專利名稱：鈦板與不銹鋼板連接方法

　　技術領域：

　　本發明涉及冶金制造業，特別涉及鈦板與不銹鋼共線設備上，鈦板與不銹 鋼板生產切換時的連接方法。

　　背景技術：

　　純鈦板巻與不銹鋼帶鋼在冷軋工藝設備部分設施相同，可以共線。在共線 的連續生產線上(連續退火一酸洗機組，修磨機組、光亮退化機組)，鋼巻是 頭尾焊接連續通過各個工藝設備，不銹鋼與其它特鋼(高溫合金、鎳基合金等) 有良好和焊接條件，可以順利穿帶及實現連續生產。但是不銹鋼與純鈦焊接性 能差，用通用設備焊機不能解決連接。因此，這樣就涉及到鈦與不銹鋼的連接 問題。

　　目前國內外將鈦與不銹鋼的連接主要采用焊接技術，但是鈦與鋼直接熔焊

　　時，由于鐵在鈦中的溶解度極低，常溫下Fe在ci-Ti中的溶解度只有0.05c/0 0.1%左右，當合金含鐵量超過0.1°/。時，就會形成金屬間化合物TiFe。該化合 物TiFe相硬而脆，在高溫下還會形成金屬間化合物TiFe2，與不銹鋼焊接時， 鈦還與Fe、 Ni、 Cr、 C形成更加復雜的金屬間化合物和碳化物，使焊縫嚴重脆 化，甚至產生裂紋。即使在固態下焊接，由于母材組元的相互擴散和遷移，也 會在接合面附近形成一個金屬間化合物和碳化物的薄層，進而導致接頭脆斷。

　　因此，鈦與鋼的焊接實際上都采用所謂間接熔焊的方法，即加過渡段后進 行同種金屬的熔焊。有文獻報道采用鉭+青銅、鈮+青銅、釩及釩合金、蒙乃爾 合金、銀作為過渡金屬的熔焊方法。

　　鈦只能與很少的幾種金屬即Zr、 Hf、 Nb、 Ta、 V相互固溶而實現焊接， 其中鈦與Zr、 Nb、 Ta、 V的接頭塑性相對較好，下面作一些簡單介紹。

　　采用Ta作中間層焊接鈦合金與耐蝕鋼的接頭，經輕微沖擊后，Ta與鋼的 接觸面發生破壞，在Ta與鋼之間形成高硬度的過渡區，這是由于在Ta與鋼之間形成了 Fe2丁a和NiTa。據文獻報道，采用鉅+淬火青銅作為中間過渡金屬， 異種金屬為OT4(Ti-0.8Al-0.7Sn， Ti-2Al-1.5Mn)十lCrl8Ni9Ti，焊接方法為氬 弧焊時，接頭強度為605MPa,但這種方法的缺點是工藝復雜，生產效率較低。 首先是鉭與鈦焊，銅與鋼焊，然后再把銅與鉭連接起來。

　　采用Nb+Ni復合夾層時，雖然保證了鈮與鈦及鎳與鋼之間的良好連接，但 在鈮和鎳之間卻形成了 NbNi、 Nb2Ni等金屬間化合物。據文獻介紹， OT4+lCrl8NillTi，采用Nb+Ni做中間夾層，接頭強度《154MPa 。在鎳和鈮 之間再加入夾層銅，在接頭中避免了金屬間化合物的產生，接頭強度有所提高， 接頭斷裂沿軟層銅發生，但強度亦不能滿足要求，據文獻介紹， OT4+12X18H10T，采用Nb+Cu+Ni做中間夾層，接頭強度《232MPa。

　　V是唯一與Ti、 Fe都能形成固溶體、而不形成金屬間化合物的金屬元素。 但是采用釩作過渡金屬時，必須控制焊縫金屬的含釩量，否則V與鋼中的合金 元素Ni和C形成脆性的VNi和VC而導致接頭脆斷。為了防止C和Ni向V 中擴散，采用多種中間層金屬軋制兩側分別為鋼和鈦合金的過渡段(如鈦-釩-銅-鋼)復合夾層，然后兩端采用焊縫寬度很小的電子束焊接方法進行同種金屬 的熔焊，因為Cu是非碳化物形成元素，且與V及與不銹鋼中的Fe、 Ni、 Cr 均能形成固溶體，而不生成金屬間化合物，但釩在660"C以上的溫度中氧化為 有毒性的五氧化二釩，釩的化合物毒性很高，含釩的塵埃被吸入后會導致肺癌。

　　綜合以上分析，鈦與不銹鋼的焊接技術仍不成熟，無法滿足大規模生產需 要，因此急需開發鈦與不銹鋼的新型連接技術。目前，國內有采用爆炸復合的 方法生產出鈦與不銹鋼復合板，它的兩面再分別與鈦帶和不銹鋼引帶進行同種 金屬熔焊，但在焊后加熱到50(TC 60(TC時，鈦與不銹鋼復合板結合界面明顯 脆化，當加熱溫度達到IOO(TC時，其斷裂強度不超過40Mpa，因此無法滿足生 產需要。

　　目前國外除采用焊接方法外，還有采用鉚接的方法生產鈦與不銹鋼連接件 (如圖l所示)。圖l中標號l為鈦，2為不銹鋼，3為鉚接件。該連接件的 兩端再分別與鈦帶和不銹鋼引帶焊接，這樣鈦與鈦焊接，不銹鋼與不銹鋼焊接，

　　避免了異種金屬焊接強度低的情況，基本滿足了生產需要。但此種工藝由于連 接處有鉚釘，在連續生產經過張力輥時容易劃傷輥子，且在大張力軋制時由于

　　4應力集中容易斷帶。因此開發一種新型的鈦與不銹鋼連接方法，已成為解決純 鈦板帶生產問題的迫切需求。

　　發明內容

　　本發明的任務是提供一種改進的鈦板與不銹鋼板連接方法，它解決了純鈦 板帶與不銹鋼切換生產過程中出現的上述問題，克服了各種鈦與不銹鋼連接件 所存在的缺點。

　　本發明的技術解決方案如下

　　一種鈦板與不銹鋼板連接方法，它包括鈦板與不銹鋼板以及不銹鋼帶焊接 材料，首先在鈦板端部和不銹鋼板端部分別沖壓數個小孔，將預先準備好的數 根不銹鋼窄帶穿置在位于鈦板端部和不銹鋼板端部的小孔內，使鈦板與不銹鋼 板柔性連接，然后在不銹鋼窄帶之間用焊接材料實施焊接，由此焊制成鈦板與 不銹鋼板連接件。

　　所述不銹鋼板選用退火態材質。

　　所述鈦板端部和不銹鋼板端部的連接處進行倒圓角處理。 所述不銹鋼窄帶的焊縫進行拋光處理。

　　一種按鈦板與不銹鋼板連接方法制成的鈦板與不銹鋼板連接件，所述鈦板 端部和不銹鋼板端部分別沖壓有數個小孔，在該數個小孔內穿置有數根連接窄 帶，形成鈦板與不銹鋼板的柔性連接；所述連接窄帶之間通過焊接連接。

　　所述不銹鋼板為己經退火的不銹鋼板。

　　所述連接窄帶為不銹鋼連接窄帶。

　　按本發明的鈦板與不銹鋼板連接方法，首先在鈦板和不銹鋼板上沖壓一定 數量的小孔，然后將不銹鋼帶穿過小孔并焊接制成鈦與不銹鋼連接件。

　　在純鈦板帶與不銹鋼切換時，采用本發明的鈦板與不銹鋼板連接方法，預 先制備一定數量的鈦與不銹鋼連接件，根據生產需要，該連接件的兩端可方便 地與鈦帶和不銹鋼引帶焊接，由此滿足了鈦與不銹鋼等共線規模化、連續化生 產的需要。

　　根據本發明的鈦板與不銹鋼板連接方法制備鈦與不銹鋼連接件，其生產工 藝簡潔，解決了鈦與不銹鋼不能焊接的難題，保證不斷帶連續生產，提高了經濟效益。

　　圖1是現有技術采用鉚接方法生產的鈦與不銹鋼連接件的示意圖。 圖2是按本發明的一種鈦板與不銹鋼板連接方法實施的示意圖。 圖3是按本發明的方法制成的鈦與不銹鋼連接件的結構示意圖。

　　具體實施例方式

　　參看圖2和圖3，按本發明的一種鈦板與不銹鋼板連接方法，使用鈦板或

　　鈦帶、不銹鋼板或不銹鋼帶以及焊接材料，采用如下步驟

　　首先在鈦板11端部和不銹鋼板12端部分別沖壓數個小孔13，將預先準備 好的數根連接窄帶14穿置在位于鈦板11端部和不銹鋼板12端部的小孔13內， 使鈦板11與不銹鋼板12柔性連接。不銹鋼板12選用退火態材質。連接窄帶 14為不銹鋼連接窄帶。

　　然后在鈦板11端部和不銹鋼板12端部之間空隙處以及各連接窄帶14之 間用焊接材料實施焊接15，由此焊制成鈦板與不銹鋼板連接件10。

　　在鈦板ll端部和不銹鋼板12端部的連接處進行倒圓角處理。各連接窄帶 14的焊縫進行拋光處理。

　　結合參看圖3,圖中顯示了按本發明的方法制成的一種鈦板與不銹鋼板連 接件10。在鈦板11端部和不銹鋼板12端部分別沖壓數個小孔13，在該數個 小孔13內穿置數根連接窄帶14,形成鈦板U與不銹鋼板12的柔性連接。鈦 板11端部和不銹鋼板12端部之間以及各連接窄帶14之間通過焊接連接。

　　其中的不銹鋼板12優選為已經退火的不銹鋼板。其中的連接窄帶14優選 為不銹鋼連接窄帶。

　　實施本發明的方法，根據預計分析，由于鈦與不銹鋼焊接困難，因此生產 純鈦板和不銹鋼帶切換時，需機組停機，采用鈦帶或不銹鋼作為引帶作過渡帶 重新進行穿帶，機組的作業率明顯降低。過渡帶不能反復多次使用，以退火一 酸洗機組為例，帶鋼經過爐子及酸洗，使用5次報廢。僅僅考慮鈦帶的報廢損 失，年規模為0.4萬噸的鈦合金板帶廠所消耗的純鈦引帶為40噸，價值約320

　　6萬元。若采用本連接件，年消耗僅約10萬元含制作費用，由此大大地節約了 開支與成本。

　　當然，本技術領域內的一般技術人員應當認識到，上述實施例僅是用來說 明本發明，而并非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質精神范圍內，對 上述實施例的變換、變型都將落在本發明權利要求的范圍內。

　　權利要求

　　1. 一種鈦板與不銹鋼板連接方法，它包括鈦板與不銹鋼板以及不銹鋼帶焊接材料，其特征在于，首先在鈦板端部和不銹鋼板端部分別沖壓數個小孔，將預先準備好的數根不銹鋼窄帶穿置在位于鈦板端部和不銹鋼板端部的小孔內，使鈦板與不銹鋼板柔性連接，然后在不銹鋼窄帶之間用焊接材料實施焊接，由此焊制成鈦板與不銹鋼板連接件。

　　2. 根據權利要求1所述的鈦板與不銹鋼板連接方法，其特征在于，所述 不銹鋼板選用退火態材質。

　　3. 根據權利要求1所述的鈦板與不銹鋼板連接方法，其特征在于，所述 鈦板端部和不銹鋼板端部的連接處進行倒圓角處理。

　　4. 根據權利要求1所述的鈦板與不銹鋼板連接方法，其特征在于，所述 不銹鋼窄帶的焊縫進行拋光處理。

　　5. —種按權利要求1所述的鈦板與不銹鋼板連接方法制成的鈦板與不銹 鋼板連接件，其特征在于，所述鈦板端部和不銹鋼板端部分別沖壓有數個小孔， 在該數個小孔內穿置有數根連接窄帶，形成鈦板與不銹鋼板的柔性連接；所述 連接窄帶之間通過焊接連接。

　　6. 根據權利要求5所述的鈦板與不銹鋼板連接件，其特征在于，所述不 銹鋼板為己經退火的不銹鋼板。

　　7. 根據權利要求5所述的鈦板與不銹鋼板連接件，其特征在于，所述連 接窄帶為不銹鋼連接窄帶。

　　全文摘要

　　本發明涉及一種鈦板與不銹鋼板連接方法，它包括鈦板與不銹鋼板以及不銹鋼帶焊接材料，首先在鈦板端部和不銹鋼板端部分別沖壓數個小孔，將預先準備好的數根不銹鋼窄帶穿置在位于鈦板端部和不銹鋼板端部的小孔內，使鈦板與不銹鋼板柔性連接，然后在不銹鋼窄帶之間用焊接材料實施焊接，由此焊制成鈦板與不銹鋼板連接件。在純鈦板帶與不銹鋼切換時，采用本發明的方法，預先制備一定數量的鈦板與不銹鋼板連接件，根據生產需要，該連接件的兩端可方便地與鈦帶和不銹鋼引帶焊接，由此滿足了鈦與不銹鋼等共線規模化、連續化生產的需要。按本發明的方法制備鈦與不銹鋼連接件，生產工藝簡潔，提高了經濟效益。

　　文檔編號F16B5/08GK101504021SQ20091004784

　　公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月19日 優先權日2009年3月19日

　　發明者張巧云, 楊孝永, 程挺宇, 鋒 鄭, 陳素芳, 韓瑞敏 申請人:上海寶鋼工程技術有限公司