[发明专利]一种钛-钢单面复合板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合钢板的制备方法，尤其涉及一种钛-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：一种是爆炸复合法，另一种是轧制复合法。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公开了一种钛-钢复合板的制备方法，其按以下工艺步骤进行，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℃，保温0.1~2h；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，工艺设计不够合理；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一种工艺设计合理的钛-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：

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，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500⁰C～630⁰C，保温1～2h，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700⁰C～900⁰C；（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二钢板之间内侧；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1重量份的活性α—Al₂O₃ 和1.5重量份的4%聚乙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.工艺流程设计合理，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，单独的一个坯料即是一个小的真空室，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时，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≥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工艺加工性能（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，势必会减少钛复层的有效厚度，减少材料的使用寿命；