專利名稱：一種鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種復(fù)合鋼板的制備方法，尤其涉及一種鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法。
背景技術(shù)：
鈦-鋼復(fù)合板由于其優(yōu)異的耐蝕性和顯著的經(jīng)濟(jì)性而被廣泛應(yīng)用于能源、石油、化工、海洋等各部門。生產(chǎn)鈦-鋼復(fù)合板的方法主要分為兩種ー種是爆炸復(fù)合法，另ー種是軋制復(fù)合法。爆炸復(fù)合法生產(chǎn)的產(chǎn)品板面較小、生產(chǎn)效率低、結(jié)合強(qiáng)度低、結(jié)合截面呈犬牙交錯(cuò)形，降低了鈦層的有效厚度。而軋制復(fù)合法又被分為冷軋復(fù)合法和熱軋復(fù)合法，熱軋復(fù)合法可規(guī)?；a(chǎn)，界面結(jié)合率和界面結(jié)合強(qiáng)度均優(yōu)于爆炸法。專利CN101992344公 開了ー種鈦-鋼復(fù)合板的制備方法，其按以下エ藝步驟進(jìn)行，首先選取長(zhǎng)、寬尺寸相等的鈦板和鋼板，除去銹層和氧化層；然后將鈦板與鋼板表面相對(duì)，完全重合，形成組合坯料；再用四塊鈦板作為側(cè)封板封住組合坯料的四周，并用夾具將側(cè)封板與組合坯料夾緊后一起放入真空室內(nèi)；將組合坯料和側(cè)封板的所有接觸縫焊嚴(yán)后，將其共同送入加熱爐中加熱到600 1200で，保溫0. r2h ;最后將加熱完成的組合坯料送入軋機(jī)中軋制，得到界面結(jié)合強(qiáng)度>350MPa的鈦-鋼復(fù)合板，該方法中，需將坯料放進(jìn)真空室抽真空后進(jìn)行焊接，真空焊接條件苛刻、焊接成本高，エ藝設(shè)計(jì)不夠合理；而且該方法中，對(duì)鋼板的材質(zhì)要求較高，需要使用不銹鋼(如304奧氏體不銹鋼)，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種エ藝設(shè)計(jì)合理的鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法，按以下エ藝步驟進(jìn)行(I)分別選取四塊尺寸相等的鈦板和三塊尺寸相等的鋼板，對(duì)鈦板及鋼板的表面進(jìn)行除銹及除氧化層處理；(2)在第一鋼板四周焊接擋條形成封閉的框體，在框體內(nèi)的第一鋼板上方鋪放過渡層，過渡層上放置上表面涂覆隔離劑的第一鈦板，第一鈦板上放置下表面涂覆隔離劑的第二鈦板，第ニ鈦板上方依次放置過渡層、第二鋼板，第二鋼板上方鋪放過渡層，過渡層上放置上表面涂覆隔離劑的第三鈦板，第三鈦板上放置下表面涂覆隔離劑的第四鈦板，第四鈦板上方依次放置過渡層、第三鋼板，形成三層鋼板、四層鈦板、四層過渡層的多層組合坯料，組合坯料內(nèi)鈦板四周與擋條之間有間隙；(3)將組合坯料壓緊并分別將擋條與第一鋼板、第三鋼板焊接，使第一鋼板、第三鋼板及擋條內(nèi)部形成密閉腔體，在擋條上鉆孔并在孔內(nèi)焊接鋼管，使鋼管與密閉腔體連通；(4)將組合坯料送入加熱爐加熱并抽真空，溫度控制在500°C 630°C，保溫I 2h，真空度達(dá)到20 200Pa; (5)將鋼管外端封死后將組合坯料送入軋機(jī)中軋制，軋制溫度700°C 900°C ；(6)軋制后分切即可得ー塊鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板和兩塊鈦-鋼單面復(fù)合板。所述鈦板的長(zhǎng)度、寬度分別小于鋼板的長(zhǎng)度、寬度；所述擋條焊接于第一鋼板及第三鋼板之間內(nèi)側(cè)；鈦板四周與擋條之間的間隙均勻、對(duì)稱。所述擋條為碳素鋼。所述步驟(2)中的隔離劑由I重量份的活性a-Al2O3和I. 5重量份的4%聚乙烯醇水溶液混合而成；隔離劑涂覆于鈦板上后需進(jìn)行烘干。所述步驟(2)中的過渡層為鎳基合金。本發(fā)明的有益效果是
1.エ藝流程設(shè)計(jì)合理，組坯后先進(jìn)行焊接，再抽真空，焊接時(shí)只需普通的電弧焊及埋弧焊就可滿足條件，相比在真空條件下焊接，焊接條件要求低，成本低，且不用另外組建真空室，単獨(dú)的一個(gè)坯料即是ー個(gè)小的真空室，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
2.鈦板被包覆在鋼板形成的密閉腔體中，所以軋制時(shí)可在軋鋼廠利用其加熱爐(一般 燃燒高爐煤氣)進(jìn)行加熱，而其它方法(如專利CN101992344)采用鈦板裸露開放性軋制吋，只能使用電加熱(因?yàn)槊簹庵械腃會(huì)和Ti生成0. 15mm厚的脆性TiC)，所以該方法更簡(jiǎn)便，不必另建電阻加熱爐；
3.鈦板在真空中被加熱和軋制，不會(huì)被氧化；
4.選用鎳基合金做過渡層可有效阻止界面TiC的生成，從而將界面剪切強(qiáng)度提高到230MPa以上(GB8547-87規(guī)定界面剪切強(qiáng)度彡198MPa)；
5.本發(fā)明以普通碳素鋼或低合金鋼為基材(本發(fā)明中基材為鋼板)的，相對(duì)于以?shī)W氏體不銹鋼為基材時(shí)，其成本更低而機(jī)械強(qiáng)度和エ藝加工性能(主要是焊接)更佳；
6.本發(fā)明中鋼板和鈦板之間的結(jié)合界面為平面，不減少?gòu)?fù)層和基層的有效厚度，而爆炸法結(jié)合界面呈犬牙交錯(cuò)的鑲嵌式，勢(shì)必會(huì)減少鈦復(fù)層的有效厚度，減少材料的使用壽命;
7.本發(fā)明所得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)可達(dá)到a.界面結(jié)合率99.6% 100% (GB8547-87 95% 100%) ；b.界面剪切強(qiáng)度:230 260MPa (GB8547-87:138 196MPa)。


圖I是本發(fā)明廣品結(jié)構(gòu)不意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，一種鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法，按以下エ藝步驟進(jìn)行
(1)分別選取四塊尺寸相等的第一鈦板3、第二鈦板4、第三鈦板11、第四鈦板12和三塊尺寸相等的第一鋼板I、第二鋼板2、第三鋼板13，對(duì)第一鈦板3、第二鈦板4、第三鈦板11、第四鈦板12及第ー鋼板I、第二鋼板2、第三鋼板13的表面進(jìn)行除銹及除氧化層處理；鋼板的長(zhǎng)度和寬度分別比鈦板的長(zhǎng)度和寬度大80 IOOmm ；
(2)在第一鋼板I四周點(diǎn)焊(間距200 300mm)擋條7形成封閉的框體，在框體內(nèi)的第ー鋼板I上方(結(jié)合面)鋪放過渡層6，過渡層6上放置上表面涂覆隔離劑5的第一鈦板3，第一鈦板3上放置下表面涂覆隔離劑5的第二鈦板4，第二鈦板4上方依次放置過渡層6、第二鋼板2，第二鋼板上方鋪放過渡層6，過渡層6上放置上表面涂覆隔離劑5的第三鈦板11，第三鈦板11上放置下表面涂覆隔離劑5的第四鈦板12，第四鈦板12上方依次放置過渡層6、第三鋼板13，形成三層鋼板、四層鈦板、四層過渡層的多層組合坯料，組合坯料內(nèi)鈦板四周與擋條7之間有均勻、対稱的間隙10，間隙10為下述步驟中抽真空時(shí)的通道；擋條7采用碳素鋼(Q235B)，擋條的厚度為12mm，高度為四塊鈦板及一塊鋼板總厚度加0. 3mm,長(zhǎng)度為比鈦板的長(zhǎng)、寬各加IOmm;擋條制做時(shí)，應(yīng)采取機(jī)械冷剪切，如熱切割則必須去除切割面氧化層，檔條的一個(gè)側(cè)面也必須拋光去除氧化皮，該側(cè)面在焊到鋼板上時(shí)應(yīng)向里，檔條寬度(或稱高度)誤差應(yīng)控制在3%。以內(nèi)；擋條焊接時(shí)，檔條距鋼板邊緣22-25mm ;本步驟中的隔離劑由I重量份的活性a-Al2O3和I. 5重量份的4%聚こ烯醇水溶液混合而成，活性a-Al2O3要求800目以細(xì)，且氧化鉀和氧化鈉的總含量小于等于0. 05%, 4%聚こ烯醇水溶液須經(jīng)100目紗網(wǎng)過濾；隔離劑按復(fù)材面積38—40g/m2乘壓縮比將制備好的隔離劑均勻地涂刷在鈦板未經(jīng)處理的表面，涂刷好后需對(duì)其徹底烘干；本步驟中的過渡層采用鎳基合金，目的是阻止Ti和基材中的C反應(yīng)成TiC ；
(3)將組合坯料送入液壓壓カ平臺(tái)，用適當(dāng)壓力將疊加體壓緊，在壓カ平臺(tái)持續(xù)加壓的前提下，用手工電弧焊小電流(< 200A)將四周檔條7和第一鋼板I、第三鋼板13間的縫 隙封焊，焊后將壓カ平臺(tái)卸壓，移出坯體至自動(dòng)埋弧焊平臺(tái)，將坯體四周檔條7與兩塊鋼板所形成的槽用埋弧焊滿焊，焊接時(shí)根據(jù)鋼板的材質(zhì)確定焊前或焊后處理制度，以保證焊肉8無夾雜，無裂紋，無氣眼，使第一鋼板I、第三鋼板13及擋條7內(nèi)部形成密閉腔體；在焊好的組合坯料的焊肉8上鉆孔深度以打穿擋條為準(zhǔn)，并在孔內(nèi)焊接無縫鋼管9，并焊嚴(yán)密，使鋼管與密閉腔體連通；鋼管長(zhǎng)度1000— 1500mm，焊好后并進(jìn)行檢漏處理將無縫鋼管連接氬氣或氮?dú)獾榷栊詺怏w，其壓カ要求> 0. 5Mpa,同時(shí)在焊肉8上涂刷濃度為2%的洗衣粉水溶液，檢查是否漏氣，如有漏氣應(yīng)當(dāng)用氣割下挖10mm，再進(jìn)行補(bǔ)焊并重新檢漏，直至不泄漏；
(4)將組合坯料送入加熱爐，組合坯料上焊接好的無縫鋼管9彎成U形，并將彎曲部分置冷水中(起冷卻作用)，管子連接真空泵(旋片X15型真空泵)；啟動(dòng)真空泵和加熱爐熱源，溫度控制在500°C 630°C，保溫I 2h，真空度達(dá)到20 200Pa;
(5)抽真空合格后，用熱鍛法距坯料150mm左右處封死抽真空的無縫鋼管9并讓其緊 貼鋼坯；在坯子表面標(biāo)記相關(guān)標(biāo)識(shí)(坯號(hào)、軋制方向等)，在軋鋼廠用大型平板軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制溫度700°C 900°C ；
(6)軋制后分切即可得ー塊鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板和兩塊鈦-鋼單面復(fù)合板。為盡量提高開軋溫度，出爐后可免去除鱗箱脫鱗エ序，僅在軋機(jī)處用高壓水除鱗。軋好的板坯自然或風(fēng)冷至常溫后，用こ炔切割分切成所要規(guī)格，并經(jīng)矯平。分切后經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明所得產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)可達(dá)到a.界面結(jié)合率99. 6% 100%(GB8547-87 95% 100%) ；b.界面剪切強(qiáng)度:230 260MPa (GB8547-87:138 196MPa)。
權(quán)利要求
1.一種鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法，其特征在于，按以下エ藝步驟進(jìn)行(I)分別選取四塊尺寸相等的鈦板和三塊尺寸相等的鋼板，對(duì)鈦板及鋼板的表面進(jìn)行除銹及除氧化層處理；(2)在第一鋼板四周焊接擋條形成封閉的框體，在框體內(nèi)的第一鋼板上方鋪放過渡層，過渡層上放置上表面涂覆隔離劑的第一鈦板，第一鈦板上放置下表面涂覆隔離劑的第二鈦板，第二鈦板上方依次放置過渡層、第二鋼板，第二鋼板上方鋪放過渡層，過渡層上放置上表面涂覆隔離劑的第三鈦板，第三鈦板上放置下表面涂覆隔離劑的第四鈦板，第四鈦板上方依次放置過渡層、第三鋼板，形成三層鋼板、四層鈦板、四層過渡層的多層組合坯料，組合坯料內(nèi)鈦板四周與擋條之間有間隙；(3)將組合坯料壓緊并分別將擋條與第一鋼板、第三鋼板焊接，使第一鋼板、第三鋼板及擋條內(nèi)部形成密閉腔體，在擋條上鉆孔并在孔內(nèi)焊接鋼管，使鋼管與密閉腔體連通；(4)將組合坯料送入加熱爐加熱并抽真空，溫度控制在500°C 630°C，保溫I 2h，真空度達(dá)到20 200Pa; (5)將鋼管外端封死后將組合坯料送入軋機(jī)中軋制，軋制溫度700°C 900°C ；(6)軋制后分切即可得ー塊鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板和兩塊鈦-鋼單面復(fù)合板。
2.如權(quán)利要求I所述的鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法，其特征在于，所述鈦板的長(zhǎng)度、寬度分別小于鋼板的長(zhǎng)度、寬度；所述擋條焊接于第一鋼板及第三鋼板之間內(nèi)側(cè)；鈦板四周與擋條之間的間隙均勻、對(duì)稱。
3.如權(quán)利要求I或2所述的鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法，其特征在于，所述擋條為碳素鋼。
4.如權(quán)利要求3所述的鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的隔離劑由I重量份的活性a -Al2O3和I. 5重量份的4%聚こ烯醇水溶液混合而成；隔離劑涂覆于鈦板上后需進(jìn)行烘干。
5.如權(quán)利要求3所述的鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的過渡層為鎳基合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板的制備方法，按以下工藝步驟進(jìn)行(1)分別選取四塊尺寸相等的鈦板和三塊尺寸相等的鋼板，對(duì)其表面進(jìn)行除銹及除氧化層處理；(2)組坯使其形成三層鋼板、四層鈦板、四層過渡層的多層組合坯料，組合坯料內(nèi)鈦板四周與擋條之間有間隙；(3)將組合坯料壓緊并分別將擋條與第一鋼板、第三鋼板焊接，使第一鋼板、第三鋼板及擋條內(nèi)部形成密閉腔體，在擋條上鉆孔并在孔內(nèi)焊接鋼管，使鋼管與密閉腔體連通；(4)將組合坯料送入加熱爐加熱并抽真空;(5)將鋼管外端封死后將組合坯料送入軋機(jī)中軋制；(6)軋制后分切即可得一塊鈦-鋼-鈦雙面復(fù)合板和兩塊鈦-鋼單面復(fù)合板。本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102773670SQ20121026023
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者李向民 申請(qǐng)人:李向民