钢板的锈层和氧化层，其中钛板材质均为TA2，尺寸为500mm×200mm×1mm，钢板材质为304奥氏体不锈钢，尺寸为500mm×200mm×10mm；然后将两块钛板和一块钢板除去锈层和氧化层的表面相对，使其完全重合，形成钛-钢-钛的组合坯料；再用两块材质为TA2，尺寸为500mm×12mm×3mm的钛板作为侧封板封住组合坯料的长边，用两块材质为TA2，尺寸为200mm×12mm×3mm的钛板作为侧封板封住组合坯料的宽边；选用4块尺寸稍大于组合坯料的钢板作为夹板，用螺栓和螺杆将4块侧封板与组合坯料夹紧；将夹紧的组合坯料和侧封板一起放入真空室内，开始抽真空，当真空度达到1×10-2Pa时，开始焊接，将组合坯料和侧封板的所有接触缝焊严；然后将焊接完成的组合坯料送入电阻加热炉中加热到600℃，保温30min；最后将经过热处理的组合坯料送入轧机中轧制，首道次压下率为10%，总压下率为30%（压缩比为1.43），轧制温度580℃，将轧制后的钛-钢复合板进行裁剪，去除侧封板边料，最终得到尺寸为715mm×200mm×8.4mm的钛-钢复合板，其中钛层厚度为0.7mm，中间不锈钢层厚度为7mm；结合面的剪切强度为380MPa。
实施例2：利用铣床除去长宽尺寸一致的二块钛板和一块钢板的锈层和氧化层，其中钛板材质均为TA2，尺寸为500mm×200mm×1mm，钢板材质为304奥氏体不锈钢，尺寸为500mm×200mm×10mm；然后将两块钛板和一块钢板除去锈层和氧化层的表面相对，使其完全重合，形成钛-钢-钛的组合坯料；再用两块材质为TA2，尺寸为500mm×12mm×3mm的钛板作为侧封板封住组合坯料的长边，用两块材质为TA2，尺寸为200mm×12mm×3mm的钛板作为侧封板封住组合坯料的宽边；选用4块尺寸稍大于组合坯料的钢板作为夹板，用螺栓和螺杆将4块侧封板与组合坯料夹紧；将夹紧的组合坯料和侧封板一起放入真空室内，开始抽真空，当真空度达到1×10-2Pa时，开始焊接，将组合坯料和侧封板的所有接触缝焊严；然后将焊接完成的组合坯料送入电阻加热炉中加热到900℃，保温30min；最后将经过热处理的组合坯料送入轧机中轧制，首道次压下率为20%，总压下率为50%（压缩比为2），轧制温度880℃，将轧制后的钛-钢复合板进行裁剪，去除侧封板边料，最终得到尺寸为1000mm×200mm×6mm的钛-钢复合板，其中钛层厚度为0.5mm，中间不锈钢层厚度为5mm；结合面的剪切强度为390MPa。
实施例3：首先利用铣床除去长宽尺寸一致的二块钛板和一块钢板的锈层和氧化层，其中钛板材质均为TA2，尺寸为500mm×200mm×1mm，钢板材质为304奥氏体不锈钢，尺寸为500mm×200mm×10mm；然后将两块钛板和一块钢板除去锈层和氧化层的表面相对，使其完全重合，形成钛-钢-钛的组合坯料；再用两块材质为TA2，尺寸为500mm×12mm×3mm的钛板作为侧封板封住组合坯料的长边，用两块材质为TA2，尺寸为200mm×12mm×3mm的钛板作为侧封板封住组合坯料的宽边；选用4块尺寸稍大于组合坯料的钢板作为夹板，用螺栓和螺杆将4块侧封板与组合坯料夹紧；将夹紧的组合坯料和侧封板一起放入真空室内，开始抽真空，当真空度达到1×10-2Pa时，开始焊接，将组合坯料和侧封板的所有接触缝焊严；然后将焊接完成的组合坯料送入电阻加热炉中加热到1200℃，保温50min；最后将经过热处理的组合坯料送入轧机中轧制，首道次压下率为30%，总压下率为80%（压缩比为5），轧制温度1150℃，将轧制后的钛-钢复合板进行裁剪，去除侧封板边料，最终得到尺寸为2500mm×200mm×2.4mm的钛-钢复合板，其中钛层厚度为0.2mm，中间不锈钢层厚度为2mm；结合面的剪切强度为400MPa。
Claims (2)
1.一种钛-钢复合板的制备方法，其特征在于按以下工艺步骤进行：
首先选取长、宽尺寸相等的钛板和钢板，除去锈层和氧化层；然后将除去锈层和氧化层的钛板表面与除去锈层和氧化层的钢板表面相对，并完全重合，形成钛-钢-钛的组合坯料；再用四块钛板作为侧封板封住组合坯料的四周，并用夹具将侧封板与组合坯料夹紧后一起放入真空室内，然后抽真空，当真空度达到1×10-2Pa时，将组合坯料和侧封板的所有接触缝焊严后，将其共同送入加热炉中加热到600~1200℃，保温0.1~2h；最后将加热完成的组合坯料送入轧机中轧制，轧制温度550℃～1150℃，轧制速度0.3~2m/s，总压下率>30％，首道次压下率>5%得到界面结合强度>350MPa的钛-钢复合板。
2.根据权利要求1所述的一种钛-钢复合板的制备方法，其特征在于所述的侧封板为四块，其宽度均与组合坯料的厚度相同，其中两块侧封板的长度与组合坯料的长度相同，另两块侧封板的长度与组合坯料的宽度相同。
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