本發(fā)明主要涉及一種復合板的熱處理技術，尤其涉及一種銅-鋼-銅復合材料的熱處理系統(tǒng)和方法。

背景技術：

退火是加工過程中降低變形抗力、改善塑性加工性能的不可缺少的工序，也是產品性能調控的重要手段。在退火工藝中，相對于保溫時間，退火溫度是影響材料性能更重要的因素。本發(fā)明涉及的材料，銅-鋼-銅復合材料是由銅層材料與鋼層材料軋制復合而成，銅厚度占總厚的5％-10％，該材料主要是用于替代純銅材料，以實現降低成本的目的。

銅-鋼-銅復合材料經過軋制復合變形后，為獲得所需力學性能，需進行退火處理，一般退火工藝為溫度600℃-700℃之間，保溫時間為24h-48h之間，目前采用最多的退火爐為箱式退火爐、罩式退火爐，使用燃氣加熱，退火過程有氣氛保護，箱式退火爐和罩式退火爐單次退火量大，退火工藝較為穩(wěn)定，在金屬卷材退火中應用十分廣泛。退火過程如圖1所示。其中1為銅鋼銅復合帶；2為銅鋼銅復合卷；3為罩式退火爐；4為保護性氣體；5為燃氣加熱系統(tǒng)；6為行車。

但銅-鋼-銅復合材料使用箱式退火爐、罩式退火爐時有以下缺點：

銅-鋼-銅復合材料是由銅層和鋼層材料軋制復合成銅-鋼-銅復合帶后收卷成為銅-鋼-銅復合卷，收卷后，銅層材料和銅層材料間隙非常小，而銅-鋼-銅復合材料主要是由鋼材組成，其退火溫度相比銅(退火溫度≤400℃)材高出非常多(一般＞600℃)，在如此高溫下，會在銅層材料和銅層材料間發(fā)生嚴重的熱擴散，導致銅層材料與銅層材料發(fā)生粘合。

退火前銅-鋼-銅復合材料示意圖如圖2所示，退火后銅-鋼-銅復合材料的示意圖如圖3所示。其中50為銅-鋼-銅復合卷，501為內圈銅鋼銅層，502為外圈銅鋼銅層，503為兩圈間縫隙。

使用箱式退火爐、罩式退火爐退火銅-鋼-銅復合材料，材料卷重量一般＞6噸，卷徑＞1.5m，為使材料卷內外受熱均勻，會加長升溫和保溫時間，這樣會極大地增加燃料的使用量，且增加銅層材料與銅層材料在高溫條件下的接觸擴散時間，銅層材料與銅層材料的擴散粘合變得嚴重。

使用箱式退火爐、罩式退火爐退火銅-鋼-銅復合材料，材料重量一般＞6噸，卷徑＞1.5m，雖然退火過程會經過長時間的升溫、保溫，但仍難以保證卷材內外性能均勻、一致。

由于需要長時間的升溫和保溫，大大延長了材料的制備時間和產品的交付周期。

因此為了避免銅-鋼-銅復合材料在高溫退火時，發(fā)生銅層材料與銅層材料粘合的現象，以及縮短退火時間，有必要發(fā)明一種有效的熱處理技術。

技術實現要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種銅-鋼-銅復合材料的熱處理系統(tǒng)和方法，使得銅-鋼-銅復合材料在高溫退火時，避免銅層材料與銅層材料發(fā)生粘合，并能在短時間內對銅-鋼-銅復合材料進行退火熱處理。

本發(fā)明提供了一種銅-鋼-銅復合材料的熱處理方法，所述方法包括：將所述復合后的銅-鋼-銅復合材料帶材進行連續(xù)在線退火，當所述鋼為普碳鋼時，所述連續(xù)在線退火的加熱溫度為700-750℃，當所述鋼為低碳鋼時，所述連續(xù)在線退火的加熱溫度為500-550℃；加熱時間為1.5-2.5小時。

上述的方法，所述連續(xù)在線退火采用隧道式退火爐的方式。

上述的方法，所述連續(xù)在線退火采用燃氣加熱的方式。

上述的方法，所述連續(xù)在線退火的保護性氣體為nh3。

上述的方法，所述方法還包括，在所述連續(xù)在線退火前軋制復合成所述銅-鋼-銅復合材料帶材。

上述的方法，所述方法還包括，在所述連續(xù)在線退火后對所述銅-鋼-銅復合材料帶材進行收卷。

本發(fā)明還提供一種銅-鋼-銅復合材料的熱處理系統(tǒng)，其采用上述的方法進行熱處理，所述系統(tǒng)包括依次設置的隧道式退火爐和收卷機。

上述的系統(tǒng)，所述隧道式退火爐內設有燃氣加熱裝置。

采用本發(fā)明所述的技術方案，銅-鋼-銅復合材料使用連續(xù)在線熱處理時，材料是以帶材平鋪的方式在隧道爐中運動退火，銅層與銅層間不會發(fā)生接觸，同樣不會產生銅層在熱處理后發(fā)生粘合的情況。

使用本發(fā)明的連續(xù)在線熱處理，其升溫、保溫時間短，可實現產品的連續(xù)生產，產品交付周期短，節(jié)約了能源。

使用本發(fā)明的連續(xù)在線熱處理，加熱時對運行的帶材進行加熱，可使材料內外受熱均勻，保證了材料退火后性能的均勻一致。

附圖說明

圖1是對銅-鋼-銅復合材料進行退火熱處理的現有技術系統(tǒng)示意圖；

圖2是退火前銅-鋼-銅復合材料的結構示意圖；

圖3是退火后銅-鋼-銅復合材料的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明對銅-鋼-銅復合材料進行退火熱處理的系統(tǒng)示意圖；

圖5是圖4中對銅-鋼-銅復合材料進行退火熱處理的局部i的放大圖；

圖6是本發(fā)明實施例銅-鋼-銅復合材料退火熱處理后的金相組織結構圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明使用連續(xù)在線熱處理的方式，對銅-鋼-銅復合帶進行連續(xù)在線退火處理。

如圖4所示，本發(fā)明的連續(xù)在線熱處理系統(tǒng)包括依次設置的隧道式退火爐20和收卷機30，當然，退火前設置有軋制帶材復合板的軋輥10。銅層和鋼層材料經過軋制復合成銅-鋼-銅復合帶40，銅-鋼-銅復合帶40經過連續(xù)在線熱處理爐后收卷成銅-鋼-銅復合卷50。熱處理的帶材如圖5所示，其中中間層為鋼層401，兩側為銅層402。

如圖4所示，所述隧道式退火爐20用于對復合帶進行加熱保溫退火處理，內設有燃氣加熱裝置201，并在保護性氣體202氣氛中進行。保護性氣體202可選用n2、nh3等。

本發(fā)明的銅-鋼-銅復合材料的熱處理方法，包括：將所述復合后的銅-鋼-銅復合材料帶材進行連續(xù)在線退火，當所述鋼為普碳鋼時，所述連續(xù)在線退火的加熱溫度為700-750℃，當所述鋼為低碳鋼時，所述連續(xù)在線退火的加熱溫度為500-550℃；加熱時間均為1.5-2.5小時。

材料是以帶材平鋪的方式在隧道爐中運動退火，銅層與銅層間不會發(fā)生接觸，同樣不會產生銅層在熱處理后發(fā)生粘合的情況。

其中，所述連續(xù)在線退火采用隧道式退火爐的方式。隧道式退火爐的長度可根據復合帶的進給速度與加熱時間來確定，如果進給速度快可采用較長的隧道式退火爐，如果進給速度慢，可采用較短的隧道式退火爐。

在隧道式退火爐中，所述連續(xù)在線退火采用燃氣加熱的方式。

在所述連續(xù)在線退火前對所述銅-鋼-銅復合材料帶材進行軋制復合。

上述的方法，所述方法還包括，在所述連續(xù)在線退火后對所述銅-鋼-銅復合材料帶材進行收卷。

除了能夠避免銅層與銅層的粘合，使用本發(fā)明的連續(xù)在線熱處理，其升溫、保溫時間短，可實現產品的連續(xù)生產，產品交付周期短，節(jié)約能源。

此外，使用本發(fā)明的連續(xù)在線熱處理，加熱時對運行的帶材進行加熱，可使材料內外受熱均勻，保證了材料退火后性能的均勻一致。

實施例1

本實施例的銅-鋼-銅復合材料制備選用0.3mm厚的純銅板材和5mm厚的普碳鋼；0.3mm厚的純銅板材和5mm厚的低碳鋼板材，其寬度均為400mm，純銅板為完全退火態(tài)，普碳鋼板與低碳鋼板為熱軋態(tài)。

軋制復合前對純銅板材、普碳鋼、低碳鋼板材先進行酸堿洗，然后利用鋼絲刷對板材表面進行打磨，為了保證對中軋制及避免材料之間的打滑，用電焊機將銅與鋼材料的頂部點焊在一起，在φ420mm四輥軋機上經一道次軋制，壓下量為46％，軋制變形后復合帶的厚度為3mm。

選用60m長的隧道式退火爐，保護氣體使用nh3，加熱燃氣選用天然氣，帶材進給速度為0.5m/min，普碳鋼復合帶的加熱溫度為700℃，低碳鋼復合帶的加熱溫度為500℃，復合帶的熱處理時間均為2小時。

熱處理后復合帶的金相組織選用普碳鋼復合帶作為示例，如圖6所示，從該圖可看出纖維狀的組織轉變?yōu)榧毿〉容S的再結晶組織，基本完成再結晶過程。

熱處理后的力學性能如下。

普碳鋼復合帶的硬度如表1所示：

表1硬度

低碳鋼復合帶的硬度如表2所示：

表2硬度

普碳鋼復合帶的拉伸性能如表3所示：

表3拉伸性能

低碳鋼復合帶的拉伸性能如表4所示：

表4拉伸性能

從上述力學性能看出，本實施例采用本發(fā)明的熱處理技術，使得銅-鋼-銅復合材料獲得了良好的綜合物理性能，具有較好的硬度、強度與延伸性。

本實施例的銅與銅成卷后可避免粘結，且與現有技術相比，極大地縮短了熱處理時間，保障了產品的高效運行。

實施例2

本實施例的銅-鋼-銅復合材料制備選用0.3mm厚的純銅板材和5mm厚的普碳鋼；0.3mm厚的純銅板材和5mm厚的低碳鋼板材，其寬度均為400mm，純銅板為完全退火態(tài)，普碳鋼板與低碳鋼板為熱軋態(tài)。

軋制復合前對純銅板材、普碳鋼、低碳鋼板材先進行酸堿洗，然后利用鋼絲刷對板材表面進行打磨，為了保證對中軋制及避免材料之間的打滑，用電焊機將銅與鋼材料的頂部點焊在一起，在φ420mm四輥軋機上經一道次軋制，壓下量為46％，軋制變形后復合帶的厚度為3mm。

選用45m長的隧道式退火爐，保護氣體使用nh3，加熱燃氣選用天然氣，帶材進給速度為0.5m/min，普碳鋼復合帶的加熱溫度為725℃，低碳鋼復合帶的加熱溫度為525℃，復合帶的加熱時間均為1.5小時。

熱處理后的力學性能如下。

普碳鋼復合帶的硬度如表5所示：

表5硬度

低碳鋼復合帶的硬度如表6所示：

表6硬度

普碳鋼復合帶的拉伸性能如表7所示：

表7拉伸性能

低碳鋼復合帶的拉伸性能如表8所示：

表8拉伸性能

同樣，本實施例采用本發(fā)明的熱處理技術，使得銅-鋼-銅復合材料獲得了良好的物理性能，具有較好的硬度、強度與延伸性。

本實施例的銅與銅成卷后可避免粘結，且極大地縮短了熱處理時間。

實施例3

本實施例的銅-鋼-銅復合材料制備選用0.3mm厚的純銅板材和5mm厚的普碳鋼；0.3mm厚的純銅板材和5mm厚的低碳鋼板材，其寬度均為400mm，純銅板為完全退火態(tài)，普碳鋼板與低碳鋼板為熱軋態(tài)。

軋制復合前對純銅板材、普碳鋼、低碳鋼板材先進行酸堿洗，然后利用鋼絲刷對板材表面進行打磨，為了保證對中軋制及避免材料之間的打滑，用電焊機將銅與鋼材料的頂部點焊在一起，在φ420mm四輥軋機上經一道次軋制，壓下量為46％，軋制變形后復合帶的厚度為3mm。

選用75m長的隧道式退火爐，保護氣體使用nh3，加熱燃氣選用天然氣，帶材進給速度為0.5m/min，普碳鋼復合帶的加熱溫度為750℃，低碳鋼復合帶的加熱溫度為550℃，復合帶的加熱時間均為2.5小時。

熱處理后的力學性能如下。

普碳鋼復合帶的硬度如表9所示：

表9硬度

低碳鋼復合帶的硬度如表10所示：

表10硬度

普碳鋼復合帶的拉伸性能如表11所示：

表11拉伸性能

低碳鋼復合帶的拉伸性能如表12所示：

表12拉伸性能

同樣，本實施例采用本發(fā)明的熱處理技術，使得銅-鋼-銅復合材料獲得了良好的物理性能，具有較好的硬度、強度與延伸性。獲得的材料內外受熱均勻，保證了材料退火后性能的均勻一致。

本實施例的銅與銅成卷后可避免粘結，且極大地縮短了熱處理時間。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。