【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属层状复合板制备，具体涉及一种利用电磁感应技术结合冷轧轧制工艺制备高性能铜钢复合板的方法。
技术介绍
1、层状金属复合板可以实现不同金属材料优势性能的复合，例如耐磨性、耐腐蚀性、耐热性、导热性、导磁性、电磁屏蔽等不同材料通过复合，形成新的多功能复合材料。冷轧复合工艺可以部分替代“涂镀”工艺生产覆层板，不仅生产方式环保无污染，而且可以提升覆层金属致密度和厚度，改善覆层质量。
2、用普通金属代替稀贵金属，从而在满足或提升表面性能、综合力学性能、焊接成型性能的前提下，节约稀贵金属，可以大幅度降低材料成本。例如以钢/不锈钢为基板，单面或双面复合铜的新型功能材料。该复合板同时兼具铜的导电性和钢的强度与弹性，可以替代黄铜、磷铜、铍铜等用于导电用的冲件、连接件，并有效避免了黄铜的时效裂纹缺陷。
3、冷轧复合工艺复杂，技术难度大。但与爆炸复合、热轧复合、热轧冷轧复合、机械复合等复合技术相比，冷轧复合在生产效率、品种规格适应性、表面质量、环保节能、技术经济性等方面均有明显优势，有如下优点：一次复合成型，可连续化生产，生产效率高；可适应各类金属间的复合；工序成材率高，复合经济性好；生产过程节能、环保；产品板形好，表面质量好。
4、为了使铜钢复合板具备良好的抗弯曲性能和高的结合性能，降低铜钢复合板的加工硬化，提高复合板后续的加工性能，需要研究更好的结合冷轧工艺制备铜钢复合板的方法。
技术实现思路
1、本专利技术通过提出在保护气氛下电磁感应加热制备铜钢复
2、本专利技术的方法用到的电磁感应加热装置为kps-160/2.5晶闸管中频感应加热炉，采用针对板状试样定制开发的环形铜线圈。在感应加热过程中，由于集肤效应的存在，线圈离复合板的表层要超过15mm的距离。感应加热到轧制的整个过程实现了h2+n2以1：3体积比混合的气体，对铜进行降温的同时也能够防止加热过程中板材表面的氧化。
3、本专利技术的方法包括如下步骤：
4、本专利技术首先提供一种感应加热冷轧系统，包括输送系统，以及与其配套的由计算机控制系统控制的感应加热系统，感应加热系统由感应加热器和感应加热电源组成，其特征在于，所述感应加热器是电磁感应加热装置，在其内部包括铜制的环形感应加热线圈，其中间可通过待加热的铜钢复合板；
5、电磁感应加热装置3中的感应加热线圈的参数通过计算机控制系统进行调节；
6、所述电磁感应加热装置带有用红外热像仪，以对铜-钢-铜结合层侧面的界面测温；
7、还包括可通过冷却气的进气通道7将所述气体输送进密封的电磁感应加热装置3中，并且喷气口对着输送进来的铜钢复合板5上下表面，以及用排气道8排出冷却气；
8、电磁感应加热装置采用密封措施。对于单张板生产过程，采用加热罩密封，具体通过内罩密封硅胶条，加热罩密封盘根。对于连续生产流程，采用气体密封：感应加热装置3内部微正压，氧气无法进入加热炉内。
9、优选地，电磁感应加热装置是中频感应加热炉例如kps-160/2.5晶闸管中频感应加热炉。
10、另外优选地，红外热像仪6设计在电磁感应加热装置3的前后三侧面；所述计算控制系统是plc系统；所述输送系统包括导轨2。
11、具体地，所述保护气是1：3体积比混合的h2+n2气体。
12、本专利技术尤其提供利用所述的感应加热冷轧系统结合冷轧工艺制备铜钢复合板的方法，其包括以下步骤：
13、s1、对铜钢铜三层板进行冷轧：选取宽度相同的一卷钢带和两卷铜带，将铜覆在钢的外侧，选择预设的轧制速度和轧制压下量后，推入轧机进行粗轧，获得铜钢复合板；
14、s2、感应加热铜钢复合板：将所述铜钢复合板通过所述的感应加热冷轧系统的输送系统运送至电磁感应加热装置进行加热处理，并采用用混合气体吹铜表面以进行降温；
15、s3、回火：抽真空，并通过保护气，回火温度为120℃-350℃，保温一小时缓冷至10-30℃；
16、s4、平整及矫直：当回火后的铜钢复合板冷却之后，对所述铜钢复合板进行冷矫直和平整处理。
17、具体地：步骤s1中所用中层原料为if无间隙原子钢，钢板的厚和宽为6.0×510mm；上层原料和下层原料均为h65黄铜，铜板的厚和宽为0.28×540mm。
18、优选地，步骤s2中，感应加热电流范围为50a-1500a，加热时间为10s-60s，加热至钢板加热到750℃-1000℃后然后空冷，铜板加热到550-680℃后然后空冷。
19、在具体实施方式中，步骤s1中的轧制力为1055t，轧至2.2×510mm，经过4道次轧制成0.4mm，采用5～6道次可逆轧制至目标厚度0.13±0.005mm。
20、在另外的实施方式中，步骤s1中将整个带卷装在冷轧机开卷卷筒上，由于卷简直径与带卷内径不同，采用木块支撑，采用无压力中等张力平整通板，重卷至卷取机钢质套筒上。
21、优选地，步骤s4中对所述铜钢复合板进行平整至0.13mm。
22、本专利技术的优点在于，由环形线圈涡流加热产生的热效应可使铁磁性材料温度在短时间内迅速提高，构造出铜钢协调变形复合所需温度场，大大降低了复合板的加工硬化现象，有利于提高复合板材的成形性能，从而制备出协调变形和高结合强度的铜钢复合板。
23、由于铜和钢所需的退火温度不同，而铜的导热很快。若采用现有的加热方法，为了细化钢的晶粒进行退火，就会导致铜进入熔融状态，造成材料缺省，还会对热处理炉箱产生损污。这种情况对于薄板材尤其严重，此时本专利技术显得更有优势。
24、又由于铜和钢的电阻率、比热容等材料属性存在较大的差异，如果将铜和钢同时进行电磁感应加热，会产生温差。利用铜的电阻远小于钢的这一特点，在同样的电流的情况下，调节参数可使得钢中的热量达到铜中热量的数百倍。即将熔点高的钢层单独加热至高温，使熔点低的铜层处于较低温度，以此来对两种材料都在合适的温度下进行退火。
25、本专利技术中对复合板整体加热(其中铜和钢都有升温，但是达到的温度不同，即对铜和钢都在各自合适的温度下进行了退火)，晶粒尺寸发生明显细化，促进了晶粒的动态再结晶。产生的大量晶核会在晶界处生成再结晶晶粒，使晶粒得到进一步的细化。细化的晶粒使得材料基体的力学性能得到了一定的提升，而剪切断裂有部分发生基体处，所以结合强度也得到相应的提高。
26、另外，本方法中的回火步骤是在退火所用的同一个感应加热炉中进行，实现了在线回火，降低了工序复杂性。综上，该方法可以制备出协调变形和高结合强度的铜钢复合板。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种感应加热系统，包括输送系统，以及与其配套的由计算机控制系统控制的感应加热系统，感应加热系统由感应加热器和感应加热电源组成，其特征在于，所述感应加热器是电磁感应加热装置，在其内部包括铜制的环形感应加热线圈，其中间可通过待加热的铜钢复合板；
2.如权利要求1所述的感应加热系统，其特征在于，电磁感应加热装置是中频感应加热炉，例如KPS-160/2.5晶闸管中频感应加热炉。
3.如权利要求1所述的感应加热系统，其特征在于，红外热像仪6设计在电磁感应加热装置的前后三个侧面；所述计算控制系统是PLC系统；所述输送系统包括导轨2。
4.如权利要求1所述的感应加热系统，其特征在于，所述冷却气是1：3体积比混合的H2+N2气体。
5.利用如权利要求1至4任一项所述的感应加热系统结合冷轧工艺制备铜钢复合板的方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤S1中所用中层原料为IF无间隙原子钢，钢板的厚和宽为6.0×510mm；上层原料和下层原料均为H65黄铜，铜板的厚和宽为0.28×540mm。
...【技术特征摘要】
1.一种感应加热系统，包括输送系统，以及与其配套的由计算机控制系统控制的感应加热系统，感应加热系统由感应加热器和感应加热电源组成，其特征在于，所述感应加热器是电磁感应加热装置，在其内部包括铜制的环形感应加热线圈，其中间可通过待加热的铜钢复合板；
2.如权利要求1所述的感应加热系统，其特征在于，电磁感应加热装置是中频感应加热炉，例如kps-160/2.5晶闸管中频感应加热炉。
3.如权利要求1所述的感应加热系统，其特征在于，红外热像仪6设计在电磁感应加热装置的前后三个侧面；所述计算控制系统是plc系统；所述输送系统包括导轨2。
4.如权利要求1所述的感应加热系统，其特征在于，所述冷却气是1：3体积比混合的h2+n2气体。
5.利用如权利要求1至4任一项所述的感应加热系统结合冷轧工艺制备铜钢复合板的方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤s1中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：马知未，安俊博，黄伟，张晶，贾俊成，韦青媛，
申请(专利权)人：瓯锟科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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