不锈钢/铝复合板热辊轧制方法.pdf

本发明涉及不锈钢/铝复合板热辊轧制方法，其主要步骤是先将不锈钢板和铝板进行物理化学表面处理，铝经碱溶液处理，用冷热水冲洗，再经硝酸溶液浸泡处理，用冷水冲洗；不锈钢板在金属清洗剂中，经超声波脱脂净化处理，用清水冲洗；经处理后的铝板、不锈钢板经烘干炉烘干后，组合成叠板，送入连续式加热炉中加热，温度为250～500℃，再送进轧机进行复合轧制，轧机轧辊的表面温度要预先加热到100～400℃，最后对复合板进行扩散退火。其主要优点是在较小变形条件下，即金属总压下率为10～35％，显著提高界面结合强度，保证较高的成材率，并使复合板具有很高的深冲性能。

1、  一种不锈钢/铝复合板热辊轧制方法，包括金属板表面预处理，复合轧制，复合板热处理工艺步骤，其特征在于：a、选用不同尺寸的金属铝板和不锈钢板，进行表面处理：铝板经重量浓度为15～30％的NaOH碱液处理，温度控制为30～70℃，时间为1～8分钟，用清水、热水冲洗后，再放入60～80℃，重量浓度为15～30％的硝酸溶液中浸泡2～10分钟，然后经清水冲洗后，放入烘干炉中烘干，烘干炉温度控制为100～240℃，烘烤时间为3～10分钟；不锈钢板采用在金属清洗剂中，温度为60～80℃的条件下，经超声波脱脂净化处理10～20分钟，用清水冲洗后，放入烘干炉中烘干，烘干炉温度控制为100～240℃，烘干时间为3～10分钟；
b、将预处理后的铝板和不锈钢板组合成叠板，端部点焊定位后，一起送入有N₂气保护的连续式加热炉中，在温度为250～500℃条件下，加热10～20分钟后，送入到事先预热后的轧机中，进行复合轧制，轧辊面预热温度为100～400℃，同时轧机的辊面要事先经过润滑剂润滑；
c、将复合轧制的复合金属板送入热处理炉中进行扩散退火，其热处理制度为：升温速度200～400℃/小时，退火温度为300～550℃，退火时间0.5～3小时，经热处理后的复合板，随炉冷却到150℃出炉，再经空气自然冷却。

2、  按照权利要求1所述的一种不锈钢/铝复合板热辊轧制方法，其特征在于所述的不同尺寸的铝板和不锈钢板是指铝板的宽度大于不锈钢板宽度。

3、  按照权利要求2所述的一种不锈钢/铝复合板热辊轧制方法，其特征在于选用的铝板宽度比不锈钢板宽度大10～20mm。

4、  按照权利要求1所述的一种不锈钢/铝复合板热辊轧制方法，其特征在于润滑辊面用的润滑剂选用二硫化钼乳剂、石墨乳剂或高粘度润滑剂。

5、  按照权利要求1所述的一种不锈钢/铝复合板热辊轧制方法，其特征在于铝板和不锈钢板组合成叠板时，其端部相互间错开有一定距离。

6、  按照权利要求5所述的一种不锈钢/铝复合板热辊轧制方法，其特征在于铝板和不锈钢板组合成叠板时，其端部相互间错开距离为10mm±2mm。

7、  按照权利要求1所述的一种不锈钢/铝复合板热辊轧制方法，其特征在于轧制时两种金属总压下率为10～35％。

不锈钢/铝复合板热辊轧制方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料加工成型技术，具体涉及一种不锈钢/铝复合板热辊轧制方法。
背景技术
20世纪30年代，轧制复合技术已得到应用，到50年代后，美国金属与控制工程公司采用表面处理(机械清刷法)，冷轧复合，扩散退火三步法生产多种金属复合板。但因金属易氧化，表面虽经清刷处理，新生氧化膜仍然会对界面结合产生阻碍，所以用三步法生产复合板一般需要60％以上的总变形才能实现界面结合。这对于熔点相差较大的不锈钢和铝无法通过退火软化处理消除因变形而产生的加工硬化，从而影响复合板的深冲性能。20世纪80年代后，俄罗斯、美国、日本许多国家已开始采用真空轧制复合技术，金属表面涂镀技术。这种技术可以阻止表面过多氧化、在降低轧制变形量的情况下，实现界面冶金结合，从而改善不锈钢/铝复合板深冲性能。但上述技术存在的缺陷是设备复杂、技术难度大、生产成本高、不适合普通用途的不锈钢/铝复合板地生产，因此应用范围受到极大限制。本申请人在中国申请的中国专利，申请号为00110630.9，发明名称为“一种双金属复合带制造方法”中公开了一种将两种金属板材分别加热到不同温度后进行轧制生产复合板，效果比完全冷轧好的多，但仍然存在工艺复杂，复合板变形相对比较大的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服已知技术之不足，提供一种能显著减小轧制变形，实现不锈钢/铝界面冶金结合的新技术，特别是减少熔点高的不锈钢的变形，提高不锈钢/铝复合板的深冲性能，同时实现简化工艺、操作方便，降低生产成本，并达到其应用范围的扩大和易于推广。
实现本发明目的的技术方案，主要包括对金属板进行表面预处理，复合轧制，复合板热处理工艺步骤。其要点是：
a、先选取不同尺寸的金属铝板和不锈钢板，进行物理化学表面处理：铝板先经重量浓度为15～30％的NaOH碱液处理，温度控制为30～70℃，时间为1～8分钟，去除铝板表面的Al₂O₃氧化膜和油污，用清水、热水冲洗后，再放入60～80℃重量浓度为15～30％的硝酸溶液中浸泡2～10分钟，然后经清水冲洗后，放入烘干炉中烘干，烘干炉温度控制为100～240℃，烘烤时间为3～10分钟；不锈钢板采用在金属清洗剂中，温度为60～80℃条件下经超声波脱脂净化处理，用清水冲洗后放入烘干炉中烘干，烘干炉温度控制为100～240℃，烤时间为3～10分钟；
b、将预处理后的铝板和不锈钢板组合成叠板，端部点焊定位后，一起送入有N₂气保护的连续式加热炉中，在温度为250～500°条件下，加热10～20分钟后，送入到事先预热轧辊的轧机中，进行复合轧制。轧辊面预热温度为100～400℃，同时轧机的辊面要事先经过润滑剂润滑。
c、将热复合轧制的复合金属板送入热处理炉中进行扩散退火，其热处理制度为：升温速度200～400℃/小时，退火温度为300～550℃，退火时间0.5～3小时，经热处理后的复合板，随炉冷却到150℃出炉，再经空气自然冷却。
上面所述选取不同尺寸的金属铝板和不锈钢板是指金属铝板的宽度大于不锈钢的宽度10～20mm。金属铝板和不锈钢板经过表面处理后，组合成叠板时，其端部相互间错开有一定距离，其错开的尺寸为：10mm±2mm。
为了防止轧制过程中铝粘辊，本发明采用二硫化钼乳剂，石墨乳剂或高粘度润滑剂对轧辊事先进行润滑。
本发明与现有轧制复合技术相比，其优点是：采用对金属铝板和不锈钢板材，组合在一起同时加热，以及轧辊面事先预热后，对铝板和不锈钢板进行复合热轧制。其显著的效果是：金属总压下率达到了10～35％的条件下即可实现复合板界面牢固结合，硬金属不锈钢的变形量只有3～5％，接近于平整变形量，从而使复合板具有很高的深冲性能。本发明又对金属板采用了物理、化学处理方法，不再使用脱脂后机械清刷，因此，简化了工艺，操作方便，板型好，成材率高，相应地降低了生产成本。因此，本发明的技术极易达到推广和应用。
具体实施方式
例1：实施不锈钢/铝/不锈钢三层复合。将厚度1.5mm，宽度310mm的铝板，先经浓度为15％，温度为30℃的NaOH碱溶液处理，浸渍时间为8分钟，除去铝板表面油污和Al₂O₃金属氧化膜，取出后用冷水，再用45℃的温水冲洗，然后再将铝板放入60℃的浓度为30％的HNO₃溶液中浸泡2分钟，取出用清水冲洗后，放入烘干炉中烘烤3分钟，炉温控制为240℃；选取厚度为0.5mm，宽度为300mm的不锈钢板，放入温度为80℃的金属清洗剂(市场销售，购于张家港，产品牌号606)中经超声波处理10分钟，取出，经冷水和温水冲洗后，送入烘干炉中烘干，炉温控制为240℃，烘干时间为3分钟。烘干后的铝板上、下两面放不锈钢板，两种金属板端头错位8mm放置，端部点焊组合成叠板后，送入有N₂气保护的连续式加热炉中加热，炉温控制为500℃，加热10分钟；将上述加热后的组合金属板，送入事先轧辊预热至100℃的复合轧机中轧制。随后将轧制后的复合板材送入热处理炉中进行扩散退火，升温速度：200℃/小时，炉温控制为380℃，保温1小时，经热处理后的复合板，随炉冷却至150℃出炉，再经空气自然冷却。
上述组合板轧前总厚度为2.5mm，轧后厚度为2.0mm，总压下率为20％，不锈钢变形只有5％，其不同金属板面达到了牢固冶金结合。
例2：工艺制度同例1，不同的是实施不锈钢和铝两层复合。选取铝板厚度2.4mm，宽度为320mm，铝板表面处理条件是NaOH碱液浓度20％，温度50℃，浸渍时间4分钟，浓度为15％硝酸溶液温度为70℃，浸泡时间10分钟，烘干炉温度150℃，烘干时间5分钟；选取不锈钢板0.4mm，宽度300mm，处理过程中金属清洗剂温度60℃，时间为20分钟，烘干炉温度为150℃，时间2分钟；两种金属板端头错位12mm放置，点焊后组合成叠板，组合叠板在有N₂气保护的连续式加热炉中加热，温度为450℃，加热时间为15分钟，辊面预热温度150℃，为了防止轧制过程金属铝粘辊，采用二硫化钼乳剂(市场销售)润滑辊面，热处理温度为420℃，时间为30分钟，升温速度为300℃/小时，经过加工后的复合板总压下率为28.5％，金属界面结合牢固、深冲性能好。
例3：具体工艺制度同例2，不同的是铝板表面处理条件是：NaOH碱液重量浓度30％，温度为70℃，浸渍时间为1分钟，浓度为20％硝酸溶液温度为80℃，浸泡时间为5分钟，烘干炉温度为100℃，烘烤时间10分钟；不锈钢板处理过程中金属清洗剂温度为70℃，超声波脱脂处理15分钟，处理后烘干，炉温为100℃，时间为10分钟；两种金属板端头错位10mm放置，组合叠板在连续加热炉中加热温度为420℃，加热时间为20分钟，辊面预热温度为130℃，采用石墨乳化剂(市场销售)润滑轧辊面；热处理退火温度为300℃，时间为3小时，经过加工后的复合板总压下率为15％，金属界面结合牢固，深冲性能好。
例4：具体工艺制度同例2，不同的是组合叠板在连续加热炉中加热温度为420℃，轧机的轧辊面预热温度200℃，采用高粘度润滑剂(市场销售)润滑轧辊面；热处理退火温度为360℃，时间为2小时，经过加工后的复合板总压下率10％，金属界面结合牢固，深冲性能好。
例5：具体工艺制度同例2，不同的是组合叠板在连续加热炉中加热温度为250℃，轧机的轧辊面预热温度400℃；热处理退火温度为300℃，退火时间为3小时。经过加工后的复合板总压下率30％。
例6：具体工艺制度同例2，不同的是选取铝板宽度为315mm，不锈钢板宽度为300mm；连续式加热炉加热温度为300℃，轧辊面预热温度为200℃；热处理温度380℃，时间为1小时。经过加工后的复合板总压下率25％，金属界面结合牢固，深冲性能好。
例7：工艺制度同例2，不同的是组合叠板，在连续加热炉中加热温度为380℃，轧辊面预热温度为150℃，热处理温度500℃，时间为0.5小时，升温速度为400℃/小时。经过加工后的复合板总压下率为20％，金属界面结合牢固，深冲性能好。
例8：工艺制度同例2，不同的是组合叠板在连续加热炉中加热温度为250℃，轧辊面预热温度为300℃；热处理温度为550℃，时间为0.5小时，经过加热后的复合板总压下率为35％，金属界面结合牢固，深冲性能好。