本发明涉及金属复合板材及其加工方法。
背景技术：
火力发电是利用可燃物在燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。目前我国发电供热用煤占全国煤炭生产总量的50％左右。大约全国90％的二氧化硫排放由煤电产生，80％的二氧化碳排放量由煤电排放。
煤炭直接燃烧排放的废气中含有大量的水蒸气和硫的氧化物，在烟囱中冷却后，在烟囱内壁形成硫酸，加上废气含有一定温度，因而腐蚀性较大。
我国的《中华人民共和国电力行业标准》中专门对火力发电厂烟囱内衬防腐材料做出了规定，包括耐酸胶、耐酸砖、轻质耐酸浇筑料等多种材料，上述材料多以硅酸盐为主体，并利用一定的浇筑工艺，在烟囱内壁形成一层防腐结构层，行业内统称“蹭胶”。然而“蹭胶”的寿命仅为1-3年，因此，火电厂更换防腐结构层的频率较高。
钛是一种常用的抗腐蚀材料，由于在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，因此能够保护了钛基体不被腐蚀。其次，钛还具有其具有重量轻、强度高、耐热性好等优点，但由于钛较为稀有，因此，钛的价格偏高，目前钛和钛的合金大量用于航空工业，有"空间金属"之称，其次，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面也有着日益广泛的应用。
异步轧制是一种速度不对等轧制，上下工作辊表面线速度不等，以降低轧制力。异步轧制用于轧制双金属板，将引起轧件的弯曲变化，异步轧制可以调节双金属板的弯曲曲率，而且在同一异步比的条件下，两金属组元的厚比在某一变形程度条件下，可以得到平直的轧件。异步轧制与常规轧制相比，可以明显地降低轧制压力；增大一个轧程的总变形量，减少轧制道次和中间退火次数；提高轧机的轧薄能力和轧制精度。因此，在现有技术中，异步轧制通常应用于都轧制变形抗力高、加工硬化严重的极薄带材的加工上有着广泛应用。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种耐腐蚀的复合板及其加工方法，用于解决传统的“蹭胶”寿命短的技术问题。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
耐腐蚀的复合板，包括顺次叠加复合的钛层、铝层和钢层，其中铝层的厚度为0.5mm～1mm，铝层和钛层的总厚度为1mm～2mm，钢层的厚度为3mm～40mm。
进一步的，在本发明中，所述复合板通过通过异步轧制而成；异步轧制前，所述铝层和钢层加热至200℃～300℃。
进一步的，在本发明中，所述异步轧制时，位于钛层一侧的辊子线速度小于位于钢层一侧的辊子的线速度，异步比为2-4，轧件出口速度为3m/min-6m/min。
进一步的，在本发明中，异步轧制后，复合板进行退火处理，退火温度为300℃～400℃。
本发明同时提供一种耐腐蚀的复合板的制备方法，包括顺序执行的以下步骤：
步骤一、选择钛层、铝层和钢层，各层的厚度满足铝层的厚度为0.5mm～1mm，铝层和钛层的总厚度为1mm～2mm，钢层的厚度为3mm～40mm；
步骤二、将铝层和钢层送入加热炉，在加热炉中加热至200℃～300℃后从加热炉出口中运出；
步骤三、将常温下的钛层以及刚从加热炉中运出的铝层和钢层，按照钛层、铝层、钢层从上往下的顺序叠加排列并进行异步轧制；异步轧制时，位于钛层一侧的辊子线速度小于位于钢层一侧的辊子的线速度；
步骤四、将异步轧制完成后的复合板进行退火处理；
步骤五、将退火处理后的复合板进行冷却，制备结束。
进一步的，在本发明中，所述退火温度为300℃～400℃。
进一步的，在本发明中，所述钛层、铝层和钢层顺序叠放后先经过导辊定向再进行异步轧制。
有益效果：
由以上技术方案可知，本发明的技术方案提供了一种复合板的加工方法，主要利用加热和异步轧制的工艺实现对三层金属复合材料的轧制。
三层金属中，钢层作为基层，厚度为3mm～40mm，为整个复合板提供有效支撑；钛层作为复合层，厚度为0.5mm～1mm，用于直接与腐蚀环境接触以抵御腐蚀；铝层作为中间层，起到胶连钛层和钢层的作用；同时由于铝层本身对酸性腐蚀环境具有良好的抵抗作用，但铝的金属活性较高，无法在高温环境下使用，因此考虑到其质轻价廉，作为钛层的良好替代品，可以充分减少钛层的使用量，考虑有效抵御腐蚀，因此铝层与钛层的总厚度达到1mm～2mm；如此使得产品成本得以控制，且抗腐蚀效果好。
在充分考虑上述三种材质的物理特性以及对比了现有的常规复合方法，最终研究了本发明的加工方法。传统的加工方法包括常规复合轧制和爆炸复合，常规复合轧制能满足本发明中覆层的厚度要求，但对整个成品的厚度仅能满足4mm以下的要求，若大于4mm的板材，需要极为优良的设备能力，造价太高；而爆炸复合对成品的复合厚度能满足要求，但覆层厚度不能低于3mm，否则无法承受爆炸冲击，因此也无法满足本发明的复合板的制作要求。
相比于传统加工方法，本发明独创了异步轧制前加热的方式，并且仅对铝板和钢板进行加热，且控制加热温度在200℃～300℃之间，使得铝板能够处于其塑性变形的温度区间，便于后期的轧制；同时由于钢层较厚，其在受热后可以在和铝板贴合轧制时对铝板起到保温作用，不至于让铝板迅速降温影响轧制效果。并且上述加热温度的不会对钛层和钢层产生影响，且后期的退火温度也不会改变钛层和钢层的材料性能，故复合板有良好的耐腐蚀性能，且制备的复合板后期可进行良好的加工处理，以便于安装在烟道中。
进一步的采用异步轧制的方式，能够提供较大的轧制力，钛层一侧的辊子线速度小于位于钢层一侧的辊子的线速度，异步比为2-4，轧件出口速度为3m/min-6m/min，因此钛层一侧慢速轧制，受力大，能够将厚度为5mm～10mm的覆层固定到基层上，因此满足将钛层、铝层有效固定到钢层上的要求。
传统的异步轧制主要应用于超薄板材的加工，异步比一般小于2，轧件出口速度一般大于8m/min。然而本发明中板材并且本发明的轧件中铝层的厚度为0.5mm～1mm，铝层和钛层的总厚度为1mm～2mm，钢层的厚度为3mm～40mm，因此无法使用传统的异步轧制的参数。经过发明人结合材料和轧制参数，长期变量试验统计出上述符合厚度要求的轧制参数。
上述加工方法加工出来的成品，应用于烟道抗腐蚀中，寿命可以从原来的3年延长至10年，具有广泛的应用前景。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1为本发明的结构示意图。
图中，各附图标记的含义如下：
钛层1、铝层2、钢层3、加热炉4、上导辊5-1、下导辊5-2、上辊6-1、下辊6-2,、复合板7。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
如图1所示的耐腐蚀的复合板，包括顺次叠加复合的钛层、铝层和钢层，其中铝层的厚度为0.5mm～1mm，铝层和钛层的总厚度为1mm～2mm，钢层的厚度为3mm～40mm。
进一步的，在某些具体实施例中，所述复合板通过通过异步轧制而成，异步轧制可以提供较大的轧制力，且精度较高，适合加工较厚的对象，满足本发明中成品的厚度要求。异步轧制让铝软化，轧制过程中铝材的变形量为60％以上，其他金属基本无变形。
在异步轧制前，所述铝层和钢层加热至200℃～300℃。上述温度属于铝的塑性变形温度，但远未达到钢的塑性变形温度，因此，利用上述温度加热铝层，可以使铝更好的变形胶固钛层和钢层；同时钢层加热，在轧制时可以起到对铝层的保温作用，使得铝层始终处于塑性变形的温度区域内，有利于保证轧制的效果。
进一步的，在某些具体实施例中，所述异步轧制时，位于钛层一侧的辊子线速度小于位于钢层一侧的辊子的线速度。速度较小一层的辊子能够对该侧的覆层提供较大的力，使钛层和铝层一侧的形变较大，从而固定到作为基层的钢层上。传统的异步轧制主要应用于超薄板材的加工，异步比一般小于2，轧件出口速度一般大于8m/min。然而本发明中板材并且本发明的轧件中铝层的厚度为0.5mm～1mm，铝层和钛层的总厚度为1mm～2mm，钢层的厚度为3mm～40mm，因此无法使用传统的异步轧制的参数。经过发明人结合材料和轧制参数，长期变量试验统计出符合厚度要求的轧制参数。
进一步的，在某些具体实施例中，所述铝层和钢层通过加热炉进行热风加热。
进一步的，在某些具体实施例中，异步轧制后，复合板进行退火处理，退火温度为300℃～400℃。退火温度为铝的退火温度，因此，可以释放铝层的应力、增加铝层的延展性和韧性，便于后期弯折处理。并且上述退火温度不会对钛层和钢层造成不良影响。
本发明同时公开了一种耐腐蚀的复合板的制备方法，包括顺序执行的以下步骤：
步骤一、选择钛层、铝层和钢层，各层的厚度满足铝层的厚度为0.5mm～1mm，铝层和钛层的总厚度为1mm～2mm，钢层的厚度为3mm～40mm；
步骤二、将铝层和钢层送入加热炉，在加热炉中加热至200℃～300℃后从加热炉出口中运出；
步骤三、将常温下的钛层以及刚从加热炉中运出的铝层和钢层，按照钛层、铝层、钢层从上往下的顺序叠加排列并进行异步轧制；异步轧制时，位于钛层一侧的辊子线速度小于位于钢层一侧的辊子的线速度；
步骤四、将异步轧制完成后的复合板进行退火处理；
步骤五、将退火处理后的复合板进行冷却，制备结束。
作为优选的，在本发明的具体实施例中，所述退火温度为300℃～400℃。由于本发明采用的异步轧制的轧制力大，且可以控制影响区在覆层区域，加上控制温度在铝的塑形形变温度区间，所以两种手段保证轧制过程铝变形而其他两种金属不变形，因此三种金属中只有铝产生了加工硬化，后续热处理只需考虑铝即可，即铝300-400℃退火。
这样后续热处理只处理铝的好处有：
1、铝材完全退火温度不会影响钛和钢的材料性能；
2、铝材完全退火温度下复合界面不会产生影响复合强度的金属间化合物；
3、热处理温度低，因此热处理的成本低。
作为优选的，在本发明的具体实施例中，所述钛层、铝层和钢层顺序叠放后先经过导辊定向再进行异步轧制。
通过上述制备方法制备的耐腐蚀的复合板。在成品使用时，将上述钛层作为最靠近酸性腐蚀环境的一层，将钢层贴合烟道内壁固定，用于烟道的抗腐，可以将寿命从原来的3年延长到10年。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。