專利名稱：一種包覆材料的熱軋復(fù)合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種金屬包覆材料的制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
軋制的包覆板、棒、管材已經(jīng)大量應(yīng)用于化工、冶金、石油、軍事甚至民用建筑裝飾行業(yè)。包覆材料的制造方法也有很多，常用的復(fù)合方法大體上分兩大類，一類是直接復(fù)合技術(shù)，有熱軋復(fù)合、冷軋擴(kuò)散復(fù)合、液—固相軋制復(fù)合、爆炸復(fù)合、釬焊、堆焊、擴(kuò)散焊、澆鑄復(fù)合等；另一類是用預(yù)復(fù)合的坯料進(jìn)行軋制的技術(shù)，如爆炸焊、釬焊、堆焊、擴(kuò)散焊、澆鑄復(fù)合出坯料再進(jìn)行熱軋的方法；也有用粉末燒結(jié)預(yù)復(fù)合后，再冷軋擴(kuò)散復(fù)合等。其他復(fù)合方法還有鍍層方法、涂層方法和襯套方法等，鍍層主要用于鍍膜，有化學(xué)鍍、離子鍍、蒸鍍、熱鍍、滾鍍和電鍍幾種；涂層方法有等離子、氧乙炔、電弧、爆炸噴涂、冷噴涂和釬涂等；襯套方法較為簡(jiǎn)單，但金屬層間沒(méi)有結(jié)合力，主要用于要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合，如建筑裝修用的外套復(fù)合管、低壓化工容器襯里和部分低溫流體管線，其基本技術(shù)手段有機(jī)械擠壓、液壓脹配、爆炸脹配(包括液電、電磁成型)、熱配合等。
盡管復(fù)合金屬的方法有很多種，但熱軋復(fù)合仍是其主要生產(chǎn)手段之一，熱軋復(fù)合具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)量大的特點(diǎn)，尤其是對(duì)于規(guī)格、定型的批量產(chǎn)品熱軋復(fù)合有很大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。目前的熱軋復(fù)合方法，主要采用的是美國(guó)工藝，即將覆板鍍鎳，組裝在基層板上，然后將這樣的組合對(duì)扣在一起，封焊兩塊基板的四周，然后抽空、熱軋。這樣的復(fù)合板需要較大的壓下量才能達(dá)到冶金結(jié)合，一般下壓量要在50％以上。改進(jìn)的方法如USP4,831,708將鍍層改為化學(xué)鍍層，如鍍鎳磷合金層，由于鎳磷合金在軋制溫度下已經(jīng)熔化，又稱為液態(tài)界面軋制復(fù)合。其他的方法還有在覆層上爆炸焊接薄層基板金屬，然后與基材組合軋制復(fù)合的方法(日本專利57134287)；在復(fù)合層與基材間加入增強(qiáng)金屬網(wǎng)的軋制方法(日本專利61235085)；以及用釬焊方法軋釬復(fù)合的中國(guó)專利98117314。以上改進(jìn)的方法都能使軋制下壓量有所下降。但是都存在著一定的局限性，如采用化學(xué)鍍方法鍍層，化學(xué)鍍液會(huì)污染環(huán)境，同時(shí)鍍層太薄，一旦加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，合金元素發(fā)生擴(kuò)散，熔化的界面就不在存在，也達(dá)不到液態(tài)界面軋制復(fù)合的效果。如在覆層表面進(jìn)行爆炸焊接、噴涂基材金屬，都會(huì)大幅度的增加復(fù)合成本。而使用增強(qiáng)金屬網(wǎng)可以有效的改善下壓量，但必須對(duì)金屬網(wǎng)材進(jìn)行合理的選擇，同時(shí)網(wǎng)材會(huì)改變復(fù)合層厚的均勻性。專利ZL98117314所提出的軋釬復(fù)合方法需要在保護(hù)氣氛中加熱，并在保護(hù)氣氛下軋制，這對(duì)設(shè)備要求很高，而且技術(shù)難度較大，無(wú)疑會(huì)增加復(fù)合成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)簡(jiǎn)單、無(wú)污染、均勻覆層的降低下壓量，并能在軋制復(fù)合板、復(fù)合管、復(fù)合異型材上通用的金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，在覆層金屬與基層金屬之間填充金屬粉末過(guò)渡層，封焊，加熱到開軋溫度，然后在連軋機(jī)組上熱軋成金屬?gòu)?fù)合材料。該方法原理如下其一是，由于開軋溫度就是粉末的燒結(jié)溫度，在對(duì)填充粉末的覆層與基層進(jìn)行加熱時(shí)，粉末自身、粉末與覆層、粉末與基層會(huì)發(fā)生燒結(jié)，形成點(diǎn)狀結(jié)合。盡管燒結(jié)結(jié)合不完全，但燒結(jié)所產(chǎn)生的不結(jié)合區(qū)是粉末粒度大小的微小點(diǎn)，不是大片的不結(jié)合區(qū)，所以在以后的連軋中不用進(jìn)行大下壓量的軋合，而只需要正常的下壓量即可軋合。其二是，盡管在軋制過(guò)程中，復(fù)合坯整體下壓量在50％以下，但每個(gè)與基覆層接觸的粉末會(huì)都有局部位置變形量超過(guò)50％。其三是，在軋合過(guò)程中粉末層的變形量大，會(huì)對(duì)基覆板表面形成摩擦、搓剪作用，有利于破壞基覆板表面氧化膜，形成擴(kuò)散焊接條件。其四是，在加熱過(guò)程中，由于粉末材料的表面積要遠(yuǎn)大于基覆層表面積，對(duì)于軋合不利的水分、氧氣會(huì)被粉末吸附，基覆層表面的氧化層較薄，有利于軋合。其五是，如果在粉末中添加部分在開軋溫度下熔化的粉末，粉末自身、粉末與覆層、粉末與基層會(huì)發(fā)生液相燒結(jié)，燒結(jié)結(jié)合程度更好，軋合變得更為容易。其六是，如果在粉末中添加部分在開軋溫度下釋氫的粉末，粉末自身、粉末、基覆層表面的氧化層會(huì)被還原，有利于燒結(jié)和軋合。其七是，如果在粉末中添加部分在開軋溫度下吸氣粉末，便于吸收對(duì)軋合不利的氧，有利于燒結(jié)和軋合。其八是，由于該方法是先在復(fù)合坯上解決復(fù)合問(wèn)題，所以可以用于熱軋復(fù)合管、拔熱軋復(fù)合管，以及各種復(fù)合異型材。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的具體步驟是首先，是復(fù)合坯的準(zhǔn)備，將基覆層的復(fù)合表面打磨干凈、除油后，在完全封焊基覆層之前，在基覆層之間填入1mm直徑以下的金屬粉。填入的金屬粉可以是混合粉末或合金粉末，要保證粉末的燒結(jié)溫度在開軋溫度相當(dāng)；如果粉末中存在液相，應(yīng)保證粉末主要部分的熔點(diǎn)在開軋溫度以上，即50％體積比以上的粉末在開軋溫度下不會(huì)發(fā)生熔化，以免在軋合過(guò)程中從復(fù)合板坯中噴出金屬液體，造成危險(xiǎn)。
在按上述要求裝入粉末后，進(jìn)行封焊、抽空、密封，或者是封焊、抽空、充入惰性氣體或還原氣體、密封，就準(zhǔn)備好了復(fù)合坯。
在復(fù)合坯準(zhǔn)備好后，就可以在連軋機(jī)組上對(duì)之進(jìn)行正常的熱軋，熱軋下壓量在20％左右即可，最終，可軋制成復(fù)合板。
基于上述原理和操作過(guò)程，該方法在制出管坯、異型材坯料厚也可以用于熱軋復(fù)合管、拔熱軋復(fù)合管，以及各種復(fù)合異型材。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1)軋合的下壓量?。?)在連軋機(jī)組上軋制復(fù)合板時(shí)，無(wú)需改變熱軋工藝，對(duì)設(shè)備和技術(shù)要求較低；3)對(duì)板坯的處理簡(jiǎn)單，無(wú)污染，容易實(shí)現(xiàn)；4)由于界面的氧化物、雜質(zhì)等存在于一定厚度的粉末層中，而不象原來(lái)的軋制復(fù)合集中在界面線上，復(fù)合強(qiáng)度較高；5)軋制后的復(fù)合層厚度均勻；6)可用于生產(chǎn)單面復(fù)合板，也可用于生產(chǎn)雙面復(fù)合板；7)該方法還可以用于熱軋復(fù)合管、拔熱軋復(fù)合管，以及各種復(fù)合異型材。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的單面復(fù)合板坯結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的雙面復(fù)合板坯結(jié)構(gòu)圖。
其中，1.基層，2.覆層，3.粉末層，4.封焊焊縫。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
按圖1預(yù)制復(fù)合板坯。覆板為10mm的不銹鋼板，基板為120mm厚的Q235B鋼板，寬度均為240mm，在基覆板間放入2mm厚的粒度為-0.5mm的不銹鋼粉末。用氬弧焊使用不銹鋼焊絲焊接密封復(fù)合板坯，在焊縫處留抽氣嘴。抽空粉末層，然后掐死抽氣嘴，焊接密封。將復(fù)合板坯在300mm連軋機(jī)組上軋制，開軋溫度1000～1200℃，軋制成2.7mm帶鋼，不銹鋼層的厚度為0.21～0.23mm。
實(shí)施例2按圖2預(yù)制復(fù)合板坯。覆板為10mm的不銹鋼板，基板為120mm厚的Q235B鋼板，寬度均為240mm，在基覆板間放入2mm厚的粒度為-1mm的鋼粉。用氬弧焊使用不銹鋼焊絲焊接密封復(fù)合板坯，在焊縫處留抽氣嘴。抽空粉末層，然后充入含5％氫的氬氣，掐死抽氣嘴，焊接密封。將復(fù)合板坯在300mm連軋機(jī)組上軋制，開軋溫度1000～1200℃，軋制成2.7mm帶鋼，不銹鋼層的厚度為0.18～0.19mm。
實(shí)施例3按圖1預(yù)制復(fù)合板坯。覆板為12mm的不銹鋼板，基板為120mm厚的Q235B鋼板，寬度均為240mm，在基覆板間放入2mm厚的粒度為-0.5mm的鋼粉，并混入1％的鋁粉。用氬弧焊使用不銹鋼焊絲焊接密封復(fù)合板坯，在焊縫處留抽氣嘴。抽空粉末層，然后掐死抽氣嘴，焊接密封。將復(fù)合板坯在300mm連軋機(jī)組上軋制，開軋溫度1000～1200℃，軋制成2.7mm帶鋼，不銹鋼層的厚度為0.18～0.19mm。
權(quán)利要求
1.一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法，其特征在于，在覆層金屬與基層金屬之間填充金屬粉末層，然后，封焊密封，熱連軋、拔成金屬?gòu)?fù)合材料，填入的金屬粉是1mm直徑以下的金屬粉，金屬粉的燒結(jié)溫度與軋制溫度相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法，其特征在于，填入的金屬粉是混合粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法，其特征在于，填入的金屬粉是合金粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法，其特征在于，填入的金屬粉主要部分的熔點(diǎn)在開軋溫度以上，即50％體積比以上的粉末在開軋溫度下不會(huì)發(fā)生熔化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法，其特征在于，填入的金屬粉是釋氫型粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法，其特征在于，填入的金屬粉是吸氣型粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法，其特征在于，填入的金屬粉是釋氫型粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法，其特征在于，填入的金屬粉是吸氣型粉末。
全文摘要
一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合方法屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種金屬包覆材料的熱軋復(fù)合技術(shù)。其特征是在覆層金屬與基層金屬之間填充金屬粉末層，然后封焊、熱軋成金屬?gòu)?fù)合材料。該熱軋復(fù)合方法，軋合下壓量小，在連軋機(jī)組上軋制復(fù)合板時(shí)，無(wú)需改變熱軋工藝，對(duì)設(shè)備和技術(shù)要求較低；軋制后的復(fù)合層厚度均勻；可用于生產(chǎn)單面復(fù)合板和雙面復(fù)合板，也可用于生產(chǎn)復(fù)合管材和異型材。
文檔編號(hào)B23K20/04GK1590002SQ20031012088
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者李曉杰 申請(qǐng)人:李曉杰