不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法

2023-11-09 23:48:32 2

專利名稱：不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬材料加工成型技術，具體涉及一種不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法。
背景技術：
20世紀30年代，軋制複合技術已得到應用，到50年代後，美國金屬與控制工程公司採用表面處理(機械清刷法)，冷軋複合，擴散退火三步法生產多種金屬複合板。但因金屬易氧化，表面雖經清刷處理，新生氧化膜仍然會對界面結合產生阻礙，所以用三步法生產複合板一般需要60％以上的總變形才能實現界面結合。這對於熔點相差較大的不鏽鋼和鋁無法通過退火軟化處理消除因變形而產生的加工硬化，從而影響複合板的深衝性能。20世紀80年代後，俄羅斯、美國、日本許多國家已開始採用真空軋制複合技術，金屬表面塗鍍技術。這種技術可以阻止表面過多氧化、在降低軋制變形量的情況下，實現界面冶金結合，從而改善不鏽鋼/鋁複合板深衝性能。但上述技術存在的缺陷是設備複雜、技術難度大、生產成本高、不適合普通用途的不鏽鋼/鋁複合板的生產，因此應用範圍受到極大限制。本申請人在中國申請的中國專利，申請號為00110630.9，發明名稱為「一種雙金屬複合帶製造方法」中公開了一種將兩種金屬板材分別加熱到不同溫度後進行軋制生產複合板，效果比完全冷軋好的多，但仍然存在工藝複雜，複合板變形相對比較大的缺陷。

發明內容
本發明的目的是為了克服已知技術之不足，提供一種能顯著減小軋制變形，實現不鏽鋼/鋁界面冶金結合的新技術，特別是減少熔點高的不鏽鋼的變形，提高不鏽鋼/鋁複合板的深衝性能，同時實現簡化工藝、操作方便，降低生產成本，並達到其應用範圍的擴大和易於推廣。
實現本發明目的的技術方案，主要包括對金屬板進行表面預處理，複合軋制，複合板熱處理工藝步驟。其要點是a、先選取不同尺寸的金屬鋁板和不鏽鋼板，進行物理化學表面處理鋁板先經重量濃度為15～30％的NaOH鹼液處理，溫度控制為30～70℃，時間為1～8分鐘，去除鋁板表面的Al2O3氧化膜和油汙，用清水、熱水衝洗後，再放入60～80℃重量濃度為15～30％的硝酸溶液中浸泡2～10分鐘，然後經清水衝洗後，放入烘乾爐中烘乾，烘乾爐溫度控制為100～240℃，烘烤時間為3～10分鐘；不鏽鋼板採用在金屬清洗劑中，溫度為60～80℃條件下經超聲波脫脂淨化處理，用清水衝洗後放入烘乾爐中烘乾，烘乾爐溫度控制為100～240℃，烤時間為3～10分鐘；b、將預處理後的鋁板和不鏽鋼板組合成疊板，端部點焊定位後，一起送入有N2氣保護的連續式加熱爐中，在溫度為250～500°條件下，加熱10～20分鐘後，送入到事先預熱軋輥的軋機中，進行複合軋制。軋輥面預熱溫度為100～400℃，同時軋機的輥面要事先經過潤滑劑潤滑。
c、將熱複合軋制的複合金屬板送入熱處理爐中進行擴散退火，其熱處理制度為升溫速度200～400℃/小時，退火溫度為300～550℃，退火時間0.5～3小時，經熱處理後的複合板，隨爐冷卻到150℃出爐，再經空氣自然冷卻。
上面所述選取不同尺寸的金屬鋁板和不鏽鋼板是指金屬鋁板的寬度大於不鏽鋼的寬度10～20mm。金屬鋁板和不鏽鋼板經過表面處理後，組合成疊板時，其端部相互間錯開有一定距離，其錯開的尺寸為10mm±2mm。
為了防止軋制過程中鋁粘輥，本發明採用二硫化鉬乳劑，石墨乳劑或高粘度潤滑劑對軋輥事先進行潤滑。
本發明與現有軋制複合技術相比，其優點是採用對金屬鋁板和不鏽鋼板材，組合在一起同時加熱，以及軋輥面事先預熱後，對鋁板和不鏽鋼板進行複合熱軋制。其顯著的效果是金屬總壓下率達到了10～35％的條件下即可實現複合板界面牢固結合，硬金屬不鏽鋼的變形量只有3～5％，接近於平整變形量，從而使複合板具有很高的深衝性能。本發明又對金屬板採用了物理、化學處理方法，不再使用脫脂後機械清刷，因此，簡化了工藝，操作方便，板型好，成材率高，相應地降低了生產成本。因此，本發明的技術極易達到推廣和應用。
具體實施例方式
例1實施不鏽鋼/鋁/不鏽鋼三層複合。將厚度1.5mm，寬度310mm的鋁板，先經濃度為15％，溫度為30℃的NaOH鹼溶液處理，浸漬時間為8分鐘，除去鋁板表面油汙和Al2O3金屬氧化膜，取出後用冷水，再用45℃的溫水衝洗，然後再將鋁板放入60℃的濃度為30％的HNO3溶液中浸泡2分鐘，取出用清水衝洗後，放入烘乾爐中烘烤3分鐘，爐溫控制為240℃；選取厚度為0.5mm，寬度為300mm的不鏽鋼板，放入溫度為80℃的金屬清洗劑(市場銷售，購於張家港，產品牌號606)中經超聲波處理10分鐘，取出，經冷水和溫水衝洗後，送入烘乾爐中烘乾，爐溫控制為240℃，烘乾時間為3分鐘。烘乾後的鋁板上、下兩面放不鏽鋼板，兩種金屬板端頭錯位8mm放置，端部點焊組合成疊板後，送入有N2氣保護的連續式加熱爐中加熱，爐溫控制為500℃，加熱10分鐘；將上述加熱後的組合金屬板，送入事先軋輥預熱至100℃的複合軋機中軋制。隨後將軋制後的複合板材送入熱處理爐中進行擴散退火，升溫速度200℃/小時，爐溫控制為380℃，保溫1小時，經熱處理後的複合板，隨爐冷卻至150℃出爐，再經空氣自然冷卻。
上述組合板軋前總厚度為2.5mm，軋後厚度為2.0mm，總壓下率為20％，不鏽鋼變形只有5％，其不同金屬板面達到了牢固冶金結合。
例2工藝制度同例1，不同的是實施不鏽鋼和鋁兩層複合。選取鋁板厚度2.4mm，寬度為320mm，鋁板表面處理條件是NaOH鹼液濃度20％，溫度50℃，浸漬時間4分鐘，濃度為15％硝酸溶液溫度為70℃，浸泡時間10分鐘，烘乾爐溫度150℃，烘乾時間5分鐘；選取不鏽鋼板0.4mm，寬度300mm，處理過程中金屬清洗劑溫度60℃，時間為20分鐘，烘乾爐溫度為150℃，時間2分鐘；兩種金屬板端頭錯位12mm放置，點焊後組合成疊板，組合疊板在有N2氣保護的連續式加熱爐中加熱，溫度為450℃，加熱時間為15分鐘，輥面預熱溫度150℃，為了防止軋制過程金屬鋁粘輥，採用二硫化鉬乳劑(市場銷售)潤滑輥面，熱處理溫度為420℃，時間為30分鐘，升溫速度為300℃/小時，經過加工後的複合板總壓下率為28.5％，金屬界面結合牢固、深衝性能好。
例3具體工藝制度同例2，不同的是鋁板表面處理條件是NaOH鹼液重量濃度30％，溫度為70℃，浸漬時間為1分鐘，濃度為20％硝酸溶液溫度為80℃，浸泡時間為5分鐘，烘乾爐溫度為100℃，烘烤時間10分鐘；不鏽鋼板處理過程中金屬清洗劑溫度為70℃，超聲波脫脂處理15分鐘，處理後烘乾，爐溫為100℃，時間為10分鐘；兩種金屬板端頭錯位10mm放置，組合疊板在連續加熱爐中加熱溫度為420℃，加熱時間為20分鐘，輥面預熱溫度為130℃，採用石墨乳化劑(市場銷售)潤滑軋輥面；熱處理退火溫度為300℃，時間為3小時，經過加工後的複合板總壓下率為15％，金屬界面結合牢固，深衝性能好。
例4具體工藝制度同例2，不同的是組合疊板在連續加熱爐中加熱溫度為420℃，軋機的軋輥面預熱溫度200℃，採用高粘度潤滑劑(市場銷售)潤滑軋輥面；熱處理退火溫度為360℃，時間為2小時，經過加工後的複合板總壓下率10％，金屬界面結合牢固，深衝性能好。
例5具體工藝制度同例2，不同的是組合疊板在連續加熱爐中加熱溫度為250℃，軋機的軋輥面預熱溫度400℃；熱處理退火溫度為300℃，退火時間為3小時。經過加工後的複合板總壓下率30％。
例6具體工藝制度同例2，不同的是選取鋁板寬度為315mm，不鏽鋼板寬度為300mm；連續式加熱爐加熱溫度為300℃，軋輥面預熱溫度為200℃；熱處理溫度380℃，時間為1小時。經過加工後的複合板總壓下率25％，金屬界面結合牢固，深衝性能好。
例7工藝制度同例2，不同的是組合疊板，在連續加熱爐中加熱溫度為380℃，軋輥面預熱溫度為150℃，熱處理溫度500℃，時間為0.5小時，升溫速度為400℃/小時。經過加工後的複合板總壓下率為20％，金屬界面結合牢固，深衝性能好。
例8工藝制度同例2，不同的是組合疊板在連續加熱爐中加熱溫度為250℃，軋輥面預熱溫度為300℃；熱處理溫度為550℃，時間為0.5小時，經過加熱後的複合板總壓下率為35％，金屬界面結合牢固，深衝性能好。
權利要求
1.一種不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法，包括金屬板表面預處理，複合軋制，複合板熱處理工藝步驟，其特徵在於a、選用不同尺寸的金屬鋁板和不鏽鋼板，進行表面處理鋁板經重量濃度為15～30％的NaOH鹼液處理，溫度控制為30～70℃，時間為1～8分鐘，用清水、熱水衝洗後，再放入60～80℃，重量濃度為15～30％的硝酸溶液中浸泡2～10分鐘，然後經清水衝洗後，放入烘乾爐中烘乾，烘乾爐溫度控制為100～240℃，烘烤時間為3～10分鐘；不鏽鋼板採用在金屬清洗劑中，溫度為60～80℃的條件下，經超聲波脫脂淨化處理10～20分鐘，用清水衝洗後，放入烘乾爐中烘乾，烘乾爐溫度控制為100～240℃，烘乾時間為3～10分鐘；b、將預處理後的鋁板和不鏽鋼板組合成疊板，端部點焊定位後，一起送入有N2氣保護的連續式加熱爐中，在溫度為250～500℃條件下，加熱10～20分鐘後，送入到事先預熱後的軋機中，進行複合軋制，軋輥面預熱溫度為100～400℃，同時軋機的輥面要事先經過潤滑劑潤滑；c、將複合軋制的複合金屬板送入熱處理爐中進行擴散退火，其熱處理制度為升溫速度200～400℃/小時，退火溫度為300～550℃，退火時間0.5～3小時，經熱處理後的複合板，隨爐冷卻到150℃出爐，再經空氣自然冷卻。
2.按照權利要求1所述的一種不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法，其特徵在於所述的不同尺寸的鋁板和不鏽鋼板是指鋁板的寬度大於不鏽鋼板寬度。
3.按照權利要求2所述的一種不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法，其特徵在於選用的鋁板寬度比不鏽鋼板寬度大10～20mm。
4.按照權利要求1所述的一種不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法，其特徵在於潤滑輥面用的潤滑劑選用二硫化鉬乳劑、石墨乳劑或高粘度潤滑劑。
5.按照權利要求1所述的一種不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法，其特徵在於鋁板和不鏽鋼板組合成疊板時，其端部相互間錯開有一定距離。
6.按照權利要求5所述的一種不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法，其特徵在於鋁板和不鏽鋼板組合成疊板時，其端部相互間錯開距離為10mm±2mm。
7.按照權利要求1所述的一種不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法，其特徵在於軋制時兩種金屬總壓下率為10～35％。
全文摘要
本發明涉及不鏽鋼/鋁複合板熱輥軋制方法，其主要步驟是先將不鏽鋼板和鋁板進行物理化學表面處理，鋁經鹼溶液處理，用冷熱水衝洗，再經硝酸溶液浸泡處理，用冷水衝洗；不鏽鋼板在金屬清洗劑中，經超聲波脫脂淨化處理，用清水衝洗；經處理後的鋁板、不鏽鋼板經烘乾爐烘乾後，組合成疊板，送入連續式加熱爐中加熱，溫度為250～500℃，再送進軋機進行複合軋制，軋機軋輥的表面溫度要預先加熱到100～400℃，最後對複合板進行擴散退火。其主要優點是在較小變形條件下，即金屬總壓下率為10～35％，顯著提高界面結合強度，保證較高的成材率，並使複合板具有很高的深衝性能。
文檔編號B21B47/00GK1586751SQ20041005032
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月27日 優先權日2004年8月27日
發明者於九明 申請人:東北大學