СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЕЛАТУННОЙ МНОГОСЛОЙНОЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2009 года по МПК B23K20/04 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к производству многослойных композиций совместной холодной прокаткой. Изобретение может найти применение, в частности в производстве биметаллических лент, монетном производстве, в аккумуляторном, радиаторном и электроламповом производствах.

Известен способ производства биметаллической ленты, включающий подготовку поверхности стальной и латунных лент, двухстороннее холодное плакирование, термическую обработку, травление, дрессировку (1. П.Ф.Засуха и др. Биметаллический прокат. - М.: Металлургия, 1970. 2. Л.Н.Дмитров и др. Биметаллы. - Пермское книжное изд., 1991).

Недостатком данного способа является получение биметаллических композиций томпак-сталь-томпак с узким интервалом заданной толщины и обусловленными ГОСТом структурой и свойствами готовой биметаллической ленты. Кроме того, данный способ отличается значительной энергоемкостью получения биметаллических композиций за счет осуществления двух операций отжигов в процессе изготовления рулонных биметаллов и необходимости проведения операций травления после каждого режима отжига.

Наиболее близким к предложенному является способ получения биметалла сталь-латунь холодным плакированием, включающий совместную деформацию материалов основы и покрытия с применением смазки, охлаждение подката, прокатку на окончательный размер, отжиг и травление (патент РФ №2122929, МПК 6 В23К 20/04, 10.12.98 г.).

Недостатком данного способа является необходимость выбора параметров холодного плакирования и характеристик исходных материалов в узком интервале в соответствии с графиком по результатам экспериментальных исследований, с целью обеспечения достаточной прочности сцепления слоев и получения готового биметалла сталь-латунь с узким интервалом по толщине.

Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков, а именно расширение интервалов характеристик исходных материалов и интервалов толщины готовой биметаллической ленты сталь-латунь, с обеспечением высокого уровня прочности, пластичности, с необходимой твердостью и структурой, с высокими эксплуатационными и потребительскими свойствами, позволяющими использовать ее в дальнейшем для изготовления монет, для изделий радиаторного, электролампового, аккумуляторного производств, а также для изготовления изделий способом глубокой вытяжки.

Для решения поставленной задачи предложен способ изготовления сталелатунной биметаллической композиции, содержащей основу из стальной ленты и два слоя из латунных лент, полученной холодным плакированием с последующей холодной прокаткой.

В качестве латунных лент биметаллическая композиция содержит ленты из латуни марок Л62, Л63, Л68, Л70, Л90.

В качестве стальной ленты биметаллическая композиция содержит ленту из низкоуглеродистой, качественной или высококачественной углеродистой стали, марок 08пс, 08кп, 08Ю, 11кп, 11ЮА, 18ЮА.

Толщину исходных материалов подбирают для обеспечения заданной толщины покрытия с каждой стороны многослойной композиции из диапазона 3÷40% от толщины стальной основы.

Способ изготовления сталелатунной биметаллической композиции включает подготовку поверхности стальной и двух латунных лент, плакирование путем их совместной пластической деформации с использованием смазки, охлаждение подката, окончательную холодную прокатку, отжиг, травление или обезжиривание, дрессировку.

Степень деформации при плакировании выбирают в интервале 50÷70%, при этом в качестве смазки при плакировании используют индустриальное масло или смесь минерального масла и керосина в соотношении 30%:70%. Охлаждение подката производят до температуры 30°С±10°С, окончательную холодную прокатку ведут до заданного размера, отжиг проводят при температуре 640÷770°С с последующим охлаждением с печью до температуры не выше 150°С. Предлагаемым способом получают трехслойную биметаллическую ленту латунь-сталь-латунь толщиной от 0,2 до 2,2 мм с толщиной плакирующего слоя с каждой стороны, равной 3÷40% толщины основного слоя.

Стальную ленту перед плакированием обезжиривают в водном растворе технического моющего средства при температуре от 60 до 95°С со скоростью обезжиривания 10÷50 м/мин; подвергают химическому травлению в растворе серной кислоты технической с массовой концентрацией от 106 до 294 г/дм³ при температуре от 80 до 95°С со скоростью 10÷35 м/мин; сушат и зачищают ее поверхность в трех последовательно установленных зачистных машинах с вращающимися против движения ленты щетками.

Томпаковую ленту перед плакированием обезжиривают в водном растворе технического моющего средства при температуре от 60 до 85°С со скоростью 10÷50 м/мин; подвергают химическому травлению в растворе серной кислоты контактной улучшенной с массовой концентрацией от 50 до 100 г/дм³ при температуре от 60 до 80°С со скоростью от 10 до 50 м/мин; обрабатывают с обеих сторон в щеточно-моечной машине капроновыми щетками; сушат и зачищают до металлического блеска проволочными щетками на зачистных машинах.

Экспериментально установлено, что при степени деформации пакета из стальной основы и двух латунных лент в плакирующем проходе менее 50% не обеспечивается необходимая для дальнейшей обработки прочность соединения слоев, а увеличение степени деформации свыше 70% приводит к растрескиванию боковых кромок биметалла при последующей прокатке.

С целью исключения прилипания к валкам, предотвращения образования на поверхности плакирующего слоя окисных пленок, снижения коэффициента трения и обеспечения качества поверхности биметалла плакирование целесообразнее проводить с применением смазки, в качестве которой используют индустриальное масло или смесь минерального масла и керосина в соотношении 30%:70%.

С целью исключения перегрева металла в очаге деформации при холодной прокатке и ухудшения качества биметалла, температура начала холодной прокатки не должна превышать 50°С. Холодную прокатку осуществляют с нечетным количеством проходов со скоростью 0,5÷5,0 м/с с применением смазочно-охлаждающей жидкости - 0,5÷5,0% водного раствора эмульсола до получения заданного размера толщины биметалла.

С целью обеспечения качества биметалла задают режим отжига, обеспечивающий получение следующих свойств готовой продукции: твердость HRT₁₅ не более 80; HV₃₀ не более 104; временное сопротивление разрыву σ_в=270÷430 МПа; относительное удлинение δ≥20%; средний диаметр зерна феррита 0,015÷0,062 мм. Режим отжига осуществляют в защитной атмосфере при температуре 640÷770°С в течение 23÷40 часов и охлаждением под муфелем до температуры биметалла не выше 150°С в течение 18 или 60 часов.

С целью удаления с поверхности ленты следов сажистого налета после отжига производят операцию обезжиривания биметалла, а с целью удаления окисной пленки с поверхности ленты осуществляют операцию травления.

Обезжиривание биметаллической ленты осуществляют обезжиривающим раствором моющего средства при температуре 50÷70°С со скоростью обезжиривания 60 м/мин.

Травление биметаллической ленты осуществляют водным раствором кислоты серной технической при температуре 60÷90°С со скоростью травления от 35 до 60 м/мин.

Дрессировку осуществляют с обжатием до 1,5% за один проход со скоростью 1,5÷5,0 м/с до получения толщины готовой биметаллической ленты в диапазоне 0,2÷2,2 мм.

Способ изготовления сталелатунной многослойной композиции реализуется следующим образом.

В качестве исходных материалов используют стальную ленту марки 08Ю толщиной 5,0 мм и томпаковую ленту марки Л90 толщиной 0,22 мм.

Стальную ленту перед плакированием обезжиривают в водном растворе технического моющего средства МС-15 или «Ф-1», подвергают химическому травлению в растворе серной кислоты технической; сушат и зачищают ее поверхность в трех последовательно установленных зачистных машинах с вращающимися против движения ленты щетками.

Томпаковую ленту перед плакированием обезжиривают, подвергают химическому травлению в растворе серной кислоты контактной улучшенной, обрабатывают с обеих сторон в щеточно-моечной машине капроновыми щетками; сушат и зачищают до металлического блеска проволочными щетками на зачистных машинах.

Плакирование осуществляют в один пропуск на реверсивном четырехвалковом стане 400/1000×500 с обжатием за проход от 50 до 70%. В качестве технологической смазки используют индустриальное масло И-20А, И-50А или смесь минерального масла МС-20 и керосина в соотношении 30%:70%. Смазку наносят на плакирующую ленту снизу - роликом, сверху - капельным способом.

После естественного охлаждения рулонов биметалла на воздухе до температуры 30°C±10°C осуществляют окончательную холодную прокатку на комбинированном реверсивном стане 250/750×500 на цилиндрических рабочих и опорных валках с установкой давления в системе противоизгиба валков до 100 кгс/см². Прокатку осуществляют в нечетное количество пропусков до окончательного размера со скоростью 0,5÷5,0 м/с с применением смазочно-охлаждающей жидкости, в качестве которой используют водный раствор эмульсола с концентрацией эмульсии 0,5÷5,0%.

Отжиг биметалла осуществляют в колпаковых электропечах в защитной атмосфере при температуре 640÷770°С в течение 23÷40 часов с последующим охлаждением с печью в течение 18 или 60 часов. В качестве защитной атмосферы используют газовую смесь, содержащую 92÷94% азота от общего объема смеси.

В зависимости от состояния поверхности биметаллической ленты осуществляют операцию обезжиривания или травления. Обезжиривание осуществляют раствором моющего средства МС-15 или «Ф-1». Травление осуществляют раствором кислоты серной технической.

Дрессировку осуществляют за один проход с обжатием до 1,5% на стане 250/750×500, работающем в режиме КВАРТО, со скоростью 1,5÷5,0 м/с.

Полученный по указанным режимам всего процесса биметалл латунь-сталь-латунь в последующем использовался для изготовления монет, для изделий радиаторного, электролампового, аккумуляторного производства, а также для изготовления изделий способом глубокой вытяжки.

Способ может быть использован при изготовлении монет, изделий радиаторного, электролампового, аккумуляторного производства. После подготовки поверхностей стальной и двух латунных лент осуществляют плакирование путем их совместной пластической деформации с использованием смазки. Толщину исходных материалов выбирают из условия получения толщины латунного слоя с каждой стороны стальной основы 3÷40% от ее толщины. Плакирование осуществляют со степенью деформации от 50 до 70% с применением смазки. Окончательную холодную прокатку осуществляют с нечетным количеством пропусков со скоростью 0,5÷5,0 м/с. Отжиг полученной композиции проводят при температуре 640÷770°С. Дрессировку осуществляют за один проход с обжатием до 1,5% со скоростью 1,5÷5,0 м/с. Полученная композиция латунь-сталь-латунь обладает высоким уровнем прочности и пластичности, необходимой твердостью и структурой, что обеспечивает ее высокие эксплуатационные и потребительские свойства, позволяющие использовать ее в дальнейшем для изготовления изделий способом глубокой вытяжки. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления сталелатунной многослойной композиции холодным плакированием, включающий подготовку поверхности стальной и двух латунных лент, плакирование путем их совместной пластической деформацией с использованием смазки, охлаждение подката, окончательную холодную прокатку, отжиг, травление или обезжиривание, дрессировку, отличающийся тем, что толщину исходных материалов выбирают из условия получения толщины плакирующего латунного слоя с каждой стороны стальной основы 3-40% от ее толщины, подготовку поверхности стальной ленты и двух плакирующих лент осуществляют обезжириванием в растворах моющих средств, травлением в растворах серной кислоты и зачисткой сухой поверхности с обеих сторон в зачистных машинах, плакирование осуществляют со степенью деформации от 50 до 70% с использованием в качестве смазки индустриального масла или смеси минерального масла и керосина, окончательную холодную прокатку осуществляют с нечетным количеством пропусков со скоростью 0,5÷5,0 м/с с применением смазочно-охлаждающей жидкости, отжиг полученной многослойной композиции проводят в защитной атмосфере при температуре 640÷770°С в течение 23÷40 ч с последующим охлаждением с печью до температуры не выше 150°С в течение 18 или 60 ч, обезжиривание осуществляют раствором моющего средства, травление - раствором серной кислоты, а дрессировку осуществляют за один проход с обжатием до 1,5% со скоростью 1,5÷5,0 м/с.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала основы используют ленту из стали 08пс, или 08кп, или 08Ю, или 11кп, или 11ЮА, или 18ЮА, а в качестве плакирующих слоев используют ленту из латуни Л62, или Л63, или Л68, или Л70, или Л90.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве смазки при плакировании используют индустриально масло или смесь минерального масла и керосина в процентном соотношении 30:70.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение подката осуществляют до температуры 30°С±10°С.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что холодную прокатку осуществляют с установкой давления в системе противоизгиба валков до 100 кгс/см², в качестве смазочно-охлаждающей жидкости используют водный раствор эмульсола с концентрацией эмульсии 0,5÷5,0%.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитной атмосферы при отжиге используют газовую смесь, содержащую 92÷94% азота от общего объема смеси.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что отжиг полученной многослойной композиции осуществляют до получения следующих свойств готовой продукции: твердость HRT₁₅ не более 80; HV₃₀ не более 104; временное сопротивление разрыву σ_в=270÷430 МПа; относительное удлинение δ≥20%; средний диаметр величины зерна феррита 0,015÷0,062 мм.