CN106825515A - 一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺，包括碳钢芯部和不锈钢覆层，其复合成型工艺包括采用感应加热器对外层不锈钢管进行整体加热到600～1000℃，浇入内层碳钢金属液熔铸，制造成界面呈冶金结合的包覆型双金属复合坯料；将熔铸好的所述双金属坯料进行热轧成覆层双金属圆钢和螺纹钢。所述不锈钢层和碳钢芯的冶金结合界面由熔铸形成，具有结合强度高、工艺性能优良，组织致密，质量好，工序少，成本低，效率高等优点。本发明采用双金属钢筋替代整体不锈钢钢筋，在保证钢筋抗腐蚀特性的前提下，不仅节省不锈钢材料，降低工程成本，还有效提高钢筋的强度，减少了资源和能源的浪费和环境的污染，具有广阔的应用前景。

Description

一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺

技术领域

本发明涉及一种金属复合材料，尤其涉及一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺。

背景技术

钢筋混凝土通常采用普通碳素钢筋为骨架。通常情况下普通碳素钢筋在混凝土中具有较好的耐蚀性，这是因为钢筋在高碱性环境中会形成致密的钝化膜，这层致密的钝化膜会阻止腐蚀的发生和发展。但一旦混凝土中的氯离子浓度超过某个临界值时，则这层钝化膜稳定性会急剧下降甚至被击穿，最终将导致钢筋发生明显腐蚀，腐蚀产物的膨胀作用导致结构的性能退化，则加速钢筋混凝土结构的失效，严重缩短了结构的服务寿命。因此，普通碳素钢筋的致命弱点是在自然条件下抗锈蚀能力差，在腐蚀环境下极易被锈蚀等缺点。特别是在沿海、沿江、水下、水边等湿度高的地方更容易氧化腐蚀，而且随着时间推移，氯盐对混凝土中钢筋的腐蚀加剧，从而导致钢筋混凝土结构发生耐久性失效，严重影响建筑物的使用寿命和安全性。

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要原因之一。在混凝土结构中，由钢筋的锈蚀而引起的混凝土开裂和剥落从而引起混凝土结构的过早破坏，降低结构使用寿命的问题已引起建筑工程师的极大关注。尤其是在碳、硫化物、氯化物含量较高的环境下的工业与民用建筑物中，以及海洋附近的建筑物及用盐除冰的道路桥梁和使用氯盐融雪剂的寒冷地区，这个问题尤为突出。随着人类对海洋资源的开发，在海洋环境服役的钢筋混凝土设施处于高浓度的氯离子环境，因此导致的钢筋锈蚀诱发的结构耐久性急剧下降问题日益严峻。已经成为困扰科研工作者的世界性问题。

面对来自环境的挑战，为了延缓钢筋的腐蚀速率，解决腐蚀引起的问题，工程师和科学家们对许多技术进行了研究，并针对不同的腐蚀环境已研究出许多抗腐蚀的方法和材料。如中国公开号为CN101144136 的专利“一种含钒高强度耐腐蚀钢筋用钢及其生产工艺”，其合金元素按重量百分比（%）计为，0.17-0.24C、0.55-0.75Si、1.35-1.50Mn、0.04-0.10V、0.04-0.10Re，其余为Fe 和杂质元素。中国公开号为CN101144137 的专利“一种含铌高强度耐腐蚀钢筋用钢及其轧制工艺”，其合金元素按重量百分比(%) 计为，0.17-0.24C、0.55-0.75Si、1.35-1.50Mn、0.02-0.04Nb、0.04-0.10％ Re，其余为Fe 和杂质元素。上述两个发明的钢筋与普通钢筋相比，在氯盐、工业大气等环境下具有更好的耐腐蚀性能，生产成本低、生产工艺简单。通过优化碳钢钢筋的合金成分，虽然能够提高其耐腐蚀性能，但提高有限，难以达到不锈钢钢筋的效果。

不锈钢耐蚀钢筋，特别是双相不锈钢钢筋，具有优异的耐高氯环境腐蚀性能，在世界上大部分海洋环境安全服役的预测寿命超过百年。因此不锈钢钢筋在一些重要的结构中，如海边的桥梁、钢结构大楼、立交桥、港口、海防工程等建筑工业中获得了广泛的应用，并得到了迅速的发展，且用量将会越来越多。全不锈钢材质钢筋虽然提高了耐腐蚀和氧化性能、延长了建筑结构的使用寿命，但由于不锈钢高昂的制造成本和较高价格，强度较低，目前尚不可能较大范围地用于建筑行业生产钢筋混凝土，制约了其大规模应用。因此，寻找一种成本适宜且具有良好抗腐蚀和氧化性能的钢筋材料，对于提高建筑工程质量、延长使用寿命具有重要意义。

不锈钢/碳钢复合金属材料是近年来发展起来的一种新兴复合材料。不锈钢覆层复合钢筋，是由经过处理的不锈钢外壳和碳钢芯组成的复合棒材，经过一定的压力加工工艺，使其产生塑性变形，从而达到所需的产品规格，并使两种材料之间达到冶金扩散结合的一种性能优越的复合钢筋。它利用碳钢基层保证材料的力学性能，利用不锈钢复合层提高材料的耐腐蚀、耐氧化等性能，既可降低生产成本，又能满足实际需求。与同规格的纯不锈钢相比，这种复合材料明显减少了不锈钢占有比例，节约贵重金属Cr，Ni等可达70%～80%。这种材料外型美观，具有不锈钢钢筋和普通钢筋的综合机械性能，有较好的持久抗腐蚀性和耐磨性，和实体不锈钢钢筋相比又具有价格低廉的特点。

不锈钢复合钢筋是一种新兴的建筑复合材料。不锈钢／碳钢复合钢筋因为外部覆层使用不锈钢材料，可以有效的抵抗外部环境的腐蚀，用于提高建筑钢筋的耐腐蚀性，满足人们对建筑设计寿命的要求，芯部则采用合适的碳素结构钢，能满足工程上的力学性能要求。与普通钢筋相比，不锈钢／碳钢复合钢筋的抗腐蚀能力得到了巨大的提升；与全不锈钢钢筋相比，不锈钢／碳钢复合钢筋又有绝对的性价比优势。不锈钢复合钢筋作为一种资源节约型的产品，减少贵重金属的消耗，实现低成本和高性能的完美结合，有良好的社会效益。

在生产成本方面，如果以同类型普通碳钢钢筋成本为基数1，通过对各钢种市场价格的计算对比，不锈钢／碳钢复合钢筋与全不锈钢钢筋的相对成本之比为2.7/5.5～0.49，即不锈钢／碳钢复合钢筋的成本大约相当于全不锈钢钢筋的1/2左右。可见同样性能及使用要求条件下，不锈钢／碳钢复合钢筋的成本竞争优势非常明显，并且其碳钢内芯还可以节约大量的稀有和贵重合金，使该产品符合当前绿色工艺制造和循环经济理念。有很大的应用前景。

由于不锈钢／碳钢复合钢筋所具有的良好的经济效益和市场前景，使国内外一些公司和学者对不锈钢／碳钢复合钢筋进行了研究开发和生产。我国对于不锈钢覆层复合钢筋的研究和一些发达国家相比较晚，但目前在不锈钢/碳钢覆层钢筋制备工艺上的研究已经取得一定的成果，已开发成功了爆炸、冷拔、挤压、焊接、扩散等方法。随着复合技术研究工作的不断开展，近年来很多更简单、实用、高效的双金属复合工艺应运而生。

就目前国内外双金属复合钢筋研究成果来看，其所制备的复合钢筋大都属于非冶金结合状态，使该材料表现出一些问题，如芯部和覆层间缺乏冶金结合，将会导致覆层过早的开裂，大大降低了材料的抗腐蚀性；材料的质量控制，如覆层厚度的不均匀，内部可能出现腐蚀，使材料长期的力学行为不明确。上述问题在短期和长期内可能造成严重后果。但由于现有的不锈钢复合钢筋生产技术一直存在着复合率低、工序成本高等方面的技术难题，我国至今鲜有企业对锈钢／碳钢复合钢筋进行大量生产，限制了该项产品的推广和研发进度。

在追求资源最小消耗，效益最大获取的今天，由于不锈钢的高耐腐蚀性，在普通碳钢表面包覆不锈钢的方法越来越受到人们青睐，对此类钢筋的研究也越来越多，不锈钢／碳钢耐腐蚀复合钢筋的生产迫切需求的是找到一种能使生产效益最大化的方法。因此，寻找一种成本适宜且具有良好抗腐蚀和氧化性能的不锈钢/碳钢覆层钢筋制备工艺，对于降低建筑成本，提高建筑工程质量、延长建筑结构的使用寿命具有重要意义。

因此，开发一种制造简单、成本相对低廉、性能优良的不锈钢覆层钢筋产品及制备工艺对加快不锈钢覆层钢筋的推广不但具有重要的经济意义，还具有良好的社会效益，具有广阔的市场发展前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决不锈钢钢筋耐腐蚀性好，但成本高；碳钢钢筋成本低，但耐腐蚀性差的问题，提供一种性价比高且具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能的一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺，可获得耐腐蚀性能好，成本低，可批量化生产不锈钢覆层带肋钢筋和圆钢的钢筋。

一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋包括外层不锈钢覆层和碳钢芯部组成；所述不锈钢覆层双金属钢筋由不锈钢覆层沿碳钢芯部金属外层长度方向包覆，所述不锈钢覆层与碳钢芯部金属之间为通过熔铸形成的冶金结合的熔合界面层；

所述不锈钢覆层的厚度为1mm～15mm，不锈钢层为所述覆层双金属钢筋直径的4％～25％；

所述不锈钢层的重量为所述覆层双金属钢筋总重量的6％～32％。

所述钢体为低碳钢和低合金钢中的任意一种，包括Q235钢芯、HRB335钢芯、HRB400钢芯或HRB500钢芯。

所述不锈钢层为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢的任意一种。

所述覆层双金属钢筋外形包括光面钢筋、带肋钢筋、钢线，直径为5mm～42mm。

一种实现冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋的工艺技术方案，包括以下步骤：

（a）覆层双金属坯料熔铸；（b）钢筋成型；

（a）覆层双金属坯料熔铸：

首先将制造好的所需材质和尺寸的外层不锈钢管内壁表面进行除油、除锈处理后，采用丙酮进行清洗，然后在清洗好的表面均匀涂覆一层高温防氧化涂料，将其固定在浇注底板上面的金属液出口处的中心位置上，在外层不锈钢管的外部包覆一层耐火材料纤维，或者安装有传导加热套，启动升降设备上的传动系统转动升降螺杆或液压缸带动安装在升降立柱上的升降臂以所设定的速度将安装在升降臂上面的电磁感应加热器下降到外层不锈钢料管的底部，启动电磁感应加热电源，使感应加热器直接对外层不锈钢管进行整体加热，或者感应加热器通过安装在外层不锈钢管外部的传导加热套对外层不锈钢管进行整体加热，通过安装在外层不锈钢管上面的测温热电偶进行测温和控制加热温度，待加热到600℃～1000℃后，将冶炼好的所需复合成分的芯部碳钢或低合金钢金属液倒入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道砖内的浇注流道浇入外层不锈钢管内，在浇注过程中，电磁感应加热器不停止加热，金属液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热10～30分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，当金属液浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内；

当采用顶部直接浇注时，将浇注包和浇注管一起移到外层不锈钢管内孔上方，将浇注包对准不锈钢管内孔中心，开始从浇注管浇入芯部碳钢或低合金钢金属液，金属液浇注到不锈钢管内的型腔后，根据浇注速度逐步将浇注包和浇注管一起向上提升，当金属液浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内；启动升降装置，通过升降臂以所设定的速度将安装在升降臂上面的电磁感应加热器以一定的速度向上提升，使电磁感应加热器逐步脱离复合层，同时打开底水箱的进水管和出水管，使在底水箱由下向上的逐层冷却下，形成逐层顺序凝固，并根据质量要求通过控制电磁感应加热器在不同的区域内的上升速度，实现区域定向凝固，经过5～25分钟升到保温冒口处停止，继续对保温冒口处进行加热10～50分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，拆除包覆在外层不锈钢管外面的耐火材料纤维或者安装在外层不锈钢管外部的传导加热套，关闭底水箱进水管，松开外层不锈钢管的固定装置，将铸造好的界面呈冶金结合的外层不锈钢和内层碳钢或低合金钢的包覆型双金属复合坯料从浇注底板上面吊出；

当采用燃气加热时，打开燃气供气管的阀门，点燃燃气喷嘴，调整燃气量大小，通过高温燃气对外层不锈钢管进行加热，当浇注完毕后，打开底水箱的进水管和出水管，通过底水箱产生由下向上的逐层冷却，同时将燃气喷嘴由下向上逐层停止加热，使内层材料形成由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求通过控制燃气喷嘴在不同的区域内的加热时间和加热量的大小，实现区域定向凝固；

所述的包覆型双金属复合材料的外层材质为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢的任意一种；

所述的芯部材质为低碳钢和低合金钢中的任意一种，包括Q235钢芯、HRB335钢芯、HRB400钢芯或HRB500钢芯；

所述的外层不锈钢管为无缝钢管或者直缝焊管或者螺旋焊管，几何形状包括圆形或矩形；

所述的传导加热套的材料为石墨或碳化硅；

所述的电磁感应电源为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源，频率为500Hz～10000Hz。

（b）钢筋成型：

将熔铸好的所述不锈钢覆层双金属坯料放入加热炉中加热到1050～1280℃，保温30～60 分钟；将加热后的所述不锈钢覆层双金属坯料采用现有的轧制工艺轧制，根据所需产品尺寸调整轧制道次及压下量，逐道次减径，并通过现有的孔形尺寸保证钢筋型材的尺寸和外形，获得的不锈钢包覆层双金属钢筋产品的外形与现有的钢筋相同；根据轧制工艺的不同，产品分为光面钢筋、带肋钢筋、线材；

将所热轧后的光面钢筋经过冷拉拔和冷轧扭变形后，获得双金属不锈钢包覆层冷拔钢筋、冷轧扭钢筋；

所述覆层双金属螺纹钢由所述不锈钢层和所述碳钢芯的外周一体成型有横肋结构；

所述覆层双金属坯料的加热方式为燃气加热、电加热、电磁感应加热、等离子加热；

实现冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋坯料的设备方案是：不锈钢覆层双金属坯料熔铸设备由升降设备、感应加热设备、燃气加热设备、浇注系统组成；所述的升降设备为单立柱式或者龙门式结构，在升降立柱（2）上安装有传动系统（1），通过传动系统（1）转动升降螺杆（3）或液压缸（3）带动安装在升降立柱（2）上的升降臂（4）以所设定的速度上下移动，在升降臂（4）的上面安装有电磁感应加热器（5），电磁感应加热器（5）与电磁感应电源控制柜相连接，在升降设备的下部安装有浇注底板（13），在浇注底板（13）上开有浇注流道曹，在浇注底板（13）上的浇注流道曹内安装有耐火材料制作的浇注流道砖（12），外层不锈钢管（6）固定在浇注底板（13）的上面，在外层不锈钢管（6）的外部包覆一层耐火材料纤维（8），或者安装有传导加热套（19），电磁感应加热器（5）安装在外层不锈钢管（6）外面的耐火材料纤维（8）的外部，或者直接安装在外层不锈钢管（6）的传导加热套（19）的外部，在外层不锈钢管（6）的侧面安装有中注管（11），中注管（11）的下部与浇注流道砖（12）相连接，浇注流道砖（12）内有浇注流道（14），金属液出口安装在外层不锈钢管（6）底部的中心位置，中注管（11）的上部安装有浇铸漏斗（10），在浇注漏斗（10）的上面有浇注包（9），在外层不锈钢管（6）的上面安装有保温冒口（25）和测温热电偶（15），在浇注底板（13）的下面安装有底水箱（17），在底水箱（17）一侧的下部安装有进水管（16），在底水箱（17）一侧的上部安装有出水管（18）；

当采用燃气加热时在外层不锈钢管（6）的外部安装有保温模具（20），保温模具（20）固定在浇注底板（13）的上面，在保温模具（20）的内层贴有保温耐火材料（21），在保温模具（20）与外层不锈钢管（6）的中间间隙内安装有燃气供气管（24），在燃气供气管（24）的上面均匀的安装有燃气喷嘴（23），在保温模具（20）的上面安装有保温盖板（22）；

当采用顶部直接浇注时，在浇注包（9）的下面安装有吊挂卡槽（26），浇注管（28）的上端安装有浇口杯（27），浇口杯（27）通过吊挂卡槽（26）与浇注包（9）相连。

有益效果

1、本发明的具有冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋，芯部采用普通碳素钢、低合金钢，保证了钢筋具有较高的强度、良好的韧性和塑性。表面采用不锈钢覆层，厚度可以在1mm 到15mm 之间灵活调整，使钢筋具有优异的耐腐蚀性能，可以满足不同耐腐蚀工况、不同使用寿命的要求。不锈钢覆层双金属钢筋外型美观，具有不锈钢钢筋和普通钢筋的综合机械性能，有很好的抗腐蚀性和耐磨性，与实体不锈钢钢筋相比又具有价格低廉的特点，是一种性能优越的复合钢筋。

2、本发明的冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋，通过电磁复合熔铸工艺制备，实现了不锈钢覆层与碳钢体之间的冶金结合熔合层界面，这种冶金结合界面是所述不锈钢层和所述碳钢芯的界面间原子相互扩散而形成的结合，其结合强度以及结构稳定性是机械结合所不能比拟的，有良好的工艺性能，具有界面牢固，结合强度高，耐高温，不脱落，寿命长，内部组织致密，具有优异的耐腐蚀和机械性能。不锈钢覆层和芯部碳钢可以设计成不同的成分，能够适用于不同腐蚀介质、不同工作温度的各种工况，其适用面更广。可广泛用于暴露于高氯离子或腐蚀性工业环境下的钢结构、使用融雪剂的道路和桥梁、港口、岛屿、海洋围墙、沿海钢结构、海防工程或防御工事、地下通道、电力、腐蚀、高温、水边、水下钢筋混凝土内等场合使用，显著提高其耐腐蚀性能，提高结构的寿命和安全性，适于推广使用，具有广阔的应用前景。

3、本发明的冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋生产工艺，采用感应熔铸工艺制造双金属复合坯料，利用现有的热轧小型材生产设备通过加热--轧制--剪切等工序，将上述复合坯料轧制成不锈钢复合圆钢、螺纹钢筋、线材，实现了不锈钢和内部碳钢的冶金结合。生产工艺简单，设备投资少，生产效率较高，成本低，可连续生产等优点。既解决了现有技术和设备生产效率低的问题，又解决了现有技术和设备难以控制双金属结合界面和制造成本高的难题。适合工业化大批量生产。

4、本发明的冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋可以替代现有技术中的不锈钢光面钢筋和螺纹钢筋，在保证钢筋抗腐蚀特性的前提下，还可以大量节省不锈钢材料，大大降低工程成本；同时，相比普通不锈钢螺纹钢筋，本发明的覆层双金属螺纹钢可以有效提高强度。

5、本发明采用感应熔铸工艺直接成型，在双金属成型过程中，铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，可比金属型铸造节约15～30％，金属利用率高，节约了材料。而且节省了造型材料和模具成本，节约了大量造型工时，提高了劳动效率，节约了大量的制造费用，降低了制造成本，减少了资源和能源的浪费和环境的污染。

附图说明

图1为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例1的示意图，其中（1）为传动系统，（2）为升降立柱，（3）为升降螺杆或液压缸，（4）为升降臂，（5）为电磁感应加热器，（6）为外层复合材料管，（7）为内层复合材料，（8）为耐火纤维材料，（9）为浇注包，（10）为浇注漏斗，（11）为中注管，（12）为浇注流道砖，（13）为浇注底板，（14）为浇注流道，（15）为测温热电偶，（16）为底水箱进水管，（17）为底水箱，（18）为底水箱出水管，（19）为石墨加热套，（20）为保温模具，（21）为保温纤维，（22）保温盖板，（23）为燃气喷嘴，（24）为燃气管，（25）为保温冒口，（26）为吊挂卡槽，（27）为浇口杯，（28）为浇注管，（29）为双金属复合界面混合层,(30)冶金结合不锈钢覆层双金属螺纹钢筋。

图2为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例1的平面布置示意图；

图3为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例2的平面布置示意图；

图4为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例3的平面布置示意图；

图5为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例4的平面布置示意图；

图6为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例5的平面布置示意图；

图7为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例6示意图。

图8为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例7示意图。

图9为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例8示意图。

图10为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例9示意图。

图11为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例10示意图。

图12为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋及制备工艺实施例11示意图。

图13为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层复合坯料剖面结构示意图。

图14为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层圆形复合坯料横向剖面结构示意图。

图15为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层矩形复合坯料横向剖面结构示意图。

图16为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层圆形钢筋横向剖面图结构示意图。

图17为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋立体结构示意图。

图18为本发明一种冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋横向剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

实施例1: 制备冶金结合双金属不锈钢覆层光面钢筋。

图16中，冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋，其直径为5mm～42mm，它由碳钢芯部金属7和其沿芯部金属7长度方向包覆的不锈钢覆层6组成，所述不锈钢覆层6与碳钢芯部金属7之间为通过熔铸形成的冶金结合的熔合界面层。

制备冶金结合双金属不锈钢覆层光面钢筋，芯部7为碳钢Q235，横截面的几何形状为直径12mm 的圆形，不锈钢合金层6的厚度为2mm，不锈钢合金层6选用06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢。图16为本发明实施例提供的一种双金属光面钢筋的横向剖面图结构示意图。

制备所述冶金结合不锈钢覆层双金属光面钢筋的工艺技术方案，包括以下步骤：

（a）覆层双金属坯料熔铸；

首先将制造好的所需尺寸的外层06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢无缝管6的内壁表面进行除油、除锈处理后，采用丙酮进行清洗，然后在清洗好的06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢管内表面均匀涂覆一层高温防氧化涂料，将其固定在浇注底板13上面的的金属液出口处的中心位置上，在外层06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢管6的外部包覆一层耐火材料纤维8，启动升降设备上的传动系统1转动升降螺杆3带动安装在升降立柱2上的升降臂4以所设定的速度将安装在升降臂4上面的电磁感应加热器5下降到外层06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢管6的底部，启动电磁感应加热电源，使感应加热器5对外层06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢钢管6进行表面加热，通过安装在外层06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢管6上面的测温热电偶15进行测温和控制加热温度，待加热到890℃后，将冶炼好的内层Q235低碳钢金属液7倒入浇注包9内，将浇注包9内的Q235低碳钢金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗10、中注管11、浇铸流道砖12内的浇注流道14浇入外层06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢管6内，在浇注过程中，电磁感应加热器5不停止加热，Q235低碳钢金属液7浇注完毕后，感应加热器继续进行加热18分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，当低碳钢金属液7浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内，启动升降装置，通过升降臂4以所设定的速度将安装在升降臂4上面的电磁感应加热器5以一定的速度向上提升，使电磁感应加热器逐步脱离复合层，形成由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，经10分钟升到保温冒口处停止，继续对保温冒口处进行加热20分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，拆除包覆在外层06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢管6外面的耐火材料纤维8，松开外层06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢管6的固定装置，将铸造好的外层为06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢和内层为Q235低碳钢的界面呈冶金结合的包覆型双金属复合坯料7（图13和图14）从浇注底板13上面吊出。

本实施例中所述不锈钢层6 和所述碳钢芯7 的结合界面为冶金结合界面，这种冶金结合界面是所述不锈钢层6 和所述碳钢芯7 的界面间原子相互扩散而形成的结合，其结合强度以及结构稳定性是机械结合所不能比拟的，有良好的工艺性能。

所述的电磁感应电源为中频感应电源，频率为750Hz。

图13所示，为本发明实施例提供的一种冶金结合双金属不锈钢覆层圆形复合坯料的基本结构示意图，图14所示为本发明实施例提供的一种冶金结合双金属不锈钢覆层圆形复合坯料横向剖剖面结构示意图。

本实施例中外层的不锈钢钢管坯料6为圆形直缝焊管，其具体尺寸为Φ150×5×2000(外径×壁厚×长度，mm)。

（b）钢筋成型；

将所制备好的06Cr19Ni10 奥氏体不锈钢/Q235 双金属坯料放入燃气加热炉中加热，出炉温度控制在1200℃，采用现有的轧制工艺轧制，逐道次减径，并通过现有的孔形尺寸保证钢筋型材的尺寸和外形，获得冶金结合双金属不锈钢覆层圆形光面钢筋产品，产品结构图如图16。

将轧制成型后的双金属圆形光面钢筋，经冷却、收集以及经热锯机锯切成所需要的尺寸等工步后，再经过检验、打捆以及洗去除不锈钢覆层双金属圆形光面钢筋表面氧化物等工序后称重包装入库。

按上述方法生产的冶金结合双金属不锈钢覆层圆形光面钢筋，芯部Q235 的直径为10mm，不锈钢合金层6的厚度为2mm，两者之间为冶金结合，不锈钢复合钢筋的外径为14mm，表面成形美观。

上述热轧工艺中，电磁熔铸的冶金结合双金属不锈钢覆层圆形复合坯料在高温、高压条件下接触界面处形成更加良好的扩散层，进一步提高了界面结合强度，从而提高其延伸率、抗拉强度。

实现冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋坯料的设备方案是：

在图1中，该设备由升降设备、感应加热设备、燃气加热设备、浇注系统组成；所述的升降设备为单立柱式或者龙门式结构，在升降立柱2上安装有传动系统1，通过传动系统1转动升降螺杆3或液压缸3带动安装在升降立柱2上的升降臂4以所设定的速度上下移动，在升降臂4的上面安装有电磁感应加热器5，电磁感应加热器5与电磁感应电源控制柜相连接，在升降设备的下部安装有浇注底板13，在浇注底板13上开有浇注流道曹，在浇注底板13上的浇注流道曹内安装有耐火材料制作的浇注流道砖12，外层复合材料管6固定在浇注底板13的上面，在外层复合材料管6的外部包覆一层耐火材料纤维8，电磁感应加热器5安装在外层复合材料管6外面的耐火材料纤维8的外部，在外层复合材料管6的侧面安装有中注管11，中注管11的下部与浇注流道砖12相连接，浇注流道砖12内有浇注流道14，金属液出口安装在外层复合材料管6底部的中心位置，中注管11的上部安装有浇铸漏斗10，在浇注漏斗10的上面有浇注包9，在外层复合材料管6的上面安装有保温冒口25和测温热电偶15。

实施例2：制备冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋。

图17中，冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋，其直径为5mm～42mm，它由碳钢芯部金属7和其沿芯部金属7长度方向包覆的不锈钢覆层6组成，所述不锈钢覆层6与碳钢芯部金属7之间为通过熔铸形成的冶金结合的熔合界面层。

制备冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋，芯部7为碳钢HRB335，横截面的几何形状为直径18mm 的螺纹钢筋，不锈钢合金层6的厚度为1mm，不锈钢合金层6选用304奥氏体不锈钢。图17为本发明实施例提供的一种双金属螺纹钢筋的基本结构示意图。

制备所述冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋的工艺技术方案，包括以下步骤：

（a）覆层双金属坯料熔铸；

首先将制造好的所需尺寸的外层304奥氏体不锈钢无缝管6的内壁表面进行除油、除锈处理后，采用丙酮进行清洗，然后在清洗好的304 奥氏体不锈钢管内表面均匀涂覆一层高温防氧化涂料，将其固定在浇注底板13上面的的金属液出口处的中心位置上，在外层304奥氏体不锈钢管6的外部包覆一层耐火材料纤维8，启动升降设备上的传动系统1转动升降螺杆3带动安装在升降立柱2上的升降臂4以所设定的速度将安装在升降臂4上面的电磁感应加热器5下降到外层304 奥氏体不锈钢管6的底部，启动电磁感应加热电源，使感应加热器5对外层304 奥氏体不锈钢钢管6进行表面加热，通过安装在外层304 奥氏体不锈钢管6上面的测温热电偶15进行测温和控制加热温度，待加热到890℃后，将冶炼好的内层HRB335碳钢金属液7倒入浇注包9内，将浇注包9内的HRB335碳钢金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗10、中注管11、浇铸流道砖12内的浇注流道14浇入外层复合材料304 奥氏体不锈钢管6内，在浇注过程中，电磁感应加热器5不停止加热，HRB335碳钢金属液7浇注完毕后，感应加热器继续进行加热18分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，当HRB335碳钢金属液7浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内，启动升降装置，通过升降臂4以所设定的速度将安装在升降臂4上面的电磁感应加热器5以一定的速度向上提升，使电磁感应加热器逐步脱离复合层，形成由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，经10分钟升到保温冒口处停止，继续对保温冒口处进行加热20分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，拆除包覆在外层复合材料304 奥氏体不锈钢管6外面的耐火材料纤维8，松开外层304 奥氏体不锈钢管6的固定装置，将铸造好的外层为304 奥氏体不锈钢和内层为HRB335碳钢的界面呈冶金结合的包覆型双金属复合坯料7（图13和图14）从浇注底板13上面吊出。

本实施例中所述不锈钢层6 和所述碳钢芯7 的结合界面为冶金结合界面，这种冶金结合界面是所述不锈钢层6 和所述碳钢芯7 的界面间原子相互扩散而形成的结合，其结合强度以及结构稳定性是机械结合所不能比拟的，有良好的工艺性能。

所述的电磁感应电源为中频感应电源，频率为1000Hz。

图13所示，为本发明实施例提供的一种冶金结合双金属不锈钢覆层矩形复合坯料的基本结构示意图，图15所示为本发明实施例提供的一种冶金结合不锈钢覆层双金属矩形复合坯料横向剖剖面结构示意图。

本实施例中外层的不锈钢钢管坯料6为矩形焊管，横截面的几何形状为正方形，边长为120mm，不锈钢厚度为6mm，长度为3000 mm。

本实施例与实施例1的不同点为，在图3中，与图2的不同点为安装在中注管11下面的浇铸流道砖12内的浇注流道14为2个金属液出口，浇注时，金属液通过中注管11从浇注流道14的2个金属液出口同时流出，可一次直接浇注2根外层为304 奥氏体不锈钢和内层为HRB335碳钢的包覆型双金属复合坯料。其它过程及设备与实施例1相同。略。

（b）钢筋成型；

将所制备好的304 奥氏体不锈钢/HRB335 碳钢双金属坯料放入电磁感应加热炉中加热，出炉温度控制在1250℃，采用现有的轧制工艺轧制，逐道次减径，并通过现有的孔形尺寸保证钢筋型材的尺寸和外形，获得冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋产品，产品结构图如图17，产品横向剖面结构示意图如图18。

将轧制成型后的双金属螺纹钢筋，经冷却、收集以及经热锯机锯切成所需要的尺寸等工步后，再经过检验、打捆以及洗去除双金属不锈钢覆层螺纹钢筋表面氧化物等工序后称重包装入库。

按上述方法生产的冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋，芯部HRB335 碳钢的直径为16mm，不锈钢合金层6的厚度为1mm，两者之间为冶金结合，不锈钢复合钢筋的外径为18mm，表面成形美观。

上述热轧工艺中，电磁熔铸的冶金结合双金属不锈钢覆层矩形复合坯料在高温、高压条件下接触界面处形成更加良好的扩散层，进一步提高了界面结合强度，从而提高其延伸率、抗拉强度。

实施例3：在图4中，与图2的不同点为安装在中注管11下面的浇铸流道砖12内的浇注流道14为3个金属液出口，浇注时，金属液通过中注管11从浇注流道14的3个金属液出口同时流出，可一次直接浇注3根外层为不锈钢和内层为低合金钢的双金属复合坯料。其它过程及设备与实施例1相同。略。

实施例4：在图5中，与图2的不同点为安装在中注管11下面的浇铸流道砖12内的浇注流道14为四个金属液出口，浇注时，金属液通过中注管11从浇注流道14的四个金属液出口同时流出，可一次直接浇注四根外层为不锈钢和内层为低合金钢的双金属复合坯料。其它过程及设备与实施例1相同。略。

实施例5：在图6中，与图2的不同点为安装在中注管11下面的浇铸流道砖12内的浇注流道14为6个金属液出口，浇注时，金属液通过中注管11从浇注流道14的6个金属液出口同时流出，可一次直接浇注6根外层为不锈钢和内层为低合金钢的双金属复合坯料。其它过程及设备与实施例1相同。略。

实施例6：制备冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋。芯部7为碳钢HRB400，横截面的几何形状为直径25mm 的螺纹钢筋，不锈钢合金层6的厚度为1.2mm，不锈钢合金层6选用306L奥氏体不锈钢。图17为本发明实施例提供的一种双金属螺纹钢筋的基本结构示意图。

制备所述冶金结合不锈钢覆层双金属螺纹钢筋的工艺技术方案，包括以下步骤：

（a）覆层双金属坯料熔铸；

在图7中，与图1的不同点为传动系统1转动液压缸3带动安装在升降立柱2上的升降臂4以所设定的速度上下移动，在外层复合材料管6的外部安装有石墨加热套19。

首先将制造好的所需尺寸的外层306L奥氏体不锈钢无缝管6的内壁表面进行除油、除锈处理后，采用丙酮进行清洗，然后在清洗好的306L 奥氏体不锈钢管内表面均匀涂覆一层高温防氧化涂料，将其固定在浇注底板13上面的的金属液出口处的中心位置上，在外层306L 奥氏体不锈钢管6的外部安装有石墨加热套19，启动升降设备上的传动系统1转动液压缸3带动安装在升降立柱2上的升降臂4以所设定的速度将安装在升降臂4上面的电磁感应加热器5下降到外层306L 奥氏体不锈钢管6的底部，启动电磁感应加热电源，使感应加热器5对外层306L 奥氏体不锈钢钢管6进行表面加热，通过安装在外层304 奥氏体不锈钢管6上面的测温热电偶15进行测温和控制加热温度，待加热到890℃后，将冶炼好的内层HRB400碳钢金属液7倒入浇注包9内，将浇注包9内的HRB400碳钢金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗10、中注管11、浇铸流道砖12内的浇注流道14浇入外层304 奥氏体不锈钢管6内，在浇注过程中，电磁感应加热器5不停止加热，HRB400碳钢金属液7浇注完毕后，感应加热器继续进行加热18分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，当HRB400碳钢金属液7浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内，启动升降装置，通过升降臂4以所设定的速度将安装在升降臂4上面的电磁感应加热器5以一定的速度向上提升，使电磁感应加热器逐步脱离复合层，形成由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求在不同的区域内控制不同的上升速度，经10分钟升到保温冒口处停止，继续对保温冒口处进行加热20分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，拆除包覆在外层304 奥氏体不锈钢管6外面的耐火材料纤维8，松开外层304 奥氏体不锈钢管6的固定装置，将铸造好的外层为304奥氏体不锈钢和内层为HRB400碳钢的界面呈冶金结合的包覆型双金属复合坯料7（图13和图14）从浇注底板13上面吊出。

本实施例中所述不锈钢层6 和所述碳钢芯7 的结合界面为冶金结合界面，这种冶金结合界面是所述不锈钢层6 和所述碳钢芯7 的界面间原子相互扩散而形成的结合，其结合强度以及结构稳定性是机械结合所不能比拟的，有良好的工艺性能。

所述的电磁感应电源为中频感应电源，频率为1500Hz。

图13所示，为本发明实施例提供的一种冶金结合双金属不锈钢覆层矩形复合坯料的基本结构示意图，图15所示为本发明实施例提供的一种冶金结合双金属不锈钢覆层矩形复合坯料横向剖剖面结构示意图。

本实施例中外层的不锈钢钢管坯料6为矩形焊管，横截面的几何形状为正方形，边长为150mm，不锈钢厚度为7mm，长度为3000 mm。

其它过程及设备与实施例1相同。略。

（b）钢筋成型；

将所制备好的306L 奥氏体不锈钢/HRB400 碳钢双金属坯料放入等离子加热炉中加热，出炉温度控制在1180℃，采用现有的轧制工艺轧制，逐道次减径，并通过现有的孔形尺寸保证钢筋型材的尺寸和外形，获得冶金结合不锈钢覆层双金属螺纹钢筋产品，产品结构图如图17，产品横向剖面结构示意图如图18。

将轧制成型后的双金属螺纹钢筋，经冷却、收集以及经热锯机锯切成所需要的尺寸等工步后，再经过检验、打捆以及洗去除不锈钢覆层双金属螺纹钢筋表面氧化物等工序后称重包装入库。

按上述方法生产的冶金结合不锈钢覆层双金属螺纹钢筋，芯部HRB400 碳钢的直径为22.6mm，不锈钢合金层6的厚度为1.2mm，两者之间为冶金结合，不锈钢复合钢筋的外径为25mm，表面成形美观。

上述热轧工艺中，电磁熔铸的冶金结合不锈钢覆层双金属圆形复合坯料在高温、高压条件下接触界面处形成更加良好的扩散层，进一步提高了界面结合强度，从而提高其延伸率、抗拉强度。

实施例7：制备冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋。芯部7为HRB500碳钢，横截面的几何形状为直径20mm 的螺纹钢筋，不锈钢合金层6的厚度为0.85mm，不锈钢合金层6选用12Cr13 马氏体不锈钢。图17为本发明实施例提供的一种双金属螺纹钢筋的基本结构示意图，图18为本发明实施例提供的一种双金属螺纹钢筋产品的横向剖面结构示意图。

所熔铸的不锈钢复合坯料7的几何尺寸为Φ170×2200(外径×长度，mm)。

在图8中，与图7的不同点为在底板13的下面安装有底水箱17，在底水箱17一侧的下部安装有进水管16，在底水箱17一侧的上部安装有出水管18。

工作时，启动升降设备上的传动系统1转动升降螺杆3带动安装在升降立柱2上的升降臂4以所设定的速度将安装在升降臂4上面的电磁感应加热器5下降到外层不锈钢管6的底部，打开底水箱17的进水管16和出水管18，启动电磁感应加热电源，使感应加热器5通过安装在外层12Cr13 马氏体不锈钢管6外部的石墨加热套19对外层复合材料12Cr13 马氏体不锈钢管6进行表面加热，通过安装在外层12Cr13 马氏体不锈钢管6上面的测温热电偶15进行测温和控制加热温度，待加热到900℃后，将冶炼好的所需复合成分的内层HRB500碳钢7倒入浇注包9内进行浇注，达到预定时间后停止加热，通过底水箱17由下向上的逐层冷却，形成逐层顺序凝固，并根据质量要求通过控制电磁感应加热器5在不同的区域内的上升速度，实现区域定向凝固；拆除安装在外层12Cr13 马氏体不锈钢管6外部的石墨加热套19，关闭底水箱进水管，松开外层12Cr13 马氏体不锈钢管6的固定装置，将铸造好的外层12Cr13 马氏体不锈钢6和内层材料HRB500碳钢7之间的界面呈冶金结合的包覆型双金属复合坯料（图13）从浇注底板13上面吊出。其它过程及设备与实施例1 相同。略。

所述的电磁感应电源为中频感应电源，频率为500 Hz。

本实施例中外层的不锈钢钢管坯料6为圆形无缝钢管，其具体尺寸为Φ170×8×2200(外径×壁厚×长度，mm)。

实施例8：制备冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋。芯部7为HRB400碳钢，横截面的几何形状为直径22mm 的螺纹钢筋，不锈钢合金层6的厚度为0.92mm，不锈钢合金层6选用10Cr17 铁素体不锈钢。图17为本发明实施例提供的一种双金属螺纹钢筋的基本结构示意图，图18为本发明实施例提供的一种双金属螺纹钢筋产品的横向剖面结构示意图。

所熔铸的不锈钢复合坯料7的几何尺寸为Φ150×2000(外径×长度，mm)。

在图9中，与图1的不同点为采用燃气加热，在外层复合材料10Cr17 铁素体不锈钢管6的外部安装有保温模具20，保温模具20固定在浇注底板13的上面，在保温模具20的内层贴有保温耐火材料21，在保温模具20与外层复合材料管6的中间间隙内安装有燃气供气管24，在燃气供气管24的上面均匀的安装有燃气喷嘴23，在保温模具20的上面安装有保温盖板22。

工作时，打开燃气供气管24的阀门，点燃燃气喷嘴23，通过高温燃气对外层10Cr17铁素体不锈钢管6进行加热，将冶炼好的所需复合成分的内层HRB400碳钢液7倒入浇注包9内进行浇注，当浇注完毕后，采取由下向上逐层停止燃气喷嘴23的方式使内层材料HRB400碳钢7形成由下向上逐层顺序凝固；松开外层10Cr17 铁素体不锈钢管6的固定装置，将铸造好的外层10Cr17 铁素体不锈钢管6和内层材料HRB400碳钢7之间的界面呈冶金结合的包覆型双金属复合坯料（图13）从浇注底板13上面吊出。

本实施例中外层的不锈钢钢管坯料6为圆形无缝钢管，其具体尺寸为Φ150×8×2000(外径×壁厚×长度，mm)。

其它过程及设备与实施例1 相同。略。

实施例9：制备冶金结合双金属不锈钢覆层螺纹钢筋。芯部7为HRB355碳钢，横截面的几何形状为直径25mm 的螺纹钢筋，不锈钢合金层6的厚度为0.98mm，不锈钢合金层6选用12Cr21Ni5Ti 奥氏体- 铁素体双相不锈钢。图17为本发明实施例提供的一种双金属螺纹钢筋的基本结构示意图，图18为本发明实施例提供的一种双金属螺纹钢筋产品的横向剖面结构示意图。

所熔铸的不锈钢复合坯料7的几何尺寸为Φ160×2000(外径×长度，mm)。

在图10中，与图9的不同点为在底板13的下面安装有底水箱17，在底水箱17一侧的下部安装有进水管16，在底水箱17一侧的上部安装有出水管18。

工作时，打开燃气供气管24的阀门，点燃燃气喷嘴23，通过高温燃气对外层12Cr21Ni5Ti 奥氏体- 铁素体双相不锈钢管6进行加热，将冶炼好的所需复合成分的内层HRB355碳钢液7倒入浇注包9内进行浇注，当浇注完毕后，打开底水箱17的进水管16和出水管18，通过底水箱17产生由下向上的逐层冷却，同时采取由下向上逐层停止燃气喷嘴23的方式使内层材料7，形成逐层顺序凝固，并根据质量要求通过控制燃气喷嘴23在不同的区域内的加热时间和加热量的大小，实现区域定向凝固；松开外层不锈钢管6的固定装置，将铸造好的外层12Cr21Ni5Ti 奥氏体-铁素体双相不锈钢6和内层材料HRB355碳钢7之间的界面呈冶金结合的包覆型双金属复合坯料（图13）从浇注底板13上面吊出。

本实施例中外层的不锈钢钢管坯料6为圆形无缝钢管，其具体尺寸为Φ160×8×2000(外径×壁厚×长度，mm)。

其它过程及设备与实施例1和8 相同。略。

实施例10：制备冶金结合不锈钢覆层双金属光面钢筋，芯部7为碳钢低合金钢，横截面的几何形状为直径20mm 的圆形，不锈钢合金层6的厚度为2.5mm，不锈钢合金层6选用12Cr13 马氏体不锈钢。图16为本发明实施例提供的一种双金属光面钢筋的横向剖面图结构示意图。

所熔铸的不锈钢复合坯料7的几何尺寸为Φ150×2500(外径×长度，mm)。

在图11中，与图1的不同点为采用顶部直接浇注，在浇注包9的下面安装有吊挂卡槽26，浇注管28的上端安装有浇口杯27，浇口杯27通过吊挂卡槽26与浇注包9相连；在底板13的下面安装有底水箱17，在底水箱17一侧的下部安装有进水管16，在底水箱17一侧的上部安装有出水管18。

工作时，将浇注包9和浇注管27一起移到外层不锈钢管6内孔上方，将浇注包9对准12Cr13 马氏体不锈钢管6内孔中心，开始从浇注管27浇入内层合金钢金属液7，合金钢金属液7浇注到12Cr13 马氏体不锈钢管6内的型腔后，根据浇注速度逐步将浇注包9和浇注管27一起向上提升，当合金钢金属液7浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内，打开底水箱17的进水管16和出水管18，使底水箱17产生由下向上的逐层冷却，将感应加热器5向上提升，形成由下向上逐层顺序凝固。

本实施例中外层的12Cr13 马氏体不锈钢管坯料6为圆形无缝钢管，其具体尺寸为Φ150×7.5×2500(外径×壁厚×长度，mm)。

其它过程及设备与实施例1相同。略。

实施例11：制备冶金结合双金属不锈钢覆层光面钢筋，芯部7为碳钢低合金钢，横截面的几何形状为直径30mm 的圆形，不锈钢合金层6的厚度为2.6mm，不锈钢合金层6选用10Cr17 铁素体不锈钢。图16为本发明实施例提供的一种双金属光面钢筋的横向剖面图结构示意图。

所熔铸的不锈钢复合坯料7的几何尺寸为Φ150×2300(外径×长度，mm)。

在图12中，与图1和图11的不同点为为采用燃气加热，在外层复合材料10Cr17 铁素体不锈钢管6的外部安装有保温模具20，保温模具20固定在浇注底板13的上面，在保温模具20的内层贴有保温耐火材料21，在保温模具20与外层复合材10Cr17 铁素体不锈钢管6的中间间隙内安装有燃气供气管24，在燃气供气管24的上面均匀的安装有燃气喷嘴23，在保温模具20的上面安装有保温盖板22。

工作开始时，打开燃气供气管24的阀门，点燃燃气喷嘴23，通过高温燃气对外层10Cr17 铁素体不锈钢管6进行加热，将冶炼好的所需复合成分的内层低合金钢液7倒入浇注包9内，将浇注包9和浇注管27一起移到外层10Cr17 铁素体不锈钢管6内孔上方，将浇注包9对准10Cr17 铁素体不锈钢管6内孔中心，开始从浇注管27浇入内层低合金钢金属液7，金属液7浇注到10Cr17 铁素体不锈钢管6内的型腔后，根据浇注速度逐步将浇注包9和浇注管27一起向上提升，当金属液7浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内，打开底水箱17的进水管16和出水管18，使底水箱17产生由下向上的逐层冷却，将感应加热器5向上提升，形成由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求通过控制燃气喷嘴23在不同的区域内的加热时间和加热量的大小，实现区域定向凝固。

本实施例中外层的不锈钢钢管坯料6为圆形无缝钢管，其具体尺寸为Φ150×6×2300(外径×壁厚×长度，mm)。

其它过程及设备与实施例1和9 相同。略。

Claims (9)

1.一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋，其特征在于：双金属不锈钢覆层钢筋包括外层不锈钢覆层和碳钢芯部组成；所述双金属不锈钢覆层钢筋由不锈钢覆层沿碳钢芯部金属外层长度方向包覆，所述不锈钢覆层与碳钢芯部金属之间为通过熔铸形成的冶金结合的熔合界面层。

2.一种实现冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋制备工艺，其特征是：工艺技术方案包括以下步骤：

（a）双金属覆层坯料熔铸；（b）钢筋成型；

（a）双金属覆层坯料熔铸：

首先将制造好的所需材质和尺寸的外层不锈钢管内壁表面进行除油、除锈处理后，采用丙酮进行清洗，然后在清洗好的表面均匀涂覆一层高温防氧化涂料，将其固定在浇注底板上面的金属液出口处的中心位置上，在外层不锈钢管的外部包覆一层耐火材料纤维，或者安装有传导加热套，启动升降设备上的传动系统转动升降螺杆或液压缸带动安装在升降立柱上的升降臂以所设定的速度将安装在升降臂上面的电磁感应加热器下降到外层不锈钢料管的底部，启动电磁感应加热电源，使感应加热器直接对外层不锈钢管进行整体加热，或者感应加热器通过安装在外层不锈钢管外部的传导加热套对外层不锈钢管进行整体加热，通过安装在外层不锈钢管上面的测温热电偶进行测温和控制加热温度，待加热到600℃～1000℃后，将冶炼好的所需复合成分的芯部碳钢或低合金钢金属液倒入浇注包内，将浇注包内的金属液按照所预定的浇注程序通过浇注漏斗、中注管、浇铸流道砖内的浇注流道浇入外层不锈钢管内，在浇注过程中，电磁感应加热器不停止加热，金属液浇注完毕后，感应加热器继续进行加热10～30分钟，使所浇注的金属液在一定的时间内保持液态，以增加液固时间，使界面形成冶金结合，当金属液浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内；

当采用顶部直接浇注时，将浇注包和浇注管一起移到外层不锈钢管内孔上方，将浇注包对准不锈钢管内孔中心，开始从浇注管浇入芯部碳钢或低合金钢金属液，金属液浇注到不锈钢管内的型腔后，根据浇注速度逐步将浇注包和浇注管一起向上提升，当金属液浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内；当采用顶部直接浇注时，将浇注包和浇注管一起移到外层不锈钢管内孔上方，将浇注包对准不锈钢管内孔中心，开始从浇注管浇入芯部碳钢或低合金钢金属液，金属液浇注到不锈钢管内的型腔后，根据浇注速度逐步将浇注包和浇注管一起向上提升，当金属液浇注到冒口处时采取点注方式浇注以对冒口进行补缩，浇注完毕后，将保温剂加入到保温冒口内；

启动升降装置，通过升降臂以所设定的速度将安装在升降臂上面的电磁感应加热器以一定的速度向上提升，使电磁感应加热器逐步脱离复合层，同时打开底水箱的进水管和出水管，使在底水箱由下向上的逐层冷却下，形成逐层顺序凝固，并根据质量要求通过控制电磁感应加热器在不同的区域内的上升速度，实现区域定向凝固，经过5～25分钟升到保温冒口处停止，继续对保温冒口处进行加热10～50分钟，以延迟保温冒口凝固时间，对冒口进行补缩，使复合层金属液中的气体和夹杂物充分上浮，消除复合层金属铸造缺陷，达到预定时间后停止加热，拆除包覆在外层不锈钢管外面的耐火材料纤维或者安装在外层不锈钢管外部的传导加热套，关闭底水箱进水管，松开外层不锈钢管的固定装置，将铸造好的界面呈冶金结合的外层不锈钢和内层碳钢或低合金钢的包覆型双金属复合坯料从浇注底板上面吊出；

当采用燃气加热时，打开燃气供气管的阀门，点燃燃气喷嘴，调整燃气量大小，通过高温燃气对外层不锈钢管进行加热，当浇注完毕后，打开底水箱的进水管和出水管，通过底水箱产生由下向上的逐层冷却，同时将燃气喷嘴由下向上逐层停止加热，使内层材料形成由下向上逐层顺序凝固，并根据质量要求通过控制燃气喷嘴在不同的区域内的加热时间和加热量的大小，实现区域定向凝固；

所述的双金属复合材料的外层材质为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢的任意一种；

所述的芯部材质为低碳钢和低合金钢中的任意一种，包括Q235钢芯、HRB335钢芯、HRB400钢芯或HRB500钢芯；

（b）钢筋成型：

将熔铸好的所述双金属不锈钢覆层坯料放入加热炉中加热到1050～1280℃，保温30～60 分钟；将加热后的所述双金属不锈钢覆层坯料采用现有的轧制工艺轧制，根据所需产品尺寸调整轧制道次及压下量，逐道次减径，并通过现有的孔形尺寸保证钢筋型材的尺寸和外形，获得的双金属不锈钢包覆层钢筋产品的外形与现有的钢筋相同；根据轧制工艺的不同，产品分为光面钢筋、带肋钢筋、线材；

将所热轧后的光面钢筋经过冷拉拔和冷轧扭变形后，获得不锈钢包覆层双金属冷拔钢筋、冷轧扭钢筋；

所述双金属覆层螺纹钢由所述不锈钢层和所述碳钢芯的外周一体成型有横肋结构；

所述双金属覆层坯料的加热方式为燃气加热、电加热、电磁感应加热、等离子加热。

3.一种实现冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋制备工艺的设备，其特征是：该设备由升降设备、感应加热设备、燃气加热设备、浇注系统组成；所述的升降设备为单立柱式或者龙门式结构，在升降立柱（2）上安装有传动系统1，通过传动系统（1）转动升降螺杆（3）或液压缸（3）带动安装在升降立柱（2）上的升降臂（4）以所设定的速度上下移动，在升降臂（4）的上面安装有电磁感应加热器（5），电磁感应加热器（5）与电磁感应电源控制柜相连接，在升降设备的下部安装有浇注底板（13），在浇注底板（13）上开有浇注流道曹，在浇注底板（13）上的浇注流道曹内安装有耐火材料制作的浇注流道砖（12），外层复合材料管（6）固定在浇注底板（13）的上面，在外层复合材料管（6）的外部包覆一层耐火材料纤维（8），或者安装有传导加热套（19），电磁感应加热器（5）安装在外层复合材料管（6）外面的耐火材料纤维（8）的外部，或者直接安装在外层复合材料管（6）的传导加热套（19）的外部，在外层复合材料管（6）的侧面安装有中注管（11），中注管（11）的下部与浇注流道砖（12）相连接，浇注流道砖（12）内有浇注流道（14），金属液出口安装在外层复合材料管（6）底部的中心位置，中注管（11）的上部安装有浇铸漏斗（10），在浇注漏斗（10）的上面有浇注包（9），在外层复合材料管（6）的上面安装有保温冒口（25）和测温热电偶（15），在浇注底板（13）的下面安装有底水箱（17），在底水箱（17）一侧的下部安装有进水管（16），在底水箱（17）一侧的上部安装有出水管（18）；

当采用燃气加热时，在外层复合材料管（6）的外部安装有保温模具（20），保温模具（20）固定在浇注底板（13）的上面，在保温模具（20）的内层贴有保温耐火材料（21），在保温模具（20）与外层复合材料管（6）的中间间隙内安装有燃气供气管（24），在燃气供气管（24）的上面均匀的安装有燃气喷嘴（23），在保温模具（20）的上面安装有保温盖板（22）；

当采用顶部直接浇注时，在浇注包（9）的下面安装有吊挂卡槽（26），浇注管（28）的上端安装有浇口杯（27），浇口杯（27）通过吊挂卡槽（26）与浇注包（9）相连。

4.根据权利要求2所述一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋制备工艺，其特征是：所述不锈钢覆层的厚度为1mm～15mm，不锈钢层为所述覆层双金属钢筋直径的4％～25％。

5.根据权利要求2所述一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋制备工艺，其特征是：所述不锈钢层的重量为所述双金属覆层钢筋总重量的6％～32％。

6.根据权利要求2所述一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋制备工艺，其特征是：所述双金属覆层钢筋外形包括光面钢筋、带肋钢筋、钢线，直径为5mm～42mm。

7.根据权利要求2所述一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋制备工艺，其特征是：所述的外层不锈钢管为无缝钢管或者直缝焊管或者螺旋焊管，几何形状包括圆形或矩形。

8.根据权利要求2所述一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋制备工艺，其特征是：所述的传导加热套的材料为石墨或碳化硅。

9.根据权利要求2所述一种冶金结合双金属不锈钢覆层钢筋制备工艺，其特征是：所述的电磁感应电源为工频感应电源、中频感应电源、高频感应电源，频率为500Hz～10000Hz。