專利名稱：一種雙金屬復(fù)合帶制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬加工領(lǐng)域，特別涉及一種雙金屬復(fù)合帶材的制造方法。
早在20世紀(jì)50年代，美國金屬與控制公司發(fā)明了表面預(yù)處理(脫脂刷磨)、軋制復(fù)合、擴(kuò)散退火三步式固相復(fù)合技術(shù)。這一技術(shù)的成功推動(dòng)了雙金屬復(fù)合技術(shù)的發(fā)展。但是，經(jīng)表面處理的清潔金屬表面在空氣中短時(shí)停留便很快生成再生氧化膜或吸附膜，增加了異種金屬界面結(jié)合難度，往往需要超過50％以上的一次大變形才能實(shí)現(xiàn)界面初結(jié)合。一次大變形復(fù)合，不僅對(duì)復(fù)合軋機(jī)強(qiáng)度、剛度以及電機(jī)能力提出較高的要求，同時(shí)對(duì)于象鋼和鋁這樣物理力學(xué)性能，特別是熔點(diǎn)相差懸殊的金屬，采用大變形軋制復(fù)合會(huì)使金屬嚴(yán)重加工硬化。由于鋁的熔點(diǎn)(660℃)低于鋼的再結(jié)晶退火溫度(710℃左右)，所以鋼基體加工硬化很難通過退火處理消除，這將影響復(fù)合板再加工成形性能。80年代以來，圍繞降低軋機(jī)負(fù)荷，改善復(fù)合板成形性能，日本、前蘇聯(lián)、美國等先后申報(bào)多項(xiàng)專利，分別采用予鍍保護(hù)層或真空軋制等方法，其目的是保護(hù)清刷后的金屬表面免除或減少二次氧化污染，以降低軋制復(fù)合變形，提高復(fù)合板再加工性能。但上述的一些方法工藝復(fù)雜，增加成本，不適于生產(chǎn)普通使用的成本低，性能優(yōu)的雙金屬復(fù)合帶，至今無法在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于提供一種顯著降低軋制復(fù)合總變形量，提高復(fù)合板性能，易于實(shí)施工業(yè)生產(chǎn)的雙金屬復(fù)合帶制造方法及設(shè)備。
本發(fā)明的方法包括表面預(yù)處理，表面初吸附、快速電加熱、不等溫軋制復(fù)合和復(fù)合帶熱處理等工藝步驟。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)敘述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1為本發(fā)明的流程及設(shè)備組成示意圖，圖2為打磨與初吸附處理器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為感應(yīng)快速加熱示意圖，圖4為高頻快速加熱示意圖，圖5為直流快速加熱示意圖。
圖中1開卷機(jī)、2矯平機(jī)、3剪焊平臺(tái)、4活套裝置、5脫脂機(jī)組、6五輥脹緊對(duì)中裝置，7烘干機(jī)、8砂帶打磨機(jī)組、9復(fù)合軋機(jī)、10上下開卷機(jī)、11夾道輥，12上、下剪焊平臺(tái)，13刷光機(jī)組，14對(duì)中裝置，15快速加熱裝置，16夾送分剪機(jī)，17卷曲機(jī)。
本發(fā)明生產(chǎn)線采用連續(xù)(或半連續(xù))工作方式，其工藝流程和主要設(shè)備組成如圖1所示。
一種金屬帶a為基體，經(jīng)開卷機(jī)1、矯平機(jī)2、剪焊平臺(tái)3、活套裝置4、脫脂機(jī)組5、五輥脹緊對(duì)中裝置6，烘干機(jī)7、砂帶打磨機(jī)組8送入復(fù)合軋機(jī)9，另一種金屬帶b1、b2為上、下復(fù)層，分別經(jīng)上、下開卷機(jī)10、夾道輥11、上、下剪焊平臺(tái)12，刷光機(jī)組13，對(duì)中裝置14，快速加熱裝置15后，送入復(fù)合軋機(jī)9。兩種金屬帶同時(shí)送入四輥軋機(jī)進(jìn)行所謂的“不等溫軋制復(fù)合”使一種金屬包覆在另一種金屬表面上，獲得界面結(jié)合良好的雙金屬復(fù)合帶d。復(fù)合帶經(jīng)夾送分剪機(jī)16、卷取機(jī)17卷取成卷送到有保護(hù)氣氛的罩式退火爐進(jìn)入擴(kuò)散退火處理。經(jīng)熱處理后的復(fù)合帶具有較高的界面結(jié)合強(qiáng)度和良好再加工性能。
本發(fā)明的特點(diǎn)是采用了“表面初吸附，不等溫軋制復(fù)合”技術(shù)。表面初吸附氮處理是在清除金屬表面氧化膜的同時(shí)，向清潔金屬表面噴吹氮?dú)猓瑖姶祲毫σ话銥?.5～5Mpa。使金屬表面吸附一層氮?dú)猓@種氮?dú)馕侥げ灰妆豢諝庵械难踔脫Q，因此可以保護(hù)磨刷后的清潔金屬表面不被二次氧化和污染。此項(xiàng)技術(shù)較預(yù)鍍保護(hù)膜或真空軋制等技術(shù)工藝簡單，操作方便，成本顯著降低，同時(shí)復(fù)合界面殘留的少量氮又有阻止界面金屬間化合物生成的有益作用，有利于提高復(fù)合強(qiáng)度。
不等溫軋制就是把要復(fù)合的兩種金屬分別加熱到不同溫度后送進(jìn)軋機(jī)實(shí)現(xiàn)軋制復(fù)合，其目的一是通過加熱降低金屬變形抗力，從而降低軋機(jī)負(fù)荷；二是不等溫軋制促進(jìn)兩種金屬的差別變形即使復(fù)層金屬大變形而控制基體金屬較小變形，有利于改善復(fù)合板的再加工成形性能。另外兩種金屬由于差別變形而引起界面相對(duì)滑動(dòng)可破壞表層微氧化膜，同時(shí)產(chǎn)生摩擦熱，有利于界面結(jié)合。
采用表面初吸附和快速加熱方法可使異種金屬在10％～40％的變形程度下實(shí)現(xiàn)界面良好結(jié)合，改善復(fù)合質(zhì)量，同時(shí)較低的金屬變形抗力和較小的軋制復(fù)合變形程度可以提高產(chǎn)品的復(fù)合精度，同時(shí)也降低設(shè)備負(fù)荷。
保證此項(xiàng)技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵設(shè)備是表面初吸附處理器和快速加熱裝置。初吸附處理器如圖2所示，是近靠磨刷機(jī)裝設(shè)的活性氮?dú)鈬娋祝鼓ニ⒌慕饘賻鍧嵏吣鼙砻婕皶r(shí)吸附一層氮?dú)?，以保護(hù)金屬表面不被二次污染。
快速加熱裝置主要采用電加熱方法，利用電能和變形能的共同作用促進(jìn)兩種金屬界面結(jié)合?？焖偌訜嵊腥N方法可供選擇，如圖3～5所示一種采用感應(yīng)加熱方式。在軋機(jī)入口處裝設(shè)感應(yīng)線圈，金屬帶經(jīng)過感應(yīng)線圈后均勻快速加熱到要求溫度?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)控制感應(yīng)電源輸出功率隨金屬帶規(guī)格、速度的改變而變化，以保證要求的恒定溫度；第二種是通過滑塊或?qū)л伆迅哳l電流直接導(dǎo)入金屬帶，使電流由B1、B2點(diǎn)經(jīng)軋輥入口c點(diǎn)流到A點(diǎn)，主要是利用高頻電流的“集膚效應(yīng)”和“鄰近效應(yīng)”快速加熱即將進(jìn)入變形區(qū)(c點(diǎn))的金屬。第三種是把低電壓、大電流直接導(dǎo)入金屬帶，使電流通過帶材由B1點(diǎn)流過C點(diǎn)到B2點(diǎn)，在軋制變形區(qū)入口C點(diǎn)處由于電阻大而將進(jìn)入變形區(qū)的金屬快速加熱到較高溫度。以上幾種快速加熱方法都是利用電能在接近或近靠軋制變形區(qū)入口處瞬間加熱金屬到要求的溫度，可以避免清潔金屬表面二次氧化和污染。
實(shí)施例1鋁、鋼、鋁三層復(fù)合帶生產(chǎn)。生產(chǎn)工藝流程如前所述，依對(duì)產(chǎn)品性能要求不同，金屬復(fù)合表面分別進(jìn)行表面預(yù)處理和初吸附處理。軋制復(fù)合變形為10％～40％，采用感應(yīng)加熱或直流直接加熱(第一和第三種方式)，鋁帶加熱溫度為260～600℃，鋼帶溫度150～350℃，軋制速度0.2～0.5米/秒，帶材的張應(yīng)力為0.1～0.56s。復(fù)合帶在有保護(hù)氣氛的罩式退火爐中退火處理，熱處理制度升溫速度10～30℃/分，退火溫度280～600℃，退火時(shí)間0.5～8小時(shí)。
實(shí)施例2鋼與不銹鋼兩層復(fù)合帶生產(chǎn)生產(chǎn)流程如前所述。軋制復(fù)合帶寬度為300～500mm。帶材復(fù)合表面分別進(jìn)行表面預(yù)處理和初吸附處理，帶材的張應(yīng)力為0.1～0.66s，變形程度25％～40％，采用高頻直接加熱(第二種方式)，電流頻率440khz，功率200～400kw，變形區(qū)入口處加熱溫度600～900℃，軋制速度0.2～0.5米/秒。復(fù)合帶在氫氣保護(hù)的罩式退火爐中退火處理，加熱溫度700～900℃，保溫時(shí)間1～8小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種包含表面預(yù)處理，軋制復(fù)合、復(fù)合帶熱處理工藝步驟在內(nèi)的雙金屬復(fù)合帶制造方法，其特征在于該方法還包括含有表面初吸附、快速電加熱，其軋制復(fù)合過程為不等溫軋制復(fù)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙金屬復(fù)合帶制造方法，其特征在于所說的表面初吸附是在清除金屬表面氧化膜的同時(shí)向清潔金屬表面噴吹氮?dú)?，噴吹壓力一般?.5～5Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙金屬復(fù)合帶制造方法，其特征在于所說的不等溫軋制復(fù)合就是把要復(fù)合的兩種金屬分別加熱到不同溫度后送進(jìn)軋機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)合軋制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙金屬復(fù)合帶制造方法，其特征在于所說的不等溫軋制復(fù)合，在加熱兩種金屬帶時(shí)采用電熱裝置快速加熱的方法a.采用感應(yīng)加熱方式，在軋機(jī)入口處裝設(shè)感應(yīng)線圈，使金屬帶經(jīng)過感應(yīng)線圈后快速加熱，b.通過滑塊或?qū)л伆迅哳l電流直接導(dǎo)入金屬帶，利用高頻電流的“集膚效應(yīng)”和“鄰近效應(yīng)”快速加熱即將進(jìn)入變形區(qū)的金屬。c.采用直流加熱方式，將低電壓、大電流直接導(dǎo)入金屬帶，使電流通過帶材，在軋制變形區(qū)入口處由于電阻增大而將進(jìn)入變形區(qū)的金屬快速加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙金屬復(fù)合帶制造方法，其特征在于所說的復(fù)合帶熱處理是將復(fù)合帶送到有保護(hù)氣氛的罩式退火爐中進(jìn)行擴(kuò)散退火處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙金屬復(fù)合帶制造方法，其特征在于當(dāng)生產(chǎn)鋁、鋼、鋁三層復(fù)合帶時(shí)，其工藝參數(shù)為帶材張應(yīng)力0.1～0.56s，軋制復(fù)合變形為10％～40％；采用感應(yīng)加熱或直流直接加熱方式，鋁帶加熱溫度為260～600℃，鋼帶溫度150～350℃，軋制速度0.2～0.5米/秒；復(fù)合帶在有保護(hù)氣氛的罩式退火爐中退火處理，其熱處理制度為升溫速度10～30℃/分，退火溫度280～600℃，退火時(shí)間0.5～8小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙金屬復(fù)合帶制造方法，其特征在于當(dāng)生產(chǎn)鋼與不銹鋼兩層復(fù)合帶時(shí)，其工藝參數(shù)為帶材施加張應(yīng)力0.1～0.66s，軋制復(fù)合變形程度25％～40％；復(fù)合帶寬度300～500mm，采用高頻直接加熱方式，電流頻率30～440khz，功率200～400kw，變形區(qū)入口處加熱溫度600～900℃；軋制速度0.2～0.5米/秒；復(fù)合帶在氫氣保護(hù)的罩式退火爐中退火處理，加熱溫度700～900℃，保溫時(shí)間1～8小時(shí)。
全文摘要
一種雙金屬復(fù)合帶制造方法,包含表面預(yù)處理,軋制復(fù)合、復(fù)合帶熱處理等步驟。該方法在表面預(yù)處理后還增加了表面初吸附,向清潔金屬表面噴吹氮?dú)?使金屬表面形成氮?dú)馕侥?該方法的軋制復(fù)合采用的是快速電加熱,不等溫軋制復(fù)合。此種方法具有工藝簡單,操作方便,成本顯著降低,提高復(fù)合強(qiáng)度,有利界面結(jié)合,改善復(fù)合板再加工成型性能等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21B9/00GK1284413SQ00110630
公開日2001年2月21日 申請(qǐng)日期2000年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月7日
發(fā)明者于九明 申請(qǐng)人:東北大學(xué)