CN213798502U - 一种不锈钢覆层钢板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不锈钢覆层钢板，包括：外层不锈钢层和内层钢芯层，外层不锈钢层包裹在内层钢芯层的外周，外层不锈钢层与内层钢芯层为通过热轧结合成型，外层不锈钢层与内层钢芯层之间为冶金结合；外层不锈钢层包括不锈钢上层、不锈钢下层和不锈钢侧壁层，不锈钢上层厚度与内层钢芯层厚度之比为1：(1.5‑50)，覆层钢板的长度与宽度之比为1：(0.1‑10)。该不锈钢覆层钢板的上下前后四个方向均为不锈钢包覆，严格地保护了内部的内层钢芯层，使得内层钢芯层不与外界或者第三介质接触而被腐蚀。本实用新型还公开了一种不锈钢覆层钢板的制造方法。

Description

一种不锈钢覆层钢板

技术领域

本实用新型涉及金属材料及冶金轧钢技术领域，特别涉及一种不锈钢覆层钢板。

背景技术

钢筋和钢板材是钢筋混凝土以及基础建设建筑的重要原材料，被广泛地应用于各行各业的建筑建造领域，传统钢筋和钢板采用碳钢材料生产，但碳钢存在易氧化、易腐蚀的缺点，尤其在沿海、沿江等水边、水下混凝土中，随着时间推移，氯盐对混凝土中钢筋的腐蚀加剧，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，从而严重影响建筑物的使用寿命和安全性。

目前，作为改进型的复合钢板，主要是在普碳钢上表面、下表面或者上下表面复合有不锈钢层，这种复合结构在复合钢板的侧壁没有对内部的普碳钢进行密封，其抗腐蚀性大打折扣；另一方面，这种两层或者三层或者多层的复合结构，由于在四周没有密闭封装或者仅仅是焊接结合，层与层之间整体性性能不够强，甚至会出现滑层的现象。

随着我国海洋经济发展及边远海岛的建设需求，在离岸岛礁建设钢筋凝土工程的需求量增大。我国对海洋的开发已进入黄金时期，但严酷的海洋环境使得公认具有强耐久性的混凝土结构也常因耐久性不足而导致过早破坏，严重制约着我国海洋经济的发展。在海洋环境中，氯离子侵蚀是致使钢筋锈蚀的最主要因素，普通碳素钢在海水或盐碱等恶劣环境下，很容易生锈、腐蚀，而不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，能在众多环境下使用且不容易腐蚀，且外表美观。

为了提高沿海地区建筑工程、海岛海防工程的耐腐蚀性能，需采取措施克服碳钢钢筋在海水和需要经常使用融雪盐的环境中氯离子透过混凝土接触钢筋，防止钢筋的腐蚀，如采用不锈钢筋或者不锈钢板。不锈钢筋/不锈钢板具有优异的耐腐蚀性，但其屈服强度相对较低。普通碳素钢具有高的强度，但同时随着强度等国学性能等指标的提高，其延伸率等韧性指标随之下降，影响建筑物的安全性。

层状金属复合材料能够利用各组元成分的独特性能，弥补单一的金属材料或因为整体性能不够或受到自然条件的局限带来的缺陷，例如高强度、高韧性、疲劳性能、冲击性能、腐蚀甚至形变性能。由耐腐蚀、高韧性和高强度的材料组成的层状金属复合材料能兼具良好的耐腐蚀性、强度和韧性，是其他传统材料无法获得的，因此，多层层状复合钢筋/复合钢板越来越受到人们的高度重视。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种不锈钢覆层钢板，以及一种不锈钢覆层钢板的制造方法，该不锈钢覆层钢板同时兼具有不锈钢钢板优异的耐腐蚀性能、低碳钢钢板高度的韧性以及碳素钢或者低合金钢高强度性；另一方面，由于该不锈钢覆层钢板采用了不锈钢前后上下包覆内部的内层钢芯，使得防腐性能和整体性能大大提高。该不锈钢覆层钢板的制造方法采用在真空环境下进行热轧或者将复合层之间抽成真空后进行热轧，使得不锈钢覆层钢板层与层之间在热轧过程中完全不会被氧化，也使得层与层之间的冶金结合更加紧密。为了解决上述问题，本实用新型提供的一种高强高韧耐腐蚀多层复合钢板，其技术方案如下：

本实用新型的一种不锈钢覆层钢板，所述覆层钢板包括：外层不锈钢层和内层钢芯层，所述外层不锈钢层包裹在所述内层钢芯层的外周，所述外层不锈钢层与所述内层钢芯层为通过热轧结合成型，所述外层不锈钢层是采用不锈钢钢管热轧成型，所述内层钢芯层是采用与所述外层不锈钢层相适配的钢芯棒热轧成型，所述外层不锈钢层与所述内层钢芯层之间为冶金结合。其中，所述外层不锈钢层是采用不锈钢圆管或者不锈钢方管或者不锈钢扁管，相对应地，所述内层钢芯层是采用圆钢钢芯或者方钢钢芯或者扁钢钢芯；在尺寸上，制造所述外层不锈钢层的不锈钢钢管内孔直径或者方孔边长比制造所述内层钢芯层的圆钢钢芯外径或者方钢钢芯边长相等或者小0.1mm-2.0mm；即在热轧成型之前，组装的内外层坯料之间为面接触结合或者具有一定缝隙的间距组装。

所述外层不锈钢层包括不锈钢上层、不锈钢下层和不锈钢侧壁层，所述不锈钢上层、所述不锈钢下层和所述不锈钢侧壁层的厚度相等，所述不锈钢上层厚度与所述内层钢芯层厚度之比为1：(1.5-50)，所述覆层钢板的长度与宽度之比为1：(0.1-10)。其中，所述不锈钢上层厚度与所述内层钢芯层厚度之比进一步地为1：(2.5-30)。且，所述外层不锈钢层的重量占整个不锈钢覆层钢板总重量的3％-30％；进一步，所述外层不锈钢层的重量占整个不锈钢覆层钢板总重量的10％-20％。

本实用新型的不锈钢覆层钢板，与现有技术中的复合钢板相比，即与现有技术不锈钢/碳钢的两层结构或者不锈钢/碳钢/不锈钢的三层结构的复合钢板相比，通过采用将外层不锈钢层四面包覆内层钢芯层，即通过将不锈钢钢管套装在碳钢钢芯外周后整体热轧成型得到不锈钢覆层钢板的方案，一方面，大大地提高了该不锈钢覆层钢板的防腐蚀性能，除去该不锈钢覆层钢板两端与其他构件相接合部位处外，该不锈钢覆层钢板的上下前后四个方向均为不锈钢包覆，严格地保护了内部的内层钢芯层，使得内层钢芯层不与外界或者第三介质接触而被腐蚀；另一方面，由于整体性的外层不锈钢层在上下前后四个方向包覆住内层钢芯层，且在热轧成型的过程中使得外层不锈钢层与内层钢芯层之间形成了冶金结合，从而大大提高了该不锈钢覆层钢板的整体性和一致性，完全避免了外层不锈钢层与内层钢芯层之间滑层或者脱离的现象出现，即大大提高了该不锈钢覆层钢板应用场景下的安全性。

通过限定不锈钢上层厚度与内层钢芯层厚度之比，以及限定外层不锈钢层重量占整个不锈钢覆层钢板总重量之比，是经过多次试验论证以及多次现场实践验证，被证明这样的厚度和重量占比限定，可以在不降低不锈钢覆层钢板强度的前提下，最大限度地提高了其防腐性能和韧性度，达到了这三项性能的最佳组合。

作为本实用新型进一步的改进，所述不锈钢上层或/和所述不锈钢下层的与所述内层钢芯层接合的壁面上设置有外层突起或/和外层凹坑，所述内层钢芯层上设置有分别与所述外层突起和所述外层凹坑相适配的芯层凹坑和芯层突起；所述外层突起和所述外层凹坑突出或者凹进所述不锈钢上层或/和所述不锈钢下层的高度/深度为所述不锈钢上层厚度的1/(3-20)。

进一步地，所述不锈钢上层或/和所述不锈钢下层的与所述内层钢芯层接合的壁面上设置有纵横交错的外层凸肋或/和外层凹槽，所述内层钢芯层上设置有分别与所述外层凸肋和所述外层凹槽相适配的芯层凹槽和芯层凸肋；所述外层凸肋和所述外层凹槽突出或者凹进所述不锈钢上层或/和所述不锈钢下层的高度/深度为所述不锈钢上层厚度的1/(3-20)。

这样，通过设置外层突起或/和外层凹坑以及对应的芯层凹坑和芯层突起、纵横交错的外层凸肋或/和外层凹槽以及对应的芯层凹槽和芯层凸肋，使得不锈钢外层与内层钢芯层结合性、附着性更好，两者相结合热轧成型的不锈钢覆层钢板整体性进一步大大提高，在该不锈钢覆层钢板的使用过程中能够完全避免内外层之间在长度方向上的错层滑动，提高了不锈钢覆层钢板的使用寿命。

作为本实用新型进一步的改进，所述内层钢芯层为含碳量≤0.25％的碳素钢芯或者低合金钢芯，所述外层不锈钢层为Cr-Ni系奥氏体不锈钢、Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢、304不锈钢、316不锈钢或者316L不锈钢。

本实用新型的一种不锈钢覆层钢板的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

步骤一，将制造外层不锈钢层的不锈钢钢管和制造内层钢芯层的钢芯棒分别进行清洁除杂处理，用喷丸或酸洗或机械加工的方法将不锈钢钢管的内、外表面的氧化皮去除，用喷丸或酸洗或机械加工的方法将钢芯棒的外表面的氧化皮去除；将不锈钢钢管套装到钢芯棒上形成覆层钢板坯料，不锈钢钢管与钢芯棒之间为面接触配合或者缝隙配合；

将所述覆层钢板坯料放入真空室内后抽成真空，并在真空环境下通过焊接将所述覆层钢板坯料的两端封口，使得不锈钢钢管与钢芯棒之间形成密闭的真空环境；或者，先将所述覆层钢板坯料的一端焊接封口，再将不锈钢钢管与钢芯棒之间抽成真空后焊接密封。

步骤二，将焊接密封后的所述覆层钢板坯料加热至1050℃-1250℃，加热时间为1.5-5小时，保证所述覆层钢板坯料内外温度均匀。作为改进，所述覆层钢板坯料也可以是在弱氧化性气氛下或惰性气体保护下加热。

步骤三，将加热后的所述覆层钢板坯料进行热轧，控制开轧温度在1020℃以上，终轧温度不低于850℃，根据所设计的尺寸，经过一道或者多道次的热轧工艺后获得覆层钢板。

本实用新型的不锈钢覆层钢板的制造方法，与现有技术中的复合钢板的制造方法相比，即现有技术复合钢板的不锈钢层/碳钢层、不锈钢层/碳钢层/不锈钢层的压制成型相比，通过采用不锈钢钢管套装在钢芯棒外周后热轧成型为不锈钢覆层钢板，使得该不锈钢覆层钢板的上下前后四个方向均为不锈钢包覆，严格地保护了内部的内层钢芯层，使得内层钢芯层不与外界或者第三介质接触而被腐蚀。

通过将覆层钢板坯料限定为真空状态，即使得覆层钢板坯料内部呈真空状态，两者之间的间隔、缝隙内没有氧气，从而使得该覆层钢板坯料在加热和热轧过程中，不锈钢钢管的内表面以及钢芯棒的外表面不会被氧化，使得两者之间的冶金结合更好，热轧后的整体性能更好。第二是将两端密封好的覆层钢板坯料置于弱氧化性气氛下或惰性气体保护下加热，避免了该覆层钢板坯料的外层在加热过程中被氧化，即不锈钢管的外层被氧化，从而保护了不锈钢外层的防腐蚀性能。第三是通过控制热轧的开轧和终轧温度，即将热轧的整个过程控制在一定的温度范围，使得该覆层钢板坯料热轧时形变更能达到预定要求以及层与层之间的冶金结合性更好。

作为本实用新型进一步的改进，步骤一中，所述不锈钢钢管与所述钢芯棒之间为过盈量为0的面接触配合；或者，所述不锈钢钢管与所述钢芯棒之间具有0.1mm-2.0mm缝隙的配合。以及，在步骤一中，所述不锈钢钢管与所述钢芯棒之间的真空度等于或者小于0.1Pa。在步骤二中，若采用弱氧化性气氛，则弱氧化性气氛的氧气体积含量等于或小于5％。

本实用新型提供的不锈钢覆层钢板以及该不锈钢覆层钢板的制造方法的有益效果是：

通过采用将外层不锈钢层四面包覆内层钢芯层，即通过将不锈钢钢管套装在碳钢钢芯外周后整体热轧成型得到不锈钢覆层钢板的方案，一方面，大大地提高了该不锈钢覆层钢板的防腐蚀性能，除去该不锈钢覆层钢板两端与其他构件相接合部位处外，该不锈钢覆层钢板的上下前后四个方向均为不锈钢包覆，严格地保护了内部的内层钢芯层，使得内层钢芯层不与外界或者第三介质接触而被腐蚀；另一方面，由于整体性的外层不锈钢层在上下前后四个方向包覆住内层钢芯层，且在热轧成型的过程中使得外层不锈钢层与内层钢芯层之间形成了冶金结合，从而大大提高了该不锈钢覆层钢板的整体性和一致性，完全避免了外层不锈钢层与内层钢芯层之间滑层或者脱离的现象出现，即大大提高了该不锈钢覆层钢板应用场景下的安全性。

通过限定不锈钢上层厚度与内层钢芯层厚度之比，以及限定外层不锈钢层重量占整个不锈钢覆层钢板总重量之比，是经过多次试验论证以及多次现场实践验证，被证明这样的厚度和重量占比限定，可以在不降低不锈钢覆层钢板强度的前提下，最大限度地提高了其防腐性能和韧性度，达到了这三项性能的最佳组合。

通过将覆层钢板坯料限定为真空状态，即使得覆层钢板坯料内部呈真空状态，两者之间的间隔、缝隙内没有氧气，从而使得该覆层钢板坯料在加热和热轧过程中，不锈钢钢管的内表面以及钢芯棒的外表面不会被氧化，使得两者之间的冶金结合更好，热轧后的整体性能更好。第二是将两端密封好的覆层钢板坯料置于弱氧化性气氛下或惰性气体保护下加热，避免了该覆层钢板坯料的外层在加热过程中被氧化，即不锈钢管的外层被氧化，从而保护了不锈钢外层的防腐蚀性能。第三是通过控制热轧的开轧和终轧温度，即将热轧的整个过程控制在一定的温度范围，使得该覆层钢板坯料热轧时形变更能达到预定要求以及层与层之间的冶金结合性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型不锈钢覆层钢板第一种形式的横断面结构示意图；

图2是本实用新型不锈钢覆层钢板第二种形式的横断面结构示意图；

图3是本实用新型不锈钢覆层钢板第三种形式的横断面结构示意图；

图4是本实用新型不锈钢覆层钢板第四种形式的组合结构示意图，图中为看清楚内部结构，将不锈钢上层、内层钢芯层、不锈钢下层错开示意，并省去了前后位置的不锈钢侧壁层；

图5是本实用新型不锈钢覆层钢板第五种形式的组合结构示意图，图中为看清楚内部结构，将不锈钢上层、内层钢芯层、不锈钢下层错开示意，并省去了前后位置的不锈钢侧壁层；

图6是本实用新型不锈钢覆层钢板制造之前的覆层钢板坯料的第一种形式的横断面结构示意图；

图7是本实用新型不锈钢覆层钢板制造之前的覆层钢板坯料的第二种形式的横断面结构示意图。

图中标记如下：

1-外层不锈钢层；101-不锈钢上层；102-不锈钢下层；103-不锈钢侧壁层；104-外层突起；105-外层凹坑；106-芯层凹坑；107-芯层突起；108-外层凸肋；109-外层凹槽；110-芯层凹槽；111-芯层凸肋；2-内层钢芯层。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

请参考图1至图5，本实施例的一种不锈钢覆层钢板，该覆层钢板包括：外层不锈钢层1和内层钢芯层2，外层不锈钢层1包裹在内层钢芯层2的外周，外层不锈钢层1与内层钢芯层2为通过热轧结合成型，外层不锈钢层1是采用不锈钢钢管热轧成型，内层钢芯层2是采用与外层不锈钢层1相适配的钢芯棒热轧成型，外层不锈钢层1与内层钢芯层2之间为冶金结合。

外层不锈钢层1包括不锈钢上层101、不锈钢下层102和不锈钢侧壁层103，不锈钢上层101、不锈钢下层102和不锈钢侧壁层103的厚度相等，不锈钢上层101厚度与内层钢芯层2厚度之比为1：(1.5-50)，覆层钢板的长度与宽度之比为1：(0.1-10)。

优选地，不锈钢上层101厚度与内层钢芯层2厚度之比为1：(2.5-30)，且，外层不锈钢层1的重量占整个不锈钢覆层钢板总重量的3％-30％；更优选地，不锈钢上层101厚度与内层钢芯层2厚度之比为1：(5-20)，且外层不锈钢层1的重量占整个不锈钢覆层钢板总重量的10％-20％。

作为本实施例的不锈钢覆层钢板的第二种和第三种优选实施方式，参见图2和图3，不锈钢上层101或/和不锈钢下层102的与内层钢芯层2接合的壁面上设置有外层突起104或/和外层凹坑105，内层钢芯层2上设置有分别与外层突起104和外层凹坑105相适配的芯层凹坑106和芯层突起107。外层突起104和外层凹坑105突出或者凹进不锈钢上层101或/和不锈钢下层102的高度/深度为不锈钢上层101厚度的1/(3-20)。

作为本实施例的不锈钢覆层钢板的第四种和第五种优选实施方式，不锈钢上层101或/和不锈钢下层102的与内层钢芯层2接合的壁面上设置有纵横交错的外层凸肋108或/和外层凹槽109，内层钢芯层2上设置有分别与外层凸肋108和外层凹槽109相适配的芯层凹槽110和芯层凸肋111。外层凸肋108和外层凹槽109突出或者凹进不锈钢上层101或/和不锈钢下层102的高度/深度为不锈钢上层101厚度的1/(3-20)。

更优选地，内层钢芯层2为含碳量≤0.25％的碳素钢芯或者低合金钢芯，外层不锈钢层1为Cr-Ni系奥氏体不锈钢、Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢、304不锈钢、316不锈钢或者316L不锈钢。

实施例二

请参考图1至图7，本实施例的一种不锈钢覆层钢板的制造方法，该制造方法包括以下步骤：

步骤一，将制造外层不锈钢层1的不锈钢钢管和制造内层钢芯层2的钢芯棒分别进行清洁除杂处理，用喷丸或酸洗或机械加工的方法将不锈钢钢管的内、外表面的氧化皮去除，用喷丸或酸洗或机械加工的方法将钢芯棒的外表面的氧化皮去除；将不锈钢钢管套装到钢芯棒上形成覆层钢板坯料，不锈钢钢管与钢芯棒之间为面接触配合或者缝隙配合；

将覆层钢板坯料放入真空室内后抽成真空，并在真空环境下通过焊接将覆层钢板坯料的两端封口，使得不锈钢钢管与钢芯棒之间形成密闭的真空环境；或者，先将覆层钢板坯料的一端焊接封口，再将不锈钢钢管与钢芯棒之间抽成真空后焊接密封。

步骤二，将焊接密封后的覆层钢板坯料加热至1050℃-1250℃，加热时间为1.5-5小时，保证覆层钢板坯料内外温度均匀。优选地，将焊接密封后的覆层钢板坯料在弱氧化性气氛下或惰性气体保护下加热。

步骤三，将加热后的覆层钢板坯料进行热轧，控制开轧温度在1020℃以上，终轧温度不低于850℃，根据所设计的尺寸，经过一道或者多道次的热轧工艺后获得覆层钢板。

优选地，步骤一中，不锈钢钢管与所述钢芯棒之间为过盈量为0的面接触配合；或者，不锈钢钢管与所述钢芯棒之间具有0.1mm-2.0mm缝隙的配合。步骤一中，不锈钢钢管与钢芯棒之间的真空度等于或者小于0.1Pa。优选地，不锈钢钢管与所述钢芯棒之间具有0.1mm-1.0mm缝隙的配合，不锈钢钢管与钢芯棒之间的真空度等于或者小于0.01Pa。

进一步优选地，步骤二中，若采用弱氧化性气氛，则弱氧化性气氛的氧气体积含量等于或小于5％。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种不锈钢覆层钢板，其特征在于，所述覆层钢板包括：外层不锈钢层(1)和内层钢芯层(2)，所述外层不锈钢层(1)包裹在所述内层钢芯层(2)的外周，所述外层不锈钢层(1)与所述内层钢芯层(2)为通过热轧结合成型，所述外层不锈钢层(1)是采用不锈钢钢管热轧成型，所述内层钢芯层(2)是采用与所述外层不锈钢层(1)相适配的钢芯棒热轧成型，所述外层不锈钢层(1)与所述内层钢芯层(2)之间为冶金结合；

所述外层不锈钢层(1)包括不锈钢上层(101)、不锈钢下层(102)和不锈钢侧壁层(103)，所述不锈钢上层(101)、所述不锈钢下层(102)和所述不锈钢侧壁层(103)的厚度相等，所述不锈钢上层(101)厚度与所述内层钢芯层(2)厚度之比为1：(1.5-50)；

所述覆层钢板的长度与宽度之比为1：(0.1-10)。

2.根据权利要求1所述的不锈钢覆层钢板，其特征在于，所述不锈钢上层(101)或/和所述不锈钢下层(102)的与所述内层钢芯层(2)接合的壁面上设置有外层突起(104)或/和外层凹坑(105)，所述内层钢芯层(2)上设置有分别与所述外层突起(104)和所述外层凹坑(105)相适配的芯层凹坑(106)和芯层突起(107)；

所述外层突起(104)和所述外层凹坑(105)突出或者凹进所述不锈钢上层(101)或/和所述不锈钢下层(102)的高度/深度为所述不锈钢上层(101)厚度的1/(3-20)。

3.根据权利要求1所述的不锈钢覆层钢板，其特征在于，所述不锈钢上层(101)或/和所述不锈钢下层(102)的与所述内层钢芯层(2)接合的壁面上设置有纵横交错的外层凸肋(108)或/和外层凹槽(109)，所述内层钢芯层(2)上设置有分别与所述外层凸肋(108)和所述外层凹槽(109)相适配的芯层凹槽(110)和芯层凸肋(111)；

所述外层凸肋(108)和所述外层凹槽(109)突出或者凹进所述不锈钢上层(101)或/和所述不锈钢下层(102)的高度/深度为所述不锈钢上层(101)厚度的1/(3-20)。

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