CN1284413A

CN1284413A - 一种双金属复合带制造方法

Info

Publication number: CN1284413A
Application number: CN 00110630
Authority: CN
Inventors: 于九明
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2001-02-21
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: CN1126616C

Abstract

一种双金属复合带制造方法,包含表面预处理,轧制复合、复合带热处理等步骤。该方法在表面预处理后还增加了表面初吸附,向清洁金属表面喷吹氮气,使金属表面形成氮气吸附膜,该方法的轧制复合采用的是快速电加热,不等温轧制复合。此种方法具有工艺简单,操作方便,成本显著降低,提高复合强度,有利界面结合,改善复合板再加工成型性能等优点。

Description

一种双金属复合带制造方法

本发明属于金属加工领域，特别涉及一种双金属复合带材的制造方法。

早在20世纪50年代，美国金属与控制公司发明了表面预处理(脱脂刷磨)、轧制复合、扩散退火三步式固相复合技术。这一技术的成功推动了双金属复合技术的发展。但是，经表面处理的清洁金属表面在空气中短时停留便很快生成再生氧化膜或吸附膜，增加了异种金属界面结合难度，往往需要超过50％以上的一次大变形才能实现界面初结合。一次大变形复合，不仅对复合轧机强度、刚度以及电机能力提出较高的要求，同时对于象钢和铝这样物理力学性能，特别是熔点相差悬殊的金属，采用大变形轧制复合会使金属严重加工硬化。由于铝的熔点(660℃)低于钢的再结晶退火温度(710℃左右)，所以钢基体加工硬化很难通过退火处理消除，这将影响复合板再加工成形性能。80年代以来，围绕降低轧机负荷，改善复合板成形性能，日本、前苏联、美国等先后申报多项专利，分别采用予镀保护层或真空轧制等方法，其目的是保护清刷后的金属表面免除或减少二次氧化污染，以降低轧制复合变形，提高复合板再加工性能。但上述的一些方法工艺复杂，增加成本，不适于生产普通使用的成本低，性能优的双金属复合带，至今无法在生产中推广应用。

本发明的目的在于提供一种显著降低轧制复合总变形量，提高复合板性能，易于实施工业生产的双金属复合带制造方法及设备。

本发明的方法包括表面预处理，表面初吸附、快速电加热、不等温轧制复合和复合带热处理等工艺步骤。

下面结合附图和实施例详细叙述本发明的内容。

图1为本发明的流程及设备组成示意图，

图2为打磨与初吸附处理器的结构示意图，

图3为感应快速加热示意图，

图4为高频快速加热示意图，

图5为直流快速加热示意图。

图中：1开卷机、2矫平机、3剪焊平台、4活套装置、5脱脂机组、6五辊胀紧对中装置，7烘干机、8砂带打磨机组、9复合轧机、10上下开卷机、11夹道辊，12上、下剪焊平台，13刷光机组，14对中装置，15快速加热装置，16夹送分剪机，17卷曲机。

本发明生产线采用连续(或半连续)工作方式，其工艺流程和主要设备组成如图1所示。

一种金属带a为基体，经开卷机1、矫平机2、剪焊平台3、活套装置4、脱脂机组5、五辊胀紧对中装置6，烘干机7、砂带打磨机组8送入复合轧机9，另一种金属带b₁、b₂为上、下复层，分别经上、下开卷机10、夹道辊11、上、下剪焊平台12，刷光机组13，对中装置14，快速加热装置15后，送入复合轧机9。两种金属带同时送入四辊轧机进行所谓的“不等温轧制复合”使一种金属包覆在另一种金属表面上，获得界面结合良好的双金属复合带d。复合带经夹送分剪机16、卷取机17卷取成卷送到有保护气氛的罩式退火炉进入扩散退火处理。经热处理后的复合带具有较高的界面结合强度和良好再加工性能。

本发明的特点是采用了“表面初吸附，不等温轧制复合”技术。表面初吸附氮处理是在清除金属表面氧化膜的同时，向清洁金属表面喷吹氮气，喷吹压力一般为0.5～5Mpa。使金属表面吸附一层氮气，这种氮气吸附膜不易被空气中的氧置换，因此可以保护磨刷后的清洁金属表面不被二次氧化和污染。此项技术较预镀保护膜或真空轧制等技术工艺简单，操作方便，成本显著降低，同时复合界面残留的少量氮又有阻止界面金属间化合物生成的有益作用，有利于提高复合强度。

不等温轧制就是把要复合的两种金属分别加热到不同温度后送进轧机实现轧制复合，其目的：一是通过加热降低金属变形抗力，从而降低轧机负荷；二是不等温轧制促进两种金属的差别变形即使复层金属大变形而控制基体金属较小变形，有利于改善复合板的再加工成形性能。另外两种金属由于差别变形而引起界面相对滑动可破坏表层微氧化膜，同时产生摩擦热，有利于界面结合。

采用表面初吸附和快速加热方法可使异种金属在10％～40％的变形程度下实现界面良好结合，改善复合质量，同时较低的金属变形抗力和较小的轧制复合变形程度可以提高产品的复合精度，同时也降低设备负荷。

保证此项技术实施的关键设备是表面初吸附处理器和快速加热装置。初吸附处理器如图2所示，是近靠磨刷机装设的活性氮气喷咀，使磨刷的金属带清洁高能表面及时吸附一层氮气，以保护金属表面不被二次污染。

快速加热装置主要采用电加热方法，利用电能和变形能的共同作用促进两种金属界面结合。快速加热有三种方法可供选择，如图3～5所示：一种采用感应加热方式。在轧机入口处装设感应线圈，金属带经过感应线圈后均匀快速加热到要求温度。可以通过计算机控制感应电源输出功率随金属带规格、速度的改变而变化，以保证要求的恒定温度；第二种是通过滑块或导辊把高频电流直接导入金属带，使电流由B₁、B₂点经轧辊入口c点流到A点，主要是利用高频电流的“集肤效应”和“邻近效应”快速加热即将进入变形区(c点)的金属。第三种是把低电压、大电流直接导入金属带，使电流通过带材由B₁点流过C点到B₂点，在轧制变形区入口C点处由于电阻大而将进入变形区的金属快速加热到较高温度。以上几种快速加热方法都是利用电能在接近或近靠轧制变形区入口处瞬间加热金属到要求的温度，可以避免清洁金属表面二次氧化和污染。

实施例1：铝、钢、铝三层复合带生产。生产工艺流程如前所述，依对产品性能要求不同，金属复合表面分别进行表面预处理和初吸附处理。轧制复合变形为10％～40％，采用感应加热或直流直接加热(第一和第三种方式)，铝带加热温度为260～600℃，钢带温度150～350℃，轧制速度0.2～0.5米/秒，带材的张应力为0.1～0.56s。复合带在有保护气氛的罩式退火炉中退火处理，热处理制度：升温速度10～30℃/分，退火温度280～600℃，退火时间0.5～8小时。

实施例2：钢与不锈钢两层复合带生产：生产流程如前所述。轧制复合带宽度为300～500mm。带材复合表面分别进行表面预处理和初吸附处理，带材的张应力为0.1～0.66s，变形程度25％～40％，采用高频直接加热(第二种方式)，电流频率440khz，功率200～400kw，变形区入口处加热温度600～900℃，轧制速度0.2～0.5米/秒。复合带在氢气保护的罩式退火炉中退火处理，加热温度700～900℃，保温时间1～8小时。

Claims

1、一种包含表面预处理，轧制复合、复合带热处理工艺步骤在内的双金属复合带制造方法，其特征在于该方法还包括含有表面初吸附、快速电加热，其轧制复合过程为不等温轧制复合。

2、根据权利要求1所述的双金属复合带制造方法，其特征在于所说的表面初吸附是在清除金属表面氧化膜的同时向清洁金属表面喷吹氮气，喷吹压力一般为0.5～5Mpa。

3、根据权利要求1或2所述的双金属复合带制造方法，其特征在于所说的不等温轧制复合就是把要复合的两种金属分别加热到不同温度后送进轧机实现复合轧制。

4、根据权利要求3所述的双金属复合带制造方法，其特征在于所说的不等温轧制复合，在加热两种金属带时采用电热装置快速加热的方法：

a.采用感应加热方式，在轧机入口处装设感应线圈，使金属带经过感应线圈后快速加热，

b.通过滑块或导辊把高频电流直接导入金属带，利用高频电流的“集肤效应”和“邻近效应”快速加热即将进入变形区的金属。

c.采用直流加热方式，将低电压、大电流直接导入金属带，使电流通过带材，在轧制变形区入口处由于电阻增大而将进入变形区的金属快速加热。

5、根据权利要求1所述的双金属复合带制造方法，其特征在于所说的复合带热处理是将复合带送到有保护气氛的罩式退火炉中进行扩散退火处理。

6、根据权利要求1所述的双金属复合带制造方法，其特征在于当生产铝、钢、铝三层复合带时，其工艺参数为：带材张应力0.1～0.56s，轧制复合变形为10％～40％；采用感应加热或直流直接加热方式，铝带加热温度为260～600℃，钢带温度150～350℃，轧制速度0.2～0.5米/秒；复合带在有保护气氛的罩式退火炉中退火处理，其热处理制度为：升温速度10～30℃/分，退火温度280～600℃，退火时间0.5～8小时。

7、根据权利要求1所述的双金属复合带制造方法，其特征在于当生产钢与不锈钢两层复合带时，其工艺参数为：带材施加张应力0.1～0.66s，轧制复合变形程度25％～40％；复合带宽度300～500mm，采用高频直接加热方式，电流频率30～440khz，功率200～400kw，变形区入口处加热温度600～900℃；轧制速度0.2～0.5米/秒；复合带在氢气保护的罩式退火炉中退火处理，加热温度700～900℃，保温时间1～8小时。