專(zhuān)利名稱(chēng)：爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱處理方法及其設(shè)備，尤其是指一種應(yīng)用于奧氏體不銹鋼板與低碳鋼板經(jīng)爆炸焊后需要恢復(fù)塑性的熱處理方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
奧氏體不銹鋼(以后用“A不銹鋼”代替)-低碳鋼復(fù)合板是通過(guò)爆炸焊將低碳鋼的基材和A不銹鋼的覆材焊接在一起制成的。在爆炸焊的過(guò)程中，作為復(fù)合層的A不銹鋼會(huì)發(fā)生劇烈的塑性流動(dòng)，從而使覆材金屬的內(nèi)部出現(xiàn)很大的內(nèi)應(yīng)力，引起強(qiáng)烈的加工硬化，使其塑性大大降低。因此，在使用這樣的復(fù)合板制造設(shè)備且需要發(fā)生較大的塑性變形時(shí)，復(fù)合板的覆材即A不銹鋼的外側(cè)在拉應(yīng)力下會(huì)出現(xiàn)裂紋。故需要在塑性成型之前對(duì)復(fù)合板進(jìn)行熱處理，使其恢復(fù)塑性。
目前，大多數(shù)生產(chǎn)“A不銹鋼-低碳鋼爆炸焊復(fù)合板”的廠家，不對(duì)這類(lèi)復(fù)合板進(jìn)行恢復(fù)塑性的熱處理。但也有資料曾探討過(guò)，認(rèn)為可以對(duì)“A不銹鋼-低碳鋼爆炸焊復(fù)合板”進(jìn)行去應(yīng)力退火熱處理，其采用的退火溫度約600℃左右。但是，眾所周知，在這樣的溫度(400～950℃)下，A不銹鋼中會(huì)析出Cr(鉻)的碳化物，而使不銹鋼的耐腐蝕性能降低，從而失去了使用A不銹鋼作為復(fù)合層的意義。如果采用850℃左右的常規(guī)整體正火處理，不但使A不銹鋼覆材耐腐蝕性能降低，而且會(huì)使低碳鋼基材的塑性降低，同時(shí)A不銹鋼覆材因再結(jié)晶溫度較低而其塑性恢復(fù)不夠。
要提高A不銹鋼的耐腐蝕性能，通常是對(duì)A不銹鋼進(jìn)行固溶處理。而A不銹鋼常規(guī)的固溶處理溫度一般為1150℃左右，并需要保溫較長(zhǎng)時(shí)間。但是這樣的熱處理方法應(yīng)用于復(fù)合板，必然會(huì)使另一側(cè)的低碳鋼基材的組織過(guò)熱、力學(xué)性能大大降低。因此，目前還沒(méi)有一種合適的熱處理工藝方法能夠保證復(fù)合板的其它性能不降低的前提下，恢復(fù)A不銹鋼覆材的塑性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠恢復(fù)A不銹鋼-低碳鋼爆炸焊復(fù)合板的塑性的熱處理方法，并提供一種相應(yīng)的設(shè)備。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法是包括以下工藝步驟A采用快速加熱方法將復(fù)合板的A不銹鋼覆材外側(cè)表面迅速加熱，使其表面迅速升溫到1000～1250℃；B在上述溫度下保持一定時(shí)間，直到復(fù)合板內(nèi)部結(jié)合面處的溫度上升到600～730℃為止；C迅速使復(fù)合板覆材外側(cè)面冷卻，直到覆材冷卻到300～400℃左右；D在空氣中冷卻到室溫。
上述步驟A中所述的快速加熱方法，包括采用具有較高能量密度的火焰加熱、電接觸加熱、感應(yīng)加熱等加熱方法，并可以使用其中一種或者兩種的組合。
本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)在于在整個(gè)熱處理過(guò)程中，對(duì)低碳鋼基材的外側(cè)面進(jìn)行冷卻。如采用噴水或者浸水冷卻等。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備包括加熱器、冷卻器、支撐托輥。支撐托輥由間隔排列的一系列托輥組成并由無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度決定了復(fù)合板在長(zhǎng)度方向的移動(dòng)速度；加熱器和冷卻器依次架設(shè)在支撐托輥的上方，它們之間的上下間隙正好適宜復(fù)合板通過(guò)，以便在支撐托輥的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)復(fù)合板的連續(xù)加熱和冷卻。
加熱器和冷卻器的寬度與復(fù)合板的寬度相適應(yīng)；加熱器的長(zhǎng)度與熱源能量密度、復(fù)合板的移動(dòng)速度、覆材厚度及加熱溫度等有關(guān)，以使復(fù)合板的覆材加熱到1000～1250℃為宜；冷卻器的長(zhǎng)度與復(fù)合板的移動(dòng)速度、覆材厚度及加熱和冷卻溫度有關(guān)，以使復(fù)合板在連續(xù)送進(jìn)中其覆材大約冷卻到300～400℃左右為宜。
熱處理時(shí)，將A不銹鋼-低碳鋼爆炸焊復(fù)合板的低碳鋼基材一側(cè)向下放在支撐托輥上，托輥在無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)A不銹鋼-低碳鋼爆炸焊復(fù)合板進(jìn)入加熱器，加熱器中的較高能量密度的熱源向下作用，使A不銹鋼復(fù)合板覆材的外側(cè)表面被快速加熱。熱源能量密度、托輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和加熱器的長(zhǎng)度，決定了A不銹鋼復(fù)合板被加熱的溫度和時(shí)間，也就決定了復(fù)合板覆材(A不銹鋼)與低碳鋼基材結(jié)合面處溫度的高低。因此，當(dāng)熱源固定后，可根據(jù)復(fù)合板的厚度和加熱器的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整支撐托輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而保證合理的加熱溫度和保溫時(shí)間，并且保證當(dāng)復(fù)合板內(nèi)部結(jié)合面處溫度上升到600～730℃左右時(shí)，復(fù)合板移出加熱區(qū)，進(jìn)入冷卻器冷卻。冷卻器可以設(shè)置為噴水冷卻，當(dāng)A不銹鋼復(fù)合層外表面降溫到300～400℃左右時(shí)，復(fù)合板移出冷卻器，在空氣中自然冷卻到室溫。
本發(fā)明所述設(shè)備的進(jìn)一步改進(jìn)在于支撐托輥的下方設(shè)置有冷卻裝置，所述冷卻裝置為噴水冷卻器或涌動(dòng)的水槽的其中一種或者兩者的結(jié)合。也可以只在加熱器對(duì)應(yīng)的支撐托輥的下面設(shè)置冷卻器。
本發(fā)明所述設(shè)備的進(jìn)一步改進(jìn)在于在支撐托輥上方設(shè)置有壓輥。在整個(gè)熱處理過(guò)程中，支撐托輥上方的壓輥可以減少和防止復(fù)合板因局部加熱和冷卻而發(fā)生變形，并且可對(duì)已發(fā)生變形的復(fù)合板進(jìn)行校正。
本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是利用本發(fā)明所述的方法對(duì)A不銹鋼-低碳鋼爆炸焊復(fù)合板進(jìn)行恢復(fù)塑性熱處理，由于加熱溫度達(dá)到了A不銹鋼固溶處理溫度的上限附近，因此盡管這個(gè)高溫時(shí)間很短，但也可以起到較明顯的固溶處理作用，即復(fù)合板的A不銹鋼覆材一側(cè)進(jìn)行了不完全的固溶處理；這種不完全的固溶處理，卻是完全的再結(jié)晶處理；而低碳鋼基材一側(cè)卻只進(jìn)行了部分去應(yīng)力退火處理。由于采用的是快速冷卻方法，所以在冷卻過(guò)程中，也不會(huì)產(chǎn)生Cr的碳化物。因此，這種工藝方法不但使A不銹鋼覆材恢復(fù)到了爆炸焊前的高塑性狀態(tài)，而且保證了A不銹鋼覆材的耐腐蝕性能和低碳鋼基材力學(xué)性能不降低。經(jīng)過(guò)彎曲試驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋或?qū)娱g開(kāi)裂等缺陷。
本發(fā)明采用支撐托輥并帶動(dòng)復(fù)合板移動(dòng)，簡(jiǎn)化了設(shè)備的結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備造價(jià)。
本發(fā)明的冷卻方式是采用對(duì)復(fù)合板上下兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行同時(shí)復(fù)合冷卻復(fù)合板基材一側(cè)(下方)采用噴水冷卻的方式，它可以防止低碳鋼基材的溫升過(guò)快、過(guò)高，從而延長(zhǎng)復(fù)合板覆材即A不銹鋼的固溶處理時(shí)間；復(fù)合板覆材一側(cè)(上方)也采用噴水冷卻的方式，使覆材快速降溫并迅速通過(guò)400～950℃的溫度區(qū)間，以防A不銹鋼中會(huì)析出Cr的碳化物而使不銹鋼的耐腐蝕性能降低。因此，使基材和覆材都得到了所需要的良好的性能。
本發(fā)明的壓輥的作用是防止復(fù)合板因局部加熱和冷卻而發(fā)生變形，并且可對(duì)已發(fā)生變形的復(fù)合板進(jìn)行校正。


圖1是本發(fā)明的熱處理工藝曲線；圖2是本發(fā)明的設(shè)備的示意圖。
其中1、復(fù)合板，2、冷卻器，3、加熱器，4、壓輥，5、支撐托輥，6、冷卻水槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明圖1所示，它是A不銹鋼覆材外側(cè)靠近表面處某一點(diǎn)的工藝曲線。由于本發(fā)明的加熱方法是非平衡狀態(tài)下的快速加熱，所以鋼材表面以下不同深度的各點(diǎn)的熱處理工藝曲線是不相同的，但其形狀都與圖1相似。本工藝曲線說(shuō)明，復(fù)合板的A不銹鋼覆材在1000℃以下被極快速的加熱，到1000～1250℃升溫變的稍微緩慢，當(dāng)達(dá)到最高溫度后，開(kāi)始保持或緩慢下降，直到進(jìn)入冷卻器時(shí)，溫度才急劇下降。這個(gè)高溫過(guò)程雖然時(shí)間很短，但由于達(dá)到了A不銹鋼固溶處理溫度的上限附近，因此也可以起到部分固溶處理的作用。
實(shí)現(xiàn)上述工藝曲線的設(shè)備包括氧乙炔火焰加熱器3、噴水冷卻器2、支撐托輥5。支撐托輥5由間隔排列的一系列托輥組成并由無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)；加熱器3和冷卻器2依次架設(shè)在支撐托輥5的上方，火焰加熱器3為并行排列的若干噴嘴組成；噴水冷卻器2由若干噴水嘴組成。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是以200mm寬、400mm長(zhǎng)、基體材料為20mm厚的20號(hào)低碳鋼、復(fù)合層覆材為3mm厚的A不銹鋼為實(shí)驗(yàn)材料。這里火焰加熱器3設(shè)置三排噴嘴，噴水冷卻器2設(shè)置6排噴嘴，并且各噴嘴可分別控制；加熱器3和冷卻器2的噴嘴排列的寬度與復(fù)合鋼板的寬度相對(duì)應(yīng)。在支撐托輥5的下方設(shè)置有冷卻水槽6，冷卻水槽6設(shè)置噴水冷卻器；在支撐托輥5上方設(shè)置有可調(diào)節(jié)高度的校平復(fù)合板用的壓輥4。
處理時(shí)，使A不銹鋼-低碳鋼爆炸焊復(fù)合板1的低碳鋼基材向下放在支撐托輥5上，支撐托輥5在無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)A不銹鋼-低碳鋼爆炸焊復(fù)合板1進(jìn)入加熱器3的加熱范圍內(nèi)，復(fù)合板覆材即A不銹鋼的外側(cè)表面被快速加熱。加熱器的熱源能量密度調(diào)整好后，支撐托輥5的轉(zhuǎn)動(dòng)速度應(yīng)調(diào)整為當(dāng)復(fù)合板覆材被加熱溫度到1000～1250℃、復(fù)合板內(nèi)部結(jié)合面處的溫度上升到600～730℃左右時(shí)，這部分被加熱的復(fù)合板正好移出加熱區(qū)，而進(jìn)入冷卻器冷卻。冷卻器的冷卻區(qū)的長(zhǎng)度應(yīng)保證當(dāng)A不銹鋼復(fù)合層外表面降溫到400℃左右時(shí)，復(fù)合板正好移出冷卻器，然后在空氣中冷卻，直到室溫。
上述設(shè)備的加熱器的其它實(shí)施方式還有電接觸加熱、感應(yīng)加熱、氧-天然氣火焰加熱、氧-煤氣火焰加熱等加熱方式。
上述設(shè)備的加熱器3和冷卻器2的噴嘴的多少與需要加熱的復(fù)合板覆材的厚度、金屬的導(dǎo)熱系數(shù)、加熱器的熱源能量密度、加熱和冷卻溫度以及生產(chǎn)率等有關(guān)。因此可以設(shè)更多排的噴嘴，如6排加熱器的噴嘴，10排冷卻器的噴嘴。
權(quán)利要求
1.爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理方法，其特征在于包括以下工藝步驟A采用快速加熱方法對(duì)復(fù)合板的覆材迅速加熱，使之達(dá)到1000～1250℃；B上述溫度的保持時(shí)間是使復(fù)合板的結(jié)合面處的溫度達(dá)到600～730℃；C對(duì)被加熱的復(fù)合板覆材進(jìn)行快速冷卻，直到覆材冷卻到300～400℃；D使復(fù)合板在空氣中冷卻到室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理方法，其特征在于所述步驟A中的快速加熱方法是火焰加熱方法、電接觸加熱方法、感應(yīng)加熱方法的其中一種或者兩種的結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理方法，其特征在于在整個(gè)熱處理過(guò)程中，對(duì)低碳鋼基材的外側(cè)面進(jìn)行冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備包括加熱器、冷卻器、支撐托輥；支撐托輥由無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，加熱器和冷卻器依次架設(shè)在支撐托輥的上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理設(shè)備，其特征在于所述加熱器的長(zhǎng)度與熱源能量密度、復(fù)合板的移動(dòng)速度、覆材厚度及加熱溫度相對(duì)應(yīng)；冷卻器的長(zhǎng)度與復(fù)合板的移動(dòng)速度、覆材厚度及加熱和冷卻溫度相對(duì)應(yīng)；加熱器和冷卻器的寬度與復(fù)合鋼板的寬度相對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理設(shè)備，其特征在于所述支撐托輥的下方設(shè)置有冷卻裝置，所述冷卻裝置為噴水冷卻器或涌動(dòng)的水槽的其中一種或者兩者的結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理設(shè)備，其特征在于所述加熱器前后的支撐托輥上方設(shè)置有壓輥。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種爆炸焊復(fù)合板恢復(fù)塑性的熱處理方法及其設(shè)備，本發(fā)明所采用的方法是對(duì)A不銹鋼覆材外側(cè)面進(jìn)行快速加熱，并在復(fù)合板結(jié)合面處的溫度升至600～730℃時(shí)，將復(fù)合板移出加熱區(qū)進(jìn)行快速冷卻，等覆材外側(cè)面降溫到400℃左右時(shí)再空冷到室溫。本發(fā)明所用的設(shè)備包括加熱器、冷卻器、支撐托輥；支撐托輥由無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)；加熱器和冷卻器依次架設(shè)在支撐托輥的上方。本發(fā)明的方法及其設(shè)備可以使A不銹鋼覆材在不降低耐腐蝕性能的前提下恢復(fù)到爆炸焊前的高塑性狀態(tài)，同時(shí)保證低碳鋼基材不發(fā)生明顯的組織和力學(xué)性能變化。本發(fā)明方法也可用于A－F雙相不銹鋼與低碳鋼爆炸焊復(fù)合板的熱處理。
文檔編號(hào)C21D11/00GK101050485SQ20071006188
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日
發(fā)明者劉群山 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)