一种铜镍复合带材的短流程连续制备方法技术

本发明专利技术属于有色冶金技术领域，公开一种铜镍复合带材的短流程连续制备方法，采用凹型夹送辊进行铜板母带传输，搭配同样凹度的结晶辊，对真空冶炼得到的高纯镍水与铜板母带进行轧制复合，冷却至热轧温度后进行热轧，热轧后冷却至室温进行冷轧，最终卷曲得到铜镍复合带材产品。采用凹型夹送辊使铜板母带产生一定弧度，增大熔融镍水与母带的接触面积，提升复合效果和冷却速度，其配合凹型结晶辊生产的铜镍复合铸带也具有一定弧度，为后续轧制提供变形空间，避免复合过程中不同金属界面的开裂，使复合薄带的厚度更加均匀，均匀轧制时薄带表面受力，提高了薄带表面质量。该方法缩短了产线长度，降低了铜镍复合带材的生产成本。降低了铜镍复合带材的生产成本。降低了铜镍复合带材的生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种铜镍复合带材的短流程连续制备方法


[0001]本专利技术属于有色冶金
，尤其涉及一种铜镍复合带材的短流程连续制备方法。

技术介绍

[0002]薄带连铸技术的核心思想在于借助高冷速将熔融金属直接轧制成金属板带。该技术理念自19世纪50年代被提出后，经过一个世纪的发展逐渐被开发出多种形式的薄带连铸技术，主要分为带式薄带连铸技术与辊式薄带连铸技术，而其中双辊薄带连铸技术凭借其冷速快、产线短、效率高而受到冶金领域人员的重视，如今更是被誉为21世纪钢铁冶金领域最具革命意义的前沿技术。双辊薄带连铸技术通过将熔融金属液直接浇注在水冷铜质结晶辊上来直接生产1
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5mm的金属铸带，期间金属熔体的冷却速度极快，达到了亚快速凝固范畴；同时该技术通过调整结晶辊辊缝宽度与铸轧力，成功实现了铸造与轧制的结合，能够在少量热轧甚至省略热轧的情况下完成铸带的直接成型，大大缩短了产线长度，节约了能源，降低了成本。凭借诸多优势，双辊薄带连铸技术成为世界各大钢铁公司竞相发展的先进铸造技术，我国在双辊薄带连铸技术上起步较晚，但经过几十年的发展，中国宝钢于2014年成功建设出我国第一条自主研发的双辊薄带连铸工业化产线，并在工业化研究上取得了重要进展。然而截止到目前，现有的双辊薄带连铸产线多用来进行钢铁材料的生产加工，并且能够实现商业化生产的钢种十分有限，主要是低碳钢和低碳微合金钢。
[0003][0004]随着工业水平的发展及各种新技术、新产业的兴起，对工程材料的各种性能的要求也逐渐提高。单一金属材料由于受到其自身性质、天然资源储量或是生产加工成本的限制已经无法完全满足更多工业领域的使用需求。在此背景下，利用两种或两种以上金属进行复合金属材料的研制成为突破现有单一金属材料使用限制的重要方式。截止到目前，已经有多种金属复合材料被成功研制并广泛应用到不同领域应用中，例如铜铝复合带、镁铝复合带以及铜镍复合带等金属复合材料。其中，铜镍复合带由于继承了铜、镍两种金属的特点，具有优秀的导电、导热性能以及良好的抗腐蚀性被广泛用在电子器件、电池等领域。如今的金属复合带材生产方式多为两种：分别是爆炸复合与轧制复合，这两种生产方式虽然能够实现不同金属的冶金结合，但生产过程十分繁琐，常需要对材料进行反复升温轧制，不仅造成大量资源浪费，同时也严重降低了复合带材的生产效率(周杰,史和生,杨文芬.金属复合板加工技术的研究现状及发展趋势[J].金属世界,2022(05):24
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30.)。因此，开发一种经济绿色的金属板复合方法是扩大金属复合板产量、拓宽其应用广度的重要方向。
[0005]由于双辊薄带连铸技术结合了铸造与轧制双重功能，同时能够实现熔融金属的急速冷却，因此能够将一种熔融金属浇注在另一种固态金属母带上直接制备复合坯料，后通过轧制来直接生产一定厚度的复合板带。这种生产加工方式不仅效率较高，同时实现了金属的固
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液复合，有效利用了熔融金属热量，降低了生产成本，从而被广泛关注。经过不断研发，现已成功通过薄带连铸的方式完成铜铝复合板、钢铝复合板带的生产加工过程，如专利
202110966227.1、200810200706.7。由此可见，双辊薄带生产工艺在金属复合板带的生产方面有较高的可行性，然而，尽管近年来将双辊薄带连铸工艺应用于金属复合板生产的研究越来越多，但采用双辊薄带连铸技术进行铜镍复合带的加工至今未见报道。
[0006]通过前期实验室内的探索研究发现，直接将铜板母带通过夹送辊送入浇注镍水的结晶辊熔池难以实现铜镍复合板的顺利制备，所得的复合板铜镍层比例不均匀、板带厚度整体波动较大，此外部分区域铜镍复合的效果较差，容易开裂。由此可见，虽然双辊薄带连铸技术具备诸多优势，但仍需要进一步改善其工艺来适配铜镍复合板的制备，从而满足高质量铜镍复合板的连续生产。通过前期调研发现，目前鲜有利用凹型夹送辊搭配凹型结晶辊来制备铜镍复合板的相关记载。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种铜镍复合带材的短流程连续制备方法，利用具有独特结构的夹送辊(即凹型夹送辊)与相同凹度的结晶辊相配合将铜板母带沿结晶辊送入结晶辊熔池，凹型夹送辊的作用一方面在于输送母带，同时其特殊结构在与结晶辊的配合下将母带挤压成具有一定弧度的板带；弧度的存在能为熔融金属提供更充足的复合空间，保证复合的效果；同时能够使母带与结晶辊之间贴合更紧密，从而改善传热条件，提高复合板带晶粒的均匀程度；此外弧度的存在能够为复合板带的轧制过程提供变形空间，缓解复合带表面的应力集中，减少开裂等质量缺陷。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术一种铜镍复合带材的短流程连续制备方法，包括如下步骤：
[0010]1)镍水冶炼
[0011]在真空环境下利用感应炉实现高纯镍水的冶炼，冶炼得到熔融镍水的化学组成的质量百分数为：C：≤20.0ppm，Si：≤10ppm，Mn：≤12ppm，S：≤2.0ppm，Mg：≤3.0ppm，Al：≤7ppm，Ti:≤25ppm，余量为Ni及不可避免杂质；
[0012]2)铜板传送
[0013]铜板母带通过凹型夹送辊沿结晶辊送入结晶辊熔池，传送速度与双辊薄带连铸机铸速保持一致，铜板采用单母带或双母带；
[0014]所采用传输铜板母带的凹型夹送辊均具有两头大、中间小的纺锤结构，定义为：将凹型夹送辊直立后，顶面和底面由两个半径相等且为R的圆构成，沿底面到顶面的高度为H，在凹型夹送辊1/2H所在平面的圆，其半径为R1；且凹度为R
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R1＝0.2
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0.3mm，优选为0.2mm；沿底面向上至1/2H处，构成凹型夹送辊的圆的直径呈递减；沿底面向上，过1/2H处后向顶面方向，构成凹型夹送辊的圆的直径呈递增；凹度的存在更有利于熔融镍水与母带的接触，增大了二者之间的接触面积，同时使铸带形成一定弧度，有利于后续的轧制；同时熔融镍水凝固层厚度与铜板母带厚度之比为0.8
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2.0，优选为1.2
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1.6；所述递增或递减方式均优选为圆弧形；
[0015]3)复合板铸造
[0016]熔融镍水通过真空感应炉底部的长水口浇注到缓冲包内，进一步通过缓冲包底部的分流水口进入结晶辊熔池，与被凹型夹送辊送入的铜板母带发生接触，进而通过双辊薄带连铸机铸造出铜镍复合铸态薄带；所采用的结晶辊为凹型结晶辊，其凹度与凹型夹送辊
一致；
[0017]熔融镍水的温度为1500
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1550℃；镍水进入结晶辊熔池的温度为1490
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1530℃；凹型结晶辊的平均辊缝间距为3.0
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6.0mm，过小难以保证复合带的厚度比例，过大则会导致结晶辊表面载荷过大，不利于连续生产；通过双辊薄带连铸机铸造出的铜镍复合铸态薄带的温度在900℃
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1000℃。
[0018]进一步的，为保证结晶辊寿命，同时考虑到铸态薄带与结晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜镍复合带材的短流程连续制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)镍水冶炼在真空环境下利用感应炉实现高纯镍水的冶炼，冶炼得到熔融镍水的化学组成的质量百分数为：C：≤20.0ppm，Si：≤10ppm，Mn：≤12ppm，S：≤2.0ppm，Mg：≤3.0ppm，Al：≤7ppm，Ti:≤25ppm，余量为Ni及不可避免杂质；2)铜板传送铜板母带通过凹型夹送辊沿结晶辊送入结晶辊熔池，传送速度与双辊薄带连铸机铸速保持一致，铜板采用单母带或双母带；凹型夹送辊具有两头大、中间小的纺锤结构，定义为：将凹型夹送辊直立后，顶面和底面由两个半径相等且为R的圆构成，沿底面到顶面的高度为H，在凹型夹送辊1/2H所在平面的圆，其半径为R1；且凹度为R
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R1＝0.2
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0.3mm；沿底面向上至1/2H处，构成凹型夹送辊的圆的直径呈递减；沿底面向上，过1/2H处后向顶面方向，构成凹型夹送辊的圆的直径呈递增；熔融镍水凝固层厚度与铜板母带厚度之比为0.8
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2.0；3)复合板铸造熔融镍水通过真空感应炉底部的长水口浇注到缓冲包内，进一步通过缓冲包底部的分流水口进入结晶辊熔池，与被凹型夹送辊送入的铜板母带发生接触，通过双辊薄带连铸机铸造出铜镍复合铸态薄带；所采用的结晶辊为凹型结晶辊，其凹度与凹型夹送辊一致；熔融镍水的温度为1500
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1550℃；镍水进入结晶辊熔池的温度为1490
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1530℃；凹型结晶辊的平均间距为3.0
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6.0mm；通过双辊薄带连铸机铸造出的铜镍复合铸态薄带的温度为900℃
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1000℃；4)热轧铜镍复合铸态薄带出结晶辊后快速均匀冷却至800
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900℃，铸态薄带在800
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900℃之间经1～2道次热轧被轧至1.5
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2.0mm，得到热轧态的铜镍复合轧带的温度为750
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850℃。5)冷轧热轧后的铜镍复合轧带经过持续冷却将温度降至室温，后连续进行2～4道次冷轧，将其轧至成0.3
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0.8mm的轧带；6)复合带...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万林，吕培生，刘力刚，陆靖洲，徐慧，张芸莉，宋露露，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：