CN110681971A - 一种轧制钛-钢复合板的制备方法 - Google Patents

一种轧制钛-钢复合板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轧制钛‑钢复合板的制备方法,所述轧制钛‑钢复合板的复合坯由自上至下依次居中叠放的基材一、钛板一、钛板二及基材二组成,基材一和基材二之间的周边缝隙用与基材相同材料的夹条填充;复合坯采用真空电子束密封焊接;基材一、钛板一、钛板二及基材二在组坯前分别采用激光扫描的方式进行清洗;封焊后的复合坯采用分段加热法加热,即:复合坯在加热段加热至920℃以上后进入保温段,保温段之后为提热段,提热段结束时将复合坯温度提高至1250℃以上,然后对复合坯进行轧制。本发明能够有效的去除坯料表面的氧化层、油污并提高轧制温度,保证轧制过程稳定和复合质量及稳定性。

Description

一种轧制钛-钢复合板的制备方法
技术领域
本发明涉及复合板制备技术领域,尤其涉及一种轧制钛-钢复合板的制备方法。
背景技术
钛钢复合板既具有钛复层优良的耐腐蚀性能,又具有基层结构钢的强度和塑性,与钛板相比其经济成本大幅度下降,是耐腐蚀环境设备制造的理想材料,在石油化工、制盐、电力、海水淡化、海洋工程等领域得到推广应用。
目前,生产钛钢复合板的方法主要有4种:***复合法、扩散复合法、***复合-轧制法以及轧制复合法。前两种工艺生产的复合板尺寸较小,有时难以满足用户要求,由于大能力轧机的投产运营,***复合-轧制法以及轧制复合法得到快速发展,因此***复合法和扩散复合法目前只在某些特殊领域被采用,在国外甚至出现了被淘汰的趋势。后两种方法能够生产大尺寸的钛钢复合板,但是***焊接-轧制法的工序复杂,影响复合板结合强度的因素多,而且能量消耗大、污染环境、成材率相对低,有被直接轧制法取代的趋势。近年来,众多学者针对轧制法制备钛钢复合板技术进行了研究。
公布号为CN105080997A的中国专利公开了“一种无中间层钛钢复合板的制备方法”、公布号为CN104624644A的中国专利公开了一种“钛钢复合板的生产方法”,公布号为CN105107841A的中国专利公开了一种“钛钢复合板的制备方法”,均采用钛钢直接复合轧制技术进行钛钢复合板的制备,其制备工艺简单,不添加中间层,通过较高的终轧温度,使界面化合物破碎后产生微孔洞的可能性减小,从而使界面上的孔洞对结合性能的负面影响降低到最小。
公布号为CN104907332A的中国专利公开了一种“以镍为中间层的钛钢复合板的生产方法”、公布号为CN104907333A的中国专利公开了一种“以镍为中间层的钛钢复合板的高温制备方法”,公布号为CN104826866A的中国专利公开了一种“以镍为中间层的钛钢复合板的高温轧制方法”,均通过在钛钢复合界面之间***适当的金属镍做中间层,进而阻止钛、铁等元素的相互扩散,改善界面的结合效果,提高产品质量。
文献“钛-钢复合板生产中的过渡层材料”、中国专利“以铜为中间层钛钢复合板的制备方法”(专利公布号CN104998903A)、“以铜为中间层钛钢复合板的高温制备方法”(专利公布号CN104874636A)和“以铜为中间层高结合强度钛钢复合板的制备方法”(专利公布号CN104874635A),均采用以铜为中间层防止钛钢复合板在制备过程中界面上钛铁化合物的生成,同时利用轧制过程将结合面液相挤出,获得洁净的新生面,从而实现钛钢界面的良好结合。
但是,上述技术方案中,钛-钢复合板的表面处理工艺复杂,坯料表面质量较差且生产效率较低,若出现问题极易出现钛、钢之间未结合等缺陷。同时,由于钛的β相转变后其C扩散速率极度增大,通常钛-钢复合板的轧制温度均为900℃左右,极大的限制了轧制工艺窗口,甚至由于压下量的限制无法生产高质量的特厚钛-钢复合板。
发明内容
本发明提供了一种轧制钛-钢复合板的制备方法,采用激光表面处理工艺和“分段加热法”对钛-钢复合坯进行表面处理及加热控制,能够有效的去除坯料表面的氧化层、油污并提高轧制温度,保证轧制过程稳定和复合质量及稳定性。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案实现:
一种轧制钛-钢复合板的制备方法,所述轧制钛-钢复合板的复合坯由自上至下依次居中叠放的基材一、钛板一、钛板二及基材二组成,钛板一和钛板二之间涂有隔离剂;基材一和基材二的周边超出钛板一、钛板二之外,基材一和基材二之间的周边缝隙用与基材相同材料的夹条填充;复合坯采用真空电子束密封焊接;基材一、钛板一、钛板二及基材二在组坯前分别采用激光扫描的方式进行清洗;封焊后的复合坯采用分段加热法加热,即:复合坯在加热段加热至920℃以上后进入保温段,保温段的总保温时间按照(0.5~2)min/mm×复合坯总厚度mm计算;保温段之后为提热段,提热段时间按(1~2)min/mm×夹条宽度mm计算,提热段结束时复合坯的温度为1250℃以上,然后对复合坯进行轧制。
一种轧制钛-钢复合板的制备方法,具体包括如下步骤:
1)选取基材和钛板作为组坯用原料;
2)对基材和钛板的待接触表面分别进行加工,通过激光扫描的方式对基材和钛板的表面进行清洗处理,去除待接触表面的锈层和氧化层;
3)对处理后的基材和钛板表面进行吹扫;然后将基材一在下、钛板一在上居中叠放在一起,在钛板一的上表面喷涂隔离剂,静置干燥;同样,将基材二在下、钛板二在上居中叠放在一起,在钛板二的上表面喷涂隔离剂,静置干燥;
4)将经步骤3)处理后的2组原料对正叠放在一起进行组坯,2块钛板居于复合坯的正中部位;最后将基材一与基材二的四周缝隙用与基材一、基材二相同成分的长方形夹条进行填充;
5)将组坯后的复合坯进行真空电子束密封焊接;
6)将密封焊接处理后的复合坯在加热段加热至920℃以上,经过保温段保温后,在提热段将温度提高至1250℃以上,然后对复合坯进行轧制;
7)轧制后的复合板进行切边、分板、表面修磨后,即得到具有目标厚度的钛钢复合板。
所述基材一、基材二的材质相同,且为低碳钢、低合金钢或不锈钢,来料状态为连铸坯、中间坯或板材。
所述步骤2)中,通过激光扫描进行清洗处理时,激光功率为30~50W。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)采用激光表面处理工艺和“分段加热法”对钛-钢复合坯进行表面处理及加热控制,能够有效的去除坯料表面的氧化层、油污并提高轧制温度,保证轧制过程稳定和界面复合质量及稳定性;
2)采用本发明所述方法生产的轧制钛-钢复合板的轧制工艺窗口显著提升,工业适应性强;
3)复合坯生产效率高,经济成本低。
具体实施方式
本发明所述一种轧制钛-钢复合板的制备方法,所述轧制钛-钢复合板的复合坯由自上至下依次居中叠放的基材一、钛板一、钛板二及基材二组成,钛板一和钛板二之间涂有隔离剂;基材一和基材二的周边超出钛板一、钛板二之外,基材一和基材二之间的周边缝隙用与基材相同材料的夹条填充;复合坯采用真空电子束密封焊接;基材一、钛板一、钛板二及基材二在组坯前分别采用激光扫描的方式进行清洗;封焊后的复合坯采用分段加热法加热,即:复合坯在加热段加热至920℃以上后进入保温段,保温段的总保温时间按照(0.5~2)min/mm×复合坯总厚度mm计算;保温段之后为提热段,提热段时间按(1~2)min/mm×夹条宽度mm计算,提热段结束时复合坯的温度为1250℃以上,然后对复合坯进行轧制。
一种轧制钛-钢复合板的制备方法,具体包括如下步骤:
1)选取基材和钛板作为组坯用原料;
2)对基材和钛板的待接触表面分别进行加工,通过激光扫描的方式对基材和钛板的表面进行清洗处理,去除待接触表面的锈层和氧化层;
3)对处理后的基材和钛板表面进行吹扫;然后将基材一在下、钛板一在上居中叠放在一起,在钛板一的上表面喷涂隔离剂,静置干燥;同样,将基材二在下、钛板二在上居中叠放在一起,在钛板二的上表面喷涂隔离剂,静置干燥;
4)将经步骤3)处理后的2组原料对正叠放在一起进行组坯,2块钛板居于复合坯的正中部位;最后将基材一与基材二的四周缝隙用与基材一、基材二相同成分的长方形夹条进行填充;
5)将组坯后的复合坯进行真空电子束密封焊接;
6)将密封焊接处理后的复合坯在加热段加热至920℃以上,经过保温段保温后,在提热段将温度提高至1250℃以上,然后对复合坯进行轧制;
7)轧制后的复合板进行切边、分板、表面修磨后,即得到具有目标厚度的钛钢复合板。
所述基材一、基材二的材质相同,且为低碳钢、低合金钢或不锈钢,来料状态为连铸坯、中间坯或板材。
所述步骤2)中,通过激光扫描进行清洗处理时,激光功率为30~50W。
激光清洗工艺是一种自动、稳定、高效的表面处理方法,用该方法对复合坯的表面进行处理,可以有效利用激光轰击的作用去除氧化物、油污等,使新鲜金属裸露,提高表面处理的效率和稳定性。
本发明所述复合坯采用添加金属夹条的方式对钛板的周边进行密封,与凹槽法、边框法或埋弧焊接法等封边方法相比,极大的缩短了坯料的加工周期,提高了成材率,降低复合板的经济成本。
由于钛在高于920℃时会发生β相转变,C的扩散速率会极剧增加,严重降低复合性能,因此本发明采用“分段加热法”对钛-钢复合板的复合坯进行加热。加热过程分为加热段、保温段和提热段,在提热段,上、下基材坯料的温度得到了进一步的提升,但心部的钛板仍处于900℃左右温度,不仅可以有效提高单道次压下率,还可有效防止复合坯在轧制过程中的翘曲问题,保证钛、钢界面之间的复合质量。
以下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。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中,复合坯基材的信息如表1所示。
表1
编号 钢种 C(wt%) 来源 表面清洗时激光功率(W)
实施例1 Q345B 0.22 连铸坯 50
实施例2 Q345E 0.18 板材 35
实施例3 Q345D 0.16 板材 40
实施例4 S355JR 0.15 连铸坯 50
本实施例中,复合坯复材的信息如表2所示。
表2
编号 钢种 来源 表面清洗时的激光功率(W)
实施例1 TA1 板材 45
实施例2 TA2 板材 45
实施例3 TA2 板材 50
实施例4 TC4 板材 50
本实施例中,复合坯的加热制度及开轧温度如表3所示。
表3
本实施例中,钛钢复合板的力学性能检验结果如表4所示。
表4
Figure BDA0002222535420000061
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种轧制钛-钢复合板的制备方法,所述轧制钛-钢复合板的复合坯由自上至下依次居中叠放的基材一、钛板一、钛板二及基材二组成,钛板一和钛板二之间涂有隔离剂;基材一和基材二的周边超出钛板一、钛板二之外,基材一和基材二之间的周边缝隙用与基材相同材料的夹条填充;复合坯采用真空电子束密封焊接;其特征在于,基材一、钛板一、钛板二及基材二在组坯前分别采用激光扫描的方式进行清洗;封焊后的复合坯采用分段加热法加热,即:复合坯在加热段加热至920℃以上后进入保温段,保温段的总保温时间按照(0.5~2)min/mm×复合坯总厚度mm计算;保温段之后为提热段,提热段时间按(1~2)min/mm×夹条宽度mm计算,提热段结束时复合坯的温度为1250℃以上,然后对复合坯进行轧制。
2.根据权利要求1所述的一种轧制钛-钢复合板的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
1)选取基材和钛板作为组坯用原料;
2)对基材和钛板的待接触表面分别进行加工,通过激光扫描的方式对基材和钛板的表面进行清洗处理,去除待接触表面的锈层和氧化层;
3)对处理后的基材和钛板表面进行吹扫;然后将基材一在下、钛板一在上居中叠放在一起,在钛板一的上表面喷涂隔离剂,静置干燥;同样,将基材二在下、钛板二在上居中叠放在一起,在钛板二的上表面喷涂隔离剂,静置干燥;
4)将经步骤3)处理后的2组原料对正叠放在一起进行组坯,2块钛板居于复合坯的正中部位;最后将基材一与基材二的四周缝隙用与基材一、基材二相同成分的长方形夹条进行填充;
5)将组坯后的复合坯进行真空电子束密封焊接;
6)将密封焊接处理后的复合坯在加热段加热至920℃以上,经过保温段保温后,在提热段将温度提高至1250℃以上,然后对复合坯进行轧制;
7)轧制后的复合板进行切边、分板、表面修磨后,即得到具有目标厚度的钛钢复合板。
3.根据权利要求1或2所述的一种轧制钛-钢复合板的制备方法,其特征在于,所述基材一、基材二的材质相同,且为低碳钢、低合金钢或不锈钢,来料状态为连铸坯、中间坯或板材。
4.根据权利要求2所述的一种轧制钛-钢复合板的制备方法,其特征在于,所述步骤2)中,通过激光扫描进行清洗处理时,激光功率为30~50W。
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