專利名稱：不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料加工成型技術(shù)，具體涉及一種不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)30年代，軋制復(fù)合技術(shù)已得到應(yīng)用，到50年代后，美國金屬與控制工程公司采用表面處理(機(jī)械清刷法)，冷軋復(fù)合，擴(kuò)散退火三步法生產(chǎn)多種金屬復(fù)合板。但因金屬易氧化，表面雖經(jīng)清刷處理，新生氧化膜仍然會對界面結(jié)合產(chǎn)生阻礙，所以用三步法生產(chǎn)復(fù)合板一般需要60％以上的總變形才能實現(xiàn)界面結(jié)合。這對于熔點相差較大的不銹鋼和鋁無法通過退火軟化處理消除因變形而產(chǎn)生的加工硬化，從而影響復(fù)合板的深沖性能。20世紀(jì)80年代后，俄羅斯、美國、日本許多國家已開始采用真空軋制復(fù)合技術(shù)，金屬表面涂鍍技術(shù)。這種技術(shù)可以阻止表面過多氧化、在降低軋制變形量的情況下，實現(xiàn)界面冶金結(jié)合，從而改善不銹鋼/鋁復(fù)合板深沖性能。但上述技術(shù)存在的缺陷是設(shè)備復(fù)雜、技術(shù)難度大、生產(chǎn)成本高、不適合普通用途的不銹鋼/鋁復(fù)合板的生產(chǎn)，因此應(yīng)用范圍受到極大限制。本申請人在中國申請的中國專利，申請?zhí)枮?0110630.9，發(fā)明名稱為“一種雙金屬復(fù)合帶制造方法”中公開了一種將兩種金屬板材分別加熱到不同溫度后進(jìn)行軋制生產(chǎn)復(fù)合板，效果比完全冷軋好的多，但仍然存在工藝復(fù)雜，復(fù)合板變形相對比較大的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已知技術(shù)之不足，提供一種能顯著減小軋制變形，實現(xiàn)不銹鋼/鋁界面冶金結(jié)合的新技術(shù)，特別是減少熔點高的不銹鋼的變形，提高不銹鋼/鋁復(fù)合板的深沖性能，同時實現(xiàn)簡化工藝、操作方便，降低生產(chǎn)成本，并達(dá)到其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和易于推廣。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案，主要包括對金屬板進(jìn)行表面預(yù)處理，復(fù)合軋制，復(fù)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銹鋼板，進(jìn)行物理化學(xué)表面處理鋁板先經(jīng)重量濃度為15～30％的NaOH堿液處理，溫度控制為30～70℃，時間為1～8分鐘，去除鋁板表面的Al2O3氧化膜和油污，用清水、熱水沖洗后，再放入60～80℃重量濃度為15～30％的硝酸溶液中浸泡2～10分鐘，然后經(jīng)清水沖洗后，放入烘干爐中烘干，烘干爐溫度控制為100～240℃，烘烤時間為3～10分鐘；不銹鋼板采用在金屬清洗劑中，溫度為60～80℃條件下經(jīng)超聲波脫脂凈化處理，用清水沖洗后放入烘干爐中烘干，烘干爐溫度控制為100～240℃，烤時間為3～10分鐘；b、將預(yù)處理后的鋁板和不銹鋼板組合成疊板，端部點焊定位后，一起送入有N2氣保護(hù)的連續(xù)式加熱爐中，在溫度為250～500°條件下，加熱10～20分鐘后，送入到事先預(yù)熱軋輥的軋機(jī)中，進(jìn)行復(fù)合軋制。軋輥面預(yù)熱溫度為100～400℃，同時軋機(jī)的輥面要事先經(jīng)過潤滑劑潤滑。
c、將熱復(fù)合軋制的復(fù)合金屬板送入熱處理爐中進(jìn)行擴(kuò)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(jīng)熱處理后的復(fù)合板，隨爐冷卻到150℃出爐，再經(jīng)空氣自然冷卻。
上面所述選取不同尺寸的金屬鋁板和不銹鋼板是指金屬鋁板的寬度大于不銹鋼的寬度10～20mm。金屬鋁板和不銹鋼板經(jīng)過表面處理后，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(fā)明采用二硫化鉬乳劑，石墨乳劑或高粘度潤滑劑對軋輥事先進(jìn)行潤滑。
本發(fā)明與現(xiàn)有軋制復(fù)合技術(shù)相比，其優(yōu)點是采用對金屬鋁板和不銹鋼板材，組合在一起同時加熱，以及軋輥面事先預(yù)熱后，對鋁板和不銹鋼板進(jìn)行復(fù)合熱軋制。其顯著的效果是金屬總壓下率達(dá)到了10～35％的條件下即可實現(xiàn)復(fù)合板界面牢固結(jié)合，硬金屬不銹鋼的變形量只有3～5％，接近于平整變形量，從而使復(fù)合板具有很高的深沖性能。本發(fā)明又對金屬板采用了物理、化學(xué)處理方法，不再使用脫脂后機(jī)械清刷，因此，簡化了工藝，操作方便，板型好，成材率高，相應(yīng)地降低了生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明的技術(shù)極易達(dá)到推廣和應(yīng)用。
具體實施例方式
例1實施不銹鋼/鋁/不銹鋼三層復(fù)合。將厚度1.5mm，寬度310mm的鋁板，先經(jīng)濃度為15％，溫度為30℃的NaOH堿溶液處理，浸漬時間為8分鐘，除去鋁板表面油污和Al2O3金屬氧化膜，取出后用冷水，再用45℃的溫水沖洗，然后再將鋁板放入60℃的濃度為30％的HNO3溶液中浸泡2分鐘，取出用清水沖洗后，放入烘干爐中烘烤3分鐘，爐溫控制為240℃；選取厚度為0.5mm，寬度為300mm的不銹鋼板，放入溫度為80℃的金屬清洗劑(市場銷售，購于張家港，產(chǎn)品牌號606)中經(jīng)超聲波處理10分鐘，取出，經(jīng)冷水和溫水沖洗后，送入烘干爐中烘干，爐溫控制為240℃，烘干時間為3分鐘。烘干后的鋁板上、下兩面放不銹鋼板，兩種金屬板端頭錯位8mm放置，端部點焊組合成疊板后，送入有N2氣保護(hù)的連續(xù)式加熱爐中加熱，爐溫控制為500℃，加熱10分鐘；將上述加熱后的組合金屬板，送入事先軋輥預(yù)熱至100℃的復(fù)合軋機(jī)中軋制。隨后將軋制后的復(fù)合板材送入熱處理爐中進(jìn)行擴(kuò)散退火，升溫速度200℃/小時，爐溫控制為380℃，保溫1小時，經(jīng)熱處理后的復(fù)合板，隨爐冷卻至150℃出爐，再經(jīng)空氣自然冷卻。
上述組合板軋前總厚度為2.5mm，軋后厚度為2.0mm，總壓下率為20％，不銹鋼變形只有5％，其不同金屬板面達(dá)到了牢固冶金結(jié)合。
例2工藝制度同例1，不同的是實施不銹鋼和鋁兩層復(fù)合。選取鋁板厚度2.4mm，寬度為320mm，鋁板表面處理條件是NaOH堿液濃度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，烘干爐溫度150℃，烘干時間5分鐘；選取不銹鋼板0.4mm，寬度300mm，處理過程中金屬清洗劑溫度60℃，時間為20分鐘，烘干爐溫度為150℃，時間2分鐘；兩種金屬板端頭錯位12mm放置，點焊后組合成疊板，組合疊板在有N2氣保護(hù)的連續(xù)式加熱爐中加熱，溫度為450℃，加熱時間為15分鐘，輥面預(yù)熱溫度150℃，為了防止軋制過程金屬鋁粘輥，采用二硫化鉬乳劑(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(jīng)過加工后的復(fù)合板總壓下率為28.5％，金屬界面結(jié)合牢固、深沖性能好。
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堿液重量濃度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，烘干爐溫度為100℃，烘烤時間10分鐘；不銹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，處理后烘干，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(xù)加熱爐中加熱溫度為420℃，加熱時間為20分鐘，輥面預(yù)熱溫度為130℃，采用石墨乳化劑(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(jīng)過加工后的復(fù)合板總壓下率為15％，金屬界面結(jié)合牢固，深沖性能好。
例4具體工藝制度同例2，不同的是組合疊板在連續(xù)加熱爐中加熱溫度為420℃，軋機(jī)的軋輥面預(yù)熱溫度200℃，采用高粘度潤滑劑(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(jīng)過加工后的復(fù)合板總壓下率10％，金屬界面結(jié)合牢固，深沖性能好。
例5具體工藝制度同例2，不同的是組合疊板在連續(xù)加熱爐中加熱溫度為250℃，軋機(jī)的軋輥面預(yù)熱溫度400℃；熱處理退火溫度為300℃，退火時間為3小時。經(jīng)過加工后的復(fù)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，不銹鋼板寬度為300mm；連續(xù)式加熱爐加熱溫度為300℃，軋輥面預(yù)熱溫度為200℃；熱處理溫度380℃，時間為1小時。經(jīng)過加工后的復(fù)合板總壓下率25％，金屬界面結(jié)合牢固，深沖性能好。
例7工藝制度同例2，不同的是組合疊板，在連續(xù)加熱爐中加熱溫度為380℃，軋輥面預(yù)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(jīng)過加工后的復(fù)合板總壓下率為20％，金屬界面結(jié)合牢固，深沖性能好。
例8工藝制度同例2，不同的是組合疊板在連續(xù)加熱爐中加熱溫度為250℃，軋輥面預(yù)熱溫度為300℃；熱處理溫度為550℃，時間為0.5小時，經(jīng)過加熱后的復(fù)合板總壓下率為35％，金屬界面結(jié)合牢固，深沖性能好。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法，包括金屬板表面預(yù)處理，復(fù)合軋制，復(fù)合板熱處理工藝步驟，其特征在于a、選用不同尺寸的金屬鋁板和不銹鋼板，進(jìn)行表面處理鋁板經(jīng)重量濃度為15～30％的NaOH堿液處理，溫度控制為30～70℃，時間為1～8分鐘，用清水、熱水沖洗后，再放入60～80℃，重量濃度為15～30％的硝酸溶液中浸泡2～10分鐘，然后經(jīng)清水沖洗后，放入烘干爐中烘干，烘干爐溫度控制為100～240℃，烘烤時間為3～10分鐘；不銹鋼板采用在金屬清洗劑中，溫度為60～80℃的條件下，經(jīng)超聲波脫脂凈化處理10～20分鐘，用清水沖洗后，放入烘干爐中烘干，烘干爐溫度控制為100～240℃，烘干時間為3～10分鐘；b、將預(yù)處理后的鋁板和不銹鋼板組合成疊板，端部點焊定位后，一起送入有N2氣保護(hù)的連續(xù)式加熱爐中，在溫度為250～500℃條件下，加熱10～20分鐘后，送入到事先預(yù)熱后的軋機(jī)中，進(jìn)行復(fù)合軋制，軋輥面預(yù)熱溫度為100～400℃，同時軋機(jī)的輥面要事先經(jīng)過潤滑劑潤滑；c、將復(fù)合軋制的復(fù)合金屬板送入熱處理爐中進(jìn)行擴(kuò)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(jīng)熱處理后的復(fù)合板，隨爐冷卻到150℃出爐，再經(jīng)空氣自然冷卻。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法，其特征在于所述的不同尺寸的鋁板和不銹鋼板是指鋁板的寬度大于不銹鋼板寬度。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法，其特征在于選用的鋁板寬度比不銹鋼板寬度大10～20mm。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法，其特征在于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(quán)利要求1所述的一種不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法，其特征在于鋁板和不銹鋼板組合成疊板時，其端部相互間錯開有一定距離。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法，其特征在于鋁板和不銹鋼板組合成疊板時，其端部相互間錯開距離為10mm±2mm。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法，其特征在于軋制時兩種金屬總壓下率為10～35％。
全文摘要
本發(fā)明涉及不銹鋼/鋁復(fù)合板熱輥軋制方法，其主要步驟是先將不銹鋼板和鋁板進(jìn)行物理化學(xué)表面處理，鋁經(jīng)堿溶液處理，用冷熱水沖洗，再經(jīng)硝酸溶液浸泡處理，用冷水沖洗；不銹鋼板在金屬清洗劑中，經(jīng)超聲波脫脂凈化處理，用清水沖洗；經(jīng)處理后的鋁板、不銹鋼板經(jīng)烘干爐烘干后，組合成疊板，送入連續(xù)式加熱爐中加熱，溫度為250～500℃，再送進(jìn)軋機(jī)進(jìn)行復(fù)合軋制，軋機(jī)軋輥的表面溫度要預(yù)先加熱到100～400℃，最后對復(fù)合板進(jìn)行擴(kuò)散退火。其主要優(yōu)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(jié)合強(qiáng)度，保證較高的成材率，并使復(fù)合板具有很高的深沖性能。
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(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者于九明 申請人:東北大學(xué)