一种移动感应加热钛板单辊驱动轧制钛/铝复合板的方法技术

本发明专利技术涉及一种移动感应加热钛板单辊驱动轧制钛/铝复合板的方法，包括S1、初始板材待复合表面预处理；S2、移动感应加热组装板坯；S3、单辊驱动轧制；S4、雾化冷却；S5、切割。本发明专利技术的移动感应加热方法通过只对钛板进行感应加热，且单辊驱动轧制只对与铝侧板接触的轧辊作为主动辊，与钢侧板接触的轧辊作为从动辊；钛板在轧制时受到高温和较大摩擦剪应力作用更容易变形，得到变形协调性良好，且具有结合强度高的钛/铝复合板。强度高的钛/铝复合板。强度高的钛/铝复合板。

【技术实现步骤摘要】
一种移动感应加热钛板单辊驱动轧制钛/铝复合板的方法


[0001]本专利技术涉及金属层状复合板制备
，尤其涉及一种移动感应加热钛板单辊驱动轧制钛/铝复合板的方法。

技术介绍

[0002]钛具有高强度、低密度、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能被誉为太空金属，铝具有良好的导电导热性能、耐蚀性，因此钛/铝复合板广泛应用于航空航天、军事及医疗器械领域。但是，钛金属价格昂贵，使其应用受到限制；铝在高温环境和腐蚀性环境性能大大降低。而钛/铝复合板在保持钛、铝两金属特性的同时具有“相补效应”，经过恰当组合可以得到优异综合力学性能，而且可以大大降低使用成本。
[0003]目前，钛铝复合板主要由轧制复合法制备。多采用同时加热钛板和铝板方式轧制以提高结合强度和力学性能。轧制复合法是将不同金属板组坯通过轧辊滚压，在轧辊作用力下金属板发生剧烈的弹塑性变形，金属表面薄膜破裂，裸露出新鲜金属，在高温高压下，新鲜金属发生冶金结合。轧制复合法因其轧制的产品尺寸精确高、复合后的各层材料厚度均匀、复合材料性能均匀一致性好、生产连续性高，有利于大规模生产和自动化的实现，成为国内外生产层状复合板的发展趋势。
[0004]但传统的轧制工艺生产钛/铝复合板会存在以下问题：由于钛/铝在同一温度下变形抗力差异大，轧制复合时铝的变形远大于钛的变形，又由于轧制时两辊转速一致，轧制后容易出现变形不协调而引起轧后严重翘曲及结合强度低等问题，且复合板翘曲程度过大，导致其无法进入矫直机，同时不方便进行退火处理，当复合板结合强度低时，在矫直或退火过程中容易引起复合板开裂。所以采用现有的轧制复合技术很难生产出结合强度高且平直的钛/铝复合板。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种移动感应加热钛板单辊驱动轧制钛/铝复合板的方法，先将组坯中的钛板在保护气体下单独加热，然后移动至轧制入口处与室温下的铝板一同进入辊缝进行轧制，使钛/铝在变形抗力相近的条件下轧制复合，并采用单辊驱动轧制可促进金属协调变形；同时轧后雾化冷却能迅速带走钛侧大量余热，使钛铝界面处温度低于350℃，减少了钛铝界面处化合物的生成。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术所提出的一种移动感应加热钛板单辊驱动轧制钛/铝复合板的方法，具体包括以下步骤：
[0008]S1：板坯待复合表面预处理：截取宽度相同的钛板和铝板，钛板比铝板长0.1
‑
0.2m，用砂纸分别除去钛板和铝板待复合面的氧化膜，并用酒精清洗表面油污和残渣，将板坯的尾端对齐，钛板前端与铝板之间用金属垫片留出间隙并绑定，组坯轧制前端铝板相较钛板长出的部分增附一层与铝板同宽的薄铝板并固定，获得轧制所需的有间隙的组装板
坯；
[0009]S2、移动感应加热组装板坯：将组装板坯放入保护气体外罩内的感应加热装置和滑轮组限位槽内，组装板坯轧制前端铝层先置于辊缝并压下，压下率为20％
‑
50％，保护罩内通入保护气体，同时启动轧机和感应加热装置，选用震荡频率为60
‑
80kHz；依据以下公式制定感应加热钛板达到的最高温度T，调节感应加热功率，使钛板移动至辊缝时刻其温度在700℃
‑
850℃范围内；
[0010][0011]式中，T1为辊缝位置钛板温度，单位℃；P为感应加热功率，单位kW；P
b
为连续加热时的比功率，单位kW/m2；L为靠近轧辊端感应线圈至辊缝距离，单位m；
△
L为单位时间内热传导的距离，单位m；K为热传导系数，单位W/(m
·
℃)；B为钛板宽度，单位m；H为钛板厚度，单位m；q
v
为钛板内热源，单位W/m3；
[0012]S3、单辊驱动轧制：将铝板侧轧辊作为驱动辊，钛板侧轧辊作为从动辊，进行单辊驱动轧制，轧辊转动将咬入的铝板带动感应加热后的钛板一起拽入轧辊辊缝，轧制后得到钛/铝复合板；感应加热过程中驱动辊轧制线速度由以下公式确定：
[0013][0014]式中，v为钛板移动速度，单位为m/min；C为板移动速度系数，数值范围为0.3～0.5；B为钛板与感应线圈垂直距离，单位m；P
b
为连续加热时的比功率，单位kW/m2；δ为钛板感应加热集肤深度，单位m；q
v
为钛板内热源，单位W/m3；t为加热时间，单位min；
[0015]S4、雾化冷却：将轧制后的钛/铝复合板进行高压喷雾表面冷却，抑制因高温致使钛铝结合界面处生成化合物；
[0016]S5、切割：对钛/铝金属复合板进行切割加工，获得成品钛/铝复合板材。
[0017]进一步的，所述步骤S1中，有间隙的钛铝组装板坯的钛板选自任意钛板中的一种，铝板选自纯铝或铝合金板中的一种。
[0018]进一步的，所述步骤S1中，钛/铝板坯轧制前端采用金属丝固定，且铝板轧制前端增附一层宽度相同的薄铝板，并用铝铆钉固定；其中，钛板厚度0.001
‑
0.002m，铝板厚度0.004
‑
0.008m，增附铝板厚度为0.001m。
[0019]进一步的，所述步骤S2中，加热装置采用高频感应加热装置。
[0020]进一步的，所述步骤S3中，驱动辊线速度设置为0.72m/min
‑
0.9m/min。
[0021]进一步的，所述步骤S4中，对轧后钛板一侧进行喷雾冷却。
[0022]进一步的，所述步骤S5中，切割方式选用有齿锯进行切割。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1、本专利技术通过只加热钛板，使铝板处于室温状态下，实现了钛铝复合板轧制过程中的协调变形，极大地提升了复合板的结合强度。
[0025]2、本专利技术通过对接触铝侧轧辊采用单辊驱动，降低了对轧机性能的要求，轧制后的复合板翘曲度减小且平直，具有较高的结合性能，各金属板延展率相同。
[0026]3、本专利技术利用移动感应加热技术，实现了轧制位置钛板沿宽度方向温度分布均匀，温差有效控制在0
‑
20℃左右，且边部温度高于中心温度，弥补了轧制过程中因边部散热
快而导致的边裂问题；并且仅需20％的压下率就实现了界面的有效结合，在800℃压下率为50％时，钛/铝复合板界面剪切强度可达107.5MPa。
附图说明
[0027]图1为本专利技术所提出一种移动感应加热钛板单辊驱动轧制钛/铝复合板的方法的流程示意图；
[0028]图2为本专利技术的过程示意图。
[0029]其中，附图标记：1
‑
滑轮组限位槽；2
‑
钛板；3
‑
通气管；4
‑
保护气体外罩；5
‑
感应加热线圈；6
‑
石英玻璃；7
‑
金属垫片；8
‑
从动辊；9
‑
喷雾冷却装置；10
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动感应加热钛板单辊驱动轧制钛/铝复合板的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：板坯待复合表面预处理：截取宽度相同的钛板和铝板，钛板比铝板长0.1
‑
0.2m，用砂纸分别除去钛板和铝板待复合面的氧化膜，并用酒精清洗表面油污和残渣，将板坯的尾端对齐，钛板前端与铝板之间用金属垫片留出间隙并绑定，组坯轧制前端铝板相较钛板长出的部分增附一层与铝板同宽的薄铝板并固定，获得轧制所需的有间隙的组装板坯；S2、移动感应加热组装板坯：将组装板坯放入保护气体外罩内的感应加热装置和滑轮组限位槽内，组装板坯轧制前端铝层先置于辊缝并压下，压下率为20％
‑
50％，保护罩内通入保护气体，同时启动轧机和感应加热装置，选用震荡频率为60
‑
80kHz；依据以下公式制定感应加热钛板达到的最高温度T，调节感应加热功率，使钛板移动至辊缝时刻其温度在700℃
‑
850℃范围内；式中，T1为辊缝位置钛板温度，单位℃；P为感应加热功率，单位kW；P
b
为连续加热时的比功率，单位kW/m2；L为靠近轧辊端感应线圈至辊缝距离，单位m；
△
L为单位时间内热传导的距离，单位m；K为热传导系数，单位W/(m
·
℃)；B为钛板宽度，单位m；H为钛板厚度，单位m；q
v
为钛板内热源，单位W/m3；S3、单辊驱动轧制：将铝板侧轧辊作为驱动辊，钛板侧轧辊作为从动辊，进行单辊驱动轧制，轧辊转动将咬入的铝板带动感应加热后的钛板一起拽入轧辊辊缝，轧制后得到钛/铝复合板；感应加热过程中驱动辊轧制线速度由以下公式确定：式中，v为钛板移动速度，单位为m/min；C为板移动速度系数，数值范围为0.3～...

【专利技术属性】
技术研发人员：余超，高勃兴，郭允畅，杨彬，肖宏，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：