不锈钢复合板技术水平简介及复合性能分析-北科马永柱.pdf
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1、2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 406 不锈钢复合板生产水平简介及复合性能分析 马永柱,韩静涛,刘 靖 (北京科技大学材料科学与工程学院) 摘摘 要要:简单介绍了不锈钢复合板的发展过程,结合国内外主要的生产企业及所采用的主要生产工艺对不锈钢复合 板的现有技术水平做了概述;分析说明了复合钢板的界面结合率、界面剪切强度、拉伸、冷弯、冲击等性能,希望 对生产有一定借鉴作用。 关键词关键词:爆炸复合法;钎焊法;轧制复合法;界面结合率;界面剪切强度;国家标准 Brief Introduction of the Production Levels of Stai
2、nless Sandwich and its Composite Performance Analysis MA Yongzhu, HAN Jingtao, LIU Jing (School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing) Abstract: The developing process of stainless sandwich plate was briefly introduced. Combined with the major enterprises
3、 at home and abroad as well as the main production technologies, the current levels of producing stainless sandwich plate were sketched. The surface bonding percentage, surface shearing strength, and the tensile, cold bending, impact aspects of performances were analyzed, hoping to offer some ideas
4、to borrow. Key words: explosion cladding; braze welding; sandwich rolling; surface bonding percentage; surface shearing strength; national standards 1 前言 不锈钢复合板以其优良的耐蚀性、耐磨性、装饰豪华性及综合的力学性能而广泛应用于国民经 济的各个领域。不锈钢复合板较纯粹的不锈钢产品而言,可以节约大量镍铬等贵重的合金元素、降 低企业的生产成本,因而这种既符合国家可持续发展战略,又可以为企业提高利润的高新技术产品, 值得更大力的发展和推广应用。
5、2 不锈钢复合板的发展现状及应用简介 最早生产不锈钢复合板的方法是纯粹的爆炸焊接生产法。20 世纪的 70 年代,国外开发成功“爆 炸焊接热轧”工艺,同时热轧法也已成熟于美国、日本和前苏联等工业发达国家1。目前,日本是 不锈复合钢最主要的生产国2,主要的生产企业包括日本川崎钢铁公司、日本铸锻钢公司、日本神 户制钢、新日铁及住友金属工业公司等。主要采用的是爆炸法、爆炸轧制法和直接轧制法。 我国不锈钢复合板的开发和应用较晚,起始于 20 世纪 60 年代。1988 年山西太原钢铁(集团) 有限公司开始研究爆炸法生产复合板3-4。经过这几十年的发展,我国的不锈复合板生产工艺主要有 爆炸复合法、爆炸轧
6、制法、连续钎焊法、轧制复合法等。而大多数厂家采用的是前两种方法,即 2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 407 爆炸复合法和爆炸焊接坯轧制法。目前,国内的复合材料生产厂家不少,但多数都不是钢厂,更 不是不锈钢生产的专业厂5。以生产不锈钢复合板为主的企业主要有太钢白云复合材料厂、四川宜 宾复合板厂及柳州吉欣不锈钢复合板有限公司。其中,太钢白云复合材料厂是综合性的厂家,采用 的是爆炸焊接及轧制的方式,包括热轧和冷轧;四川宜宾复合板厂主要是采用爆炸焊接工艺;柳州 吉欣则采用的是钎焊法6。每种方法都有各自的利弊,故企业在上马不锈钢复合板生产项目时,应 根据企业的
7、具体情况(如地理位置、场地大小、资金实力等)来选择应用哪项技术,以达到扬长避 短的效果。 在不锈钢复合板的产量和需求方面,我国国内市场面临的现状是供小于求,且需求量呈逐年递 增的趋势。据 2001 年的统计7,我国不锈钢复合板的年需求量如表 1 和表 2: 表 1 不锈钢复合钢带卷(薄板)市场需要量 产品用途 年需求量(万吨) 1.管、箱类 自来水管道(内复合) 50 灯柱、护栏管(外复合) 15 电梯间、电梯门 8 水箱、暖气片、传热管 15 小计 88 2 建材装饰、缸罐器具类 防盗门、建材、装饰 30 太阳能热水器、电热水器、炒菜锅、 电饭锅 14 饲料机械、发酵缸、混料缸 15 小计
8、59 合计 147 表 2 不锈钢复合钢板(中板)市场需求量 产品用途 年需求量(万吨) 高楼层消防水池 10 石化、化工 10 啤酒塔缸,白酒、酒精、饮料缸 6 液体输送船、冷藏船、输送船、槽车6 合计 32 经过了 5、 6 年的发展, 今天国内产品的范围和用途有所扩充和拓展, 年需求量也在不断的攀升。 可见,不锈钢复合板的前景是非常广阔和辉煌的。 3 不锈钢复合钢板的性能分析与应用 复合钢板的两个基本特征参数是界面结合率和界面剪切强度,此外复合钢板还应具有满足压力 2007 年全国塑性加工理论与新技术学术研讨会 2007 年 5 月 沈阳 408 容器使用要求的拉伸、弯曲、冲击、硬度、晶
9、间腐蚀等性能,以及与上述性能有关的界面微观特性, 粘接强度等。下面就这些性能进行有针对性的简单分析,以期对生产实践有一定参考和指导作用。 3.1 界面结合率8 本指标可全面反映复合钢板界面的结合状况,其内容应包括整张钢板的结合率,任意 lmlm 范 围内的结合率,单个未结合区的尺寸(或者面积和最大长度)。一般来说,不论对整张钢板还是任意 1mlm 范围内的结合率要求多高(除 100结合以外)都是较容易作到的, 因而反映界面结合状况的主 要衡量指标应当是单个未结合区的尺寸。如美国 SA -578特殊用途的普通钢板与复合钢板超声直射 波检验规范中 S7 条规定,未结合区不能被 1 英寸(25.4m
10、m)的圆所包围时,则被认为不合格,就是 说单个缺陷面积大于 5cm2,或缺陷长度大于 2.54cm 时就判为不合格,大于上述规定而总面积小于 1.5者,允许修补;超过 1.5时要取得买方批准方可修补。日本 JIS G 3601不锈复合钢中第 1 种规定,单个未结合面积小于 20cm2,单个未结合长度小于 5.0cm,总面积小于 1.5。我国 GB/T 8165-1997不锈钢复合板和钢带9在附录 A“不锈钢复合钢板超声波检测法”规定,订货合同为 级,则不允许有未结合区存在;所订合同为 II 级,允许单个未结合区长度不大于 50mm,面积不大 于 20cm2。可见,我国的规定是最严格的。 与界面
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