专利名称：一种钛-钢单面复合板的制备方法
技术领域：
本发明涉及ー种复合钢板的制备方法，尤其涉及ー种钛-钢单面复合板的制备方法。
背景技术：
钛-钢复合板由于其优异的耐蚀性和显著的经济性而被广泛应用于能源、石油、化工、海洋等各部门。生产钛-钢复合板的方法主要分为两种ー种是爆炸复合法，另ー种是轧制复合法。爆炸复合法生产的产品板面较小、生产效率低、结合强度低、结合截面呈犬牙交错形，降低了钛层的有效厚度。而轧制复合法又被分为冷轧复合法和热轧复合法，热轧复合法可规模化生产，界面结合率和界面结合强度均优于爆炸法。专利CN101992344公开了ー种钛-钢复合板的制备方法，其按以下エ艺步骤进行，首先选取长、宽尺寸相等的钛 板和钢板，除去锈层和氧化层；然后将钛板与钢板表面相对，完全重合，形成组合坯料；再用四块钛板作为侧封板封住组合坯料的四周，并用夹具将侧封板与组合坯料夹紧后一起放入真空室内；将组合坯料和侧封板的所有接触缝焊严后，将其共同送入加热炉中加热到600 1200で，保温0. r2h ;最后将加热完成的组合坯料送入轧机中轧制，得到界面结合强度>350MPa的钛-钢复合板，该方法中，需将坯料放进真空室抽真空后进行焊接，真空焊接条件苛刻、焊接成本高，エ艺设计不够合理；而且该方法中，对钢板的材质要求较高，需要使用不锈钢(如304奥氏体不锈钢)，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供ー种エ艺设计合理的钛-钢单面复合板的制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是
ー种钛-钢单面复合板的制备方法，按以下エ艺步骤进行(I)分别选取两块尺寸相等的钛板和两块尺寸相等的钢板，对钛板及钢板的表面进行除锈及除氧化层处理；(2)在第ー钢板四周焊接挡条形成封闭的框体，在框体内的第一钢板上方铺放过渡层，过渡层上放置上表面涂覆隔离剂的第一钛板，第一钛板上放置下表面涂覆隔离剂的第二钛板，第二钛板上方依次放置过渡层、第二钢板，形成钢板-过渡层-钛板-隔离剂-钛板-过渡层-钢板对称式多层组合坯料，组合坯料内钛板四周与挡条之间有间隙；(3)将组合坯料压紧并分别将挡条与第一钢板、第二钢板焊接，使第一钢板、第二钢板及挡条内部形成密闭腔体，在挡条上钻孔并在孔内焊接钢管，使钢管与密闭腔体连通；(4)将组合坯料送入加热炉加热并抽真空，温度控制在500°C 630°C，保温I 2h，真空度达到20 200Pa; (5)将钢管外端封死后将组合坯料送入轧机中轧制，轧制温度700°C 900°C ； (6)轧制后分切即得钛-钢单面复合板。所述钛板的长度、宽度分别小于钢板的长度、宽度；所述挡条焊接于第一钢板及第ニ钢板之间内侧；钛板四周与挡条之间的间隙均匀、对称。所述挡条为碳素钢。
所述步骤(2)中的隔离剂由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；隔离剂涂覆于钛板上后需进行烘干。所述步骤(2)中的过渡层为镍基合金。本发明的有益效果是
1.エ艺流程设计合理，组坯后先进行焊接，再抽真空，焊接时只需普通的电弧焊及埋弧焊就可满足条件，相比在真空条件下焊接，焊接条件要求低，成本低，且不用另外组建真空室，単独的一个坯料即是ー个小的真空室，结构简单；
2.钛板被包覆在钢板形成的密闭腔体中，所以轧制时可在轧钢厂利用其加热炉(一般燃烧高炉煤气)进行加热，而其它方法(如专利CN101992344 )采用钛板裸露开放性轧制吋，只能使用电加热(因为煤气中的C会和Ti生成0. 15mm厚的脆性TiC)，所以该方法更简便，不必另建电阻加热炉；
3.钛板在真空中被加热和轧制，不会被氧化；
4.选用镍基合金做过渡层可有效阻止界面TiC的生成，从而将界面剪切强度提高到230MPa以上(GB8547-87规定界面剪切强度彡198MPa)；
5.本发明以普通碳素钢或低合金钢为基材(本发明中基材为钢板)的，相对于以奥氏体不锈钢为基材时，其成本更低而机械强度和エ艺加工性能(主要是焊接)更佳；
6.本发明中钢板和钛板之间的结合界面为平面，不减少复层和基层的有效厚度，而爆炸法结合界面呈犬牙交错的镶嵌式，势必会減少钛复层的有效厚度，減少材料的使用寿命;
7.本发明所得产品的技术指标可达到a.界面结合率99.6% 100% (GB8547-87 95% 100%) ；b.界面剪切强度:230 260MPa (GB8547-87:138 196MPa)。
图I是本发明广品结构不意图。
具体实施例方式如图I所示，ー种钛-钢单面复合板的制备方法，按以下エ艺步骤进行
(1)分别选取两块尺寸相等的第一钛板3、第二钛板4和两块尺寸相等的第一钢板I、第ニ钢板2，对第一钛板3、第二钛板4及第ー钢板I、第二钢板2的表面进行除锈及除氧化层处理(只对钛板及钢板的ー个表面-结合面进行即可)；钢板的长度和宽度分别比钛板的长度和宽度大80 100_ ；
(2)在第一钢板I四周点焊(间距200 300mm)挡条7形成封闭的框体，在框体内的第ー钢板I上方(结合面)铺放过渡层6，过渡层6上放置上表面涂覆隔离剂5的第一钛板3，第一钛板3上放置下表面涂覆隔离剂5的第二钛板4，第二钛板4上方依次放置过渡层6、第二钢板2，形成钢板-过渡层-钛板-隔离剂-钛板-过渡层-钢板对称式多层组合坯料，组合坯料内第一钛板3、第二钛板4四周与挡条7之间有均匀、対称的间隙10，间隙10为下述步骤中抽真空时的通道；挡条7采用碳素钢(Q235B)，挡条的厚度为12mm，高度为第一、第二钛板总厚度加0. 3mm,长度为比钛板的长、宽各加IOmm ;挡条制做时,应采取机械冷剪切，如热切割则必须去除切割面氧化层，档条的一个侧面也必须抛光去除氧化皮，该侧面在焊到钢板上时应向里，档条宽度(或称高度)误差应控制在3%。以内；挡条焊接时，档条距钢板边缘22-25_ ;本步骤中的隔离剂5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目以细，且氧化钾和氧化钠的总含量小于等于0. 05%，4%聚こ烯醇水溶液须经100目纱网过滤；隔离剂按复材面积38— 40g/m2乘压缩比将制备好的隔离剂均匀地涂刷在钛板未经处理的表面，涂刷好后需对其彻底烘干；本步骤中的过渡层采用镍基合金，目的是阻止Ti和基材中的C反应成TiC ；
(3)将组合坯料送入液压压カ平台，用适当压力将叠加体压紧，在压カ平台持续加压的前提下，用手工电弧焊小电流(< 200A)将四周档条7和第一钢板I、第二钢板2间的缝隙封焊，焊后将压カ平台卸压，移出坯体至自动埋弧焊平台，将坯体四周档条7与两块钢板所形成的槽用埋弧焊满焊，焊接时根据钢板的材质确定焊前或焊后处理制度，以保证焊肉8无夹杂，无裂纹，无气眼，使第一钢板I、第二钢板2及挡条7内部形成密闭腔体；在焊好的组合坯料的焊肉8上钻孔深度以打穿挡条为准，并在孔内焊接无缝钢管9，并焊严密，使钢管9与密闭腔体连通；钢管9长度1000— 1500mm，焊好后并进行检漏处理将无缝钢管9连接氩气或氮气等惰性气体，其压カ要求> 0. 5Mpa,同时在焊肉8上涂刷浓度为2%的洗衣粉 水溶液，检查是否漏气，如有漏气应当用气割下挖10mm，再进行补焊并重新检漏，直至不泄漏；
(4)将组合坯料送入加热炉，组合坯料上焊接好的无缝钢管9弯成U形，并将弯曲部分置冷水中(起冷却作用)，管子连接真空泵(旋片X15型真空泵)；启动真空泵和加热炉热源，温度控制在500°C 630°C，保温I 2h，真空度达到20 200Pa;
(5)抽真空合格后，用热锻法距坯料150mm左右处封死抽真空的无缝钢管9并让其紧贴钢坯；在坯子表面标记相关标识(坯号、轧制方向等)，在轧钢厂用大型平板轧机进行轧制，轧制温度700°C 900°C;
(6)轧制后分切即得钛-钢单面复合板。为尽量提高开轧温度，出炉后可免去除鳞箱脱鳞エ序，仅在轧机处用高压水除鱗。轧好的板坯自然或风冷至常温后，用こ炔切割分切成所要规格，并经矫平。分切后经检测，本发明所得产品的技术指标可达到a.界面结合率99. 6% 100%(GB8547-87 95% 100%) ；b.界面剪切强度:230 260MPa (GB8547-87:138 196MPa)。
权利要求
1.ー种钛-钢单面复合板的制备方法，其特征在于，按以下エ艺步骤进行(I)分别选取两块尺寸相等的钛板和两块尺寸相等的钢板，对钛板及钢板的表面进行除锈及除氧化层处理；(2)在第一钢板四周焊接挡条形成封闭的框体，在框体内的第一钢板上方铺放过渡层，过渡层上放置上表面涂覆隔离剂的第一钛板，第一钛板上放置下表面涂覆隔离剂的第ニ钛板,第二钛板上方依次放置过渡层、第二钢板，形成钢板-过渡层-钛板-隔离剂-钛板-过渡层-钢板对称式多层组合坯料，组合坯料内钛板四周与挡条之间有间隙；(3)将组合坯料压紧并分别将挡条与第一钢板、第二钢板焊接，使第一钢板、第二钢板及挡条内部形成密闭腔体，在挡条上钻孔并在孔内焊接钢管，使钢管与密闭腔体连通；(4)将组合坯料送入加热炉加热并抽真空，温度控制在500°C 630°C，保温I 2h，真空度达到20 200Pa; (5)将钢管外端封死后将组合坯料送入轧机中轧制，轧制温度700 0C 900°C ；(6)轧制后分切即得钛-钢单面复合板。
2.如权利要求I所述的钛-钢单面复合板的制备方法，其特征在于，所述钛板的长度、宽度分别小于钢板的长度、宽度；所述挡条焊接于第一钢板及第ニ钢板之间内侧；钛板四周与挡条之间的间隙均匀、对称。
3.如权利要求I或2所述的钛-钢单面复合板的制备方法，其特征在于，所述挡条为碳素钢。
4.如权利要求3所述的钛-钢单面复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的隔离剂由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；隔离剂涂覆于钛板上后需进行烘干。
5.如权利要求3所述的钛-钢单面复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的过渡层为镍基合金。
全文摘要
本发明公开了一种钛-钢单面复合板的制备方法，按以下工艺步骤进行(1)分别选取两块尺寸相等的钛板和两块尺寸相等的钢板，并对其表面进行除锈及除氧化层处理；(2)组坯，使形成钢板-过渡层-钛板-隔离剂-钛板-过渡层-钢板对称式多层组合坯料，组合坯料内钛板四周与挡条之间有间隙；(3)将组合坯料压紧并分别将挡条与第一钢板、第二钢板焊接，使第一钢板、第二钢板及挡条内部形成密闭腔体，在挡条上钻孔并在孔内焊接钢管，使钢管与密闭腔体连通；(4)将组合坯料送入加热炉加热并抽真空；(5)将钢管外端封死后将组合坯料送入轧机中轧制；(6)轧制后分切即得钛-钢单面复合板。本发明工艺设计合理，生产成本低。
文档编号B21B1/38GK102773254SQ201210260229
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月26日 优先权日2012年7月26日
发明者李向民 申请人:李向民