[发明专利]一种钢-耐磨铜合金复合板材、其制备装置和制备方法

说明书

本发明提供一种钢‑耐磨铜合金复合板材、其制备装置和制备方法，所述钢‑耐磨铜合金复合板材的制备装置包括依次设置的表面处理单元，保护气感应预热单元，感应熔炼单元和半固态轧制复合单元，所述表面处理单元、保护气感应预热单元及半固态轧制复合单元中穿设有供下层钢板穿过的长方形通道，所述表面处理单元、保护气感应预热单元内的长方形通道的尺寸与待处理钢板截面尺寸一致。本发明还提供了钢‑耐磨铜合金复合板材的制备方法和采用该方法制备而成的钢‑耐磨铜合金复合板材。本发明具有连续生产、成材率高、缺陷少等特点，是一种高效生产高品质复合板材的工艺方法。

技术领域

本发明涉及复合板材制备技术，尤其涉及一种钢-耐磨铜合金复合板材、其制备装置和制备方法。

背景技术

铜铅(Cu-Pb)合金承载能力强，在高速高压下工作具有较高的疲劳强度和耐磨性，导热性高，摩擦系数低，耐磨耐蚀性能好，是理想的自润滑减摩材料。和钢复合后组成钢-铜铅合金复合材料，兼具了铜铅合金的耐磨性和钢的强度，因此钢-铜铅合金复合材料是发展新型汽车的主导轴瓦材料之一。

目前铜钢复合板材的制备方法主要有两种，热轧复合法和液轧复合法。前者分别对两种金属的铸坯进行铣面、热轧后得到板坯，然后打磨和清洗去除氧化皮，最后进行多道次的热轧变形得到双层金属复合材料。后者先对钢板进行表面处理后预热至600-700℃左右，将熔化好的铜熔体浇铸在钢板上表面进行复合，得到双金属复合板材。但是现有的技术均不适合铜铅合金-钢复合材料的制备：一方面铜铅合金是典型的偏晶合金，元素存在明显的密度差，常规凝固过程中易产生严重的比重偏析；另一方面铜和钢高温下极易氧化，加热时铜和钢的表面会生成大量的氧化皮，严重影响复合效果和复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有铜钢复合板材生产方法存在的诸多问题，提出一种钢-耐磨铜合金复合板材的制备装置，该装置结构合理、紧凑，采用其制备的钢-耐磨铜合金复合板材能消除铜铅合金的比重偏析和因表面氧化造成的复合质量差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钢-耐磨铜合金复合板材的制备装置，包括依次设置的表面处理单元，保护气感应预热单元，感应熔炼单元和半固态轧制复合单元，所述表面处理单元、保护气感应预热单元及半固态轧制复合单元中穿设有供下层钢板穿过的长方形通道，所述表面处理单元、保护气感应预热单元内的长方形通道的尺寸与待处理钢板截面尺寸一致；

所述表面处理单元包括上表面打磨装置、下表面打磨装置、清洗装置和干燥装置；所述上表面打磨装置、清洗装置和干燥装置依次设置在长方形通道上方，所述下表面打磨装置设置在长方形通道下方、且与上表面打磨装置相配合；

所述保护气感应预热单元包括真空罩、预热高频感应线圈、高频磁场电源、和保护气体罐，所述保护气体罐与真空罩连通，所述预热高频感应线圈设置在真空罩内，所述高频磁场电源与预热高频感应线圈电联，所述长方形通道穿设在真空罩的预热高频感应线圈中；

所述感应熔炼单元包括高频感应加热装置，所述感应熔炼单元底部设有用于控制出液口开合的闭合开关，所述闭合开关设置在长方形通道上方；

所述半固态轧制复合单元包括正火高频感应线圈、为正火高频感应线圈供电的高频感应加热电源和上下配合设置两个轧辊，所述两个轧辊为同步热轧轧辊，所述轧辊内部设有冷却水道，所述两个轧辊分别设置在长方形通道上下两侧；所述长方形通道在经过两个轧辊后穿设在正火高频感应线圈中。

进一步地，所述真空罩穿设长方形通道的开口处设置有密封圈。

进一步地，所述上表面打磨装置、下表面打磨装置为表面粗糙度为Ra100-200μm的金刚石磨片；所述干燥装置包括干燥轮。

本发明的另一个目的还公开了一种钢-耐磨铜合金复合板材的制备方法，采用上述钢-耐磨铜合金复合板材的制备装置，所述钢-耐磨铜合金复合板材的制备方法包括以下步骤：