[发明专利]一种加入纯铁中间层电磁感应加热轧制制备钛钢复合板的方法

权利要求书

1.一种加入纯铁中间层电磁感应加热轧制制备钛钢复合板的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、板坯切割以及表面处理：切割出长宽尺寸相同的钛板、纯铁板和碳钢板，去除三块金属板待结合面的氧化层并清洗干净后进行真空保存；

S2、复合板坯组装固定：将钛板、纯铁板、钢板按照从下往上的顺序依次叠放组装，然后将组装好的板坯四个角钻孔并用不锈钢铆钉进行铆接，得到待加热板坯；

S3、氩气保护：将待加热板坯放入感应加热炉后，待加热板坯轴线与感应加热炉的感应线圈轴线重合，钛板上表面距感应线圈内侧表面距离为12-15mm，板坯咬入端距感应线圈出口直线距离为30-40mm，对感应加热炉及输送轨道进行密封处理，然后通入氩气进行气氛保护，防止板坯在加热过程中各板坯的复合面发生氧化；

S4、复合板感应加热：利用感应加热炉对所述待加热板坯进行加热，感应加热频率为中频，在经过感应加热时间t后，钢板和纯铁板达到居里点温度，感应加热时间t由以下表达式确定:

式中，A为材料属性常数；c为比热容，单位为J/(kg·K)；ρ为材料密度，单位为kg/m³；l₁为板坯的长，单位为m；b₁为板坯的宽，单位为m；h₁为钛板坯的厚度，单位为m；L为线圈长度，单位为m；n为线圈匝数；T₂为钛板目标温度，单位为K；T₁为初始温度，单位为K；I为感应电流，单位为A；R为材料电阻，单位为Ω，为集肤深度，单位为m；

按集肤深度公式计算，γ为材料电阻率；f为电源频率，单位为Hz；μ为材料相对磁导率；

其中，步骤S4中T₂的取值范围为870K-1050K，f的取值范围为2000-3000Hz，线圈匝数n的取值范围为15-21，I的取值范围为1200-1800A，h₁的取值范围为0.0015-0.003m，加热时间t的范围在45-70s之间；

感应加热线圈呈螺旋式环绕，线圈尺寸由板坯尺寸确定，线圈的长度为(1.5-2)倍l₁，宽度为(1.5-2)倍b₁；感应加热时基层钢板位于线圈中心位置处，板坯顶部距线圈上表面10-15mm，板坯位于线圈内部加热时其轧制咬入一端距线圈出口端25-40mm处；

S5、轧制：选择合适的轧制速度和轧制压下量后，利用轧机对所述加热后的坯料进行轧制，得到钛钢复合板。

2.根据权利要求1所述的一种加入纯铁中间层电磁感应加热轧制制备钛钢复合板的方法，其特征在于：步骤S1中所用的钢板厚度为2mm-10mm,纯铁板的厚度为0.3mm-1mm，钛板的厚度为1.5mm-3mm。

3.根据权利要求1所述的一种加入纯铁中间层电磁感应加热轧制制备钛钢复合板的方法，其特征在于：步骤S1中采用装有粒径为150μm砂布的平板打磨机去除金属板待复合面的氧化物和油脂后，按照酒精-丙酮-酒精的清洗顺序清洗打磨后的复合面，最后用吹风机吹干后真空保存备用。

4.根据权利要求1所述的一种加入纯铁中间层电磁感应加热轧制制备钛钢复合板的方法，其特征在于：步骤S1中所述的钢板选自普通低碳钢，铁板选自工业纯铁DT4，钛板选用工业纯钛。

5.根据权利要求1所述的一种加入纯铁中间层电磁感应加热轧制制备钛钢复合板的方法，其特征在于：步骤S2采用不锈钢铆钉对板坯固定。

6.根据权利要求1所述的一种加入纯铁中间层电磁感应加热轧制制备钛钢复合板的方法，其特征在于：步骤S3在对板坯感应加热前先通入5-10分钟的惰性保护气防止板坯加热时待复合面发生氧化。

7.根据权利要求1所述的一种加入纯铁中间层电磁感应加热轧制制备钛钢复合板的方法，其特征在于：步骤S5中的轧制速度为0.05m/s-1m/s，轧制道次为单道次轧制，轧制压下率为20％-35％。