专利名称：一种包覆材料的热轧复合方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，特别涉及到一种金属包覆材料的制造技术。
背景技术：
轧制的包覆板、棒、管材已经大量应用于化工、冶金、石油、军事甚至民用建筑装饰行业。包覆材料的制造方法也有很多，常用的复合方法大体上分两大类，一类是直接复合技术，有热轧复合、冷轧扩散复合、液—固相轧制复合、爆炸复合、钎焊、堆焊、扩散焊、浇铸复合等；另一类是用预复合的坯料进行轧制的技术，如爆炸焊、钎焊、堆焊、扩散焊、浇铸复合出坯料再进行热轧的方法；也有用粉末烧结预复合后，再冷轧扩散复合等。其他复合方法还有镀层方法、涂层方法和衬套方法等，镀层主要用于镀膜，有化学镀、离子镀、蒸镀、热镀、滚镀和电镀几种；涂层方法有等离子、氧乙炔、电弧、爆炸喷涂、冷喷涂和钎涂等；衬套方法较为简单，但金属层间没有结合力，主要用于要求不严格的场合，如建筑装修用的外套复合管、低压化工容器衬里和部分低温流体管线，其基本技术手段有机械挤压、液压胀配、爆炸胀配(包括液电、电磁成型)、热配合等。
尽管复合金属的方法有很多种，但热轧复合仍是其主要生产手段之一，热轧复合具有生产效率高，产量大的特点，尤其是对于规格、定型的批量产品热轧复合有很大的经济优势。目前的热轧复合方法，主要采用的是美国工艺，即将覆板镀镍，组装在基层板上，然后将这样的组合对扣在一起，封焊两块基板的四周，然后抽空、热轧。这样的复合板需要较大的压下量才能达到冶金结合，一般下压量要在50％以上。改进的方法如USP4,831,708将镀层改为化学镀层，如镀镍磷合金层，由于镍磷合金在轧制温度下已经熔化，又称为液态界面轧制复合。其他的方法还有在覆层上爆炸焊接薄层基板金属，然后与基材组合轧制复合的方法(日本专利57134287)；在复合层与基材间加入增强金属网的轧制方法(日本专利61235085)；以及用钎焊方法轧钎复合的中国专利98117314。以上改进的方法都能使轧制下压量有所下降。但是都存在着一定的局限性，如采用化学镀方法镀层，化学镀液会污染环境，同时镀层太薄，一旦加热时间过长，合金元素发生扩散，熔化的界面就不在存在，也达不到液态界面轧制复合的效果。如在覆层表面进行爆炸焊接、喷涂基材金属，都会大幅度的增加复合成本。而使用增强金属网可以有效的改善下压量，但必须对金属网材进行合理的选择，同时网材会改变复合层厚的均匀性。专利ZL98117314所提出的轧钎复合方法需要在保护气氛中加热，并在保护气氛下轧制，这对设备要求很高，而且技术难度较大，无疑会增加复合成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术简单、无污染、均匀覆层的降低下压量，并能在轧制复合板、复合管、复合异型材上通用的金属包覆材料的热轧复合方法。
本发明的技术解决方案是，在覆层金属与基层金属之间填充金属粉末过渡层，封焊，加热到开轧温度，然后在连轧机组上热轧成金属复合材料。该方法原理如下其一是，由于开轧温度就是粉末的烧结温度，在对填充粉末的覆层与基层进行加热时，粉末自身、粉末与覆层、粉末与基层会发生烧结，形成点状结合。尽管烧结结合不完全，但烧结所产生的不结合区是粉末粒度大小的微小点，不是大片的不结合区，所以在以后的连轧中不用进行大下压量的轧合，而只需要正常的下压量即可轧合。其二是，尽管在轧制过程中，复合坯整体下压量在50％以下，但每个与基覆层接触的粉末会都有局部位置变形量超过50％。其三是，在轧合过程中粉末层的变形量大，会对基覆板表面形成摩擦、搓剪作用，有利于破坏基覆板表面氧化膜，形成扩散焊接条件。其四是，在加热过程中，由于粉末材料的表面积要远大于基覆层表面积，对于轧合不利的水分、氧气会被粉末吸附，基覆层表面的氧化层较薄，有利于轧合。其五是，如果在粉末中添加部分在开轧温度下熔化的粉末，粉末自身、粉末与覆层、粉末与基层会发生液相烧结，烧结结合程度更好，轧合变得更为容易。其六是，如果在粉末中添加部分在开轧温度下释氢的粉末，粉末自身、粉末、基覆层表面的氧化层会被还原，有利于烧结和轧合。其七是，如果在粉末中添加部分在开轧温度下吸气粉末，便于吸收对轧合不利的氧，有利于烧结和轧合。其八是，由于该方法是先在复合坯上解决复合问题，所以可以用于热轧复合管、拔热轧复合管，以及各种复合异型材。
实现本发明方法的具体步骤是首先，是复合坯的准备，将基覆层的复合表面打磨干净、除油后，在完全封焊基覆层之前，在基覆层之间填入1mm直径以下的金属粉。填入的金属粉可以是混合粉末或合金粉末，要保证粉末的烧结温度在开轧温度相当；如果粉末中存在液相，应保证粉末主要部分的熔点在开轧温度以上，即50％体积比以上的粉末在开轧温度下不会发生熔化，以免在轧合过程中从复合板坯中喷出金属液体，造成危险。
在按上述要求装入粉末后，进行封焊、抽空、密封，或者是封焊、抽空、充入惰性气体或还原气体、密封，就准备好了复合坯。
在复合坯准备好后，就可以在连轧机组上对之进行正常的热轧，热轧下压量在20％左右即可，最终，可轧制成复合板。
基于上述原理和操作过程，该方法在制出管坯、异型材坯料厚也可以用于热轧复合管、拔热轧复合管，以及各种复合异型材。
本发明的优点是1)轧合的下压量小；2)在连轧机组上轧制复合板时，无需改变热轧工艺，对设备和技术要求较低；3)对板坯的处理简单，无污染，容易实现；4)由于界面的氧化物、杂质等存在于一定厚度的粉末层中，而不象原来的轧制复合集中在界面线上，复合强度较高；5)轧制后的复合层厚度均匀；6)可用于生产单面复合板，也可用于生产双面复合板；7)该方法还可以用于热轧复合管、拔热轧复合管，以及各种复合异型材。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的单面复合板坯结构图。
图2是本发明的双面复合板坯结构图。
其中，1.基层，2.覆层，3.粉末层，4.封焊焊缝。
具体实施例方式
实施例1
按图1预制复合板坯。覆板为10mm的不锈钢板，基板为120mm厚的Q235B钢板，宽度均为240mm，在基覆板间放入2mm厚的粒度为-0.5mm的不锈钢粉末。用氩弧焊使用不锈钢焊丝焊接密封复合板坯，在焊缝处留抽气嘴。抽空粉末层，然后掐死抽气嘴，焊接密封。将复合板坯在300mm连轧机组上轧制，开轧温度1000～1200℃，轧制成2.7mm带钢，不锈钢层的厚度为0.21～0.23mm。
实施例2按图2预制复合板坯。覆板为10mm的不锈钢板，基板为120mm厚的Q235B钢板，宽度均为240mm，在基覆板间放入2mm厚的粒度为-1mm的钢粉。用氩弧焊使用不锈钢焊丝焊接密封复合板坯，在焊缝处留抽气嘴。抽空粉末层，然后充入含5％氢的氩气，掐死抽气嘴，焊接密封。将复合板坯在300mm连轧机组上轧制，开轧温度1000～1200℃，轧制成2.7mm带钢，不锈钢层的厚度为0.18～0.19mm。
实施例3按图1预制复合板坯。覆板为12mm的不锈钢板，基板为120mm厚的Q235B钢板，宽度均为240mm，在基覆板间放入2mm厚的粒度为-0.5mm的钢粉，并混入1％的铝粉。用氩弧焊使用不锈钢焊丝焊接密封复合板坯，在焊缝处留抽气嘴。抽空粉末层，然后掐死抽气嘴，焊接密封。将复合板坯在300mm连轧机组上轧制，开轧温度1000～1200℃，轧制成2.7mm带钢，不锈钢层的厚度为0.18～0.19mm。
权利要求
1.一种金属包覆材料的热轧复合方法，其特征在于，在覆层金属与基层金属之间填充金属粉末层，然后，封焊密封，热连轧、拔成金属复合材料，填入的金属粉是1mm直径以下的金属粉，金属粉的烧结温度与轧制温度相同。
2.根据权利要求1所述的一种金属包覆材料的热轧复合方法，其特征在于，填入的金属粉是混合粉末。
3.根据权利要求1所述的一种金属包覆材料的热轧复合方法，其特征在于，填入的金属粉是合金粉末。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种金属包覆材料的热轧复合方法，其特征在于，填入的金属粉主要部分的熔点在开轧温度以上，即50％体积比以上的粉末在开轧温度下不会发生熔化。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种金属包覆材料的热轧复合方法，其特征在于，填入的金属粉是释氢型粉末。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种金属包覆材料的热轧复合方法，其特征在于，填入的金属粉是吸气型粉末。
7.根据权利要求1或4所述的一种金属包覆材料的热轧复合方法，其特征在于，填入的金属粉是释氢型粉末。
8.根据权利要求1或4所述的一种金属包覆材料的热轧复合方法，其特征在于，填入的金属粉是吸气型粉末。
全文摘要
一种金属包覆材料的热轧复合方法属于冶金技术领域，特别涉及到一种金属包覆材料的热轧复合技术。其特征是在覆层金属与基层金属之间填充金属粉末层，然后封焊、热轧成金属复合材料。该热轧复合方法，轧合下压量小，在连轧机组上轧制复合板时，无需改变热轧工艺，对设备和技术要求较低；轧制后的复合层厚度均匀；可用于生产单面复合板和双面复合板，也可用于生产复合管材和异型材。
文档编号B23K20/04GK1590002SQ20031012088
公开日2005年3月9日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者李晓杰 申请人:李晓杰