本發明涉及一種金屬復合材料及冶金軋鋼技術領域，尤其涉及一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬鋼筋及制備工藝。

　　背景技術：

　　型鋼是一種有一定截面形狀和尺寸的條型鋼材，是鋼材四大品種(板、管、型、絲 )之一。根據斷面形狀，型鋼分簡單斷面型鋼和復雜斷面型鋼（異型鋼）。簡單斷面型鋼指方鋼、圓鋼、扁鋼、角鋼、六角鋼等；復雜斷面型鋼指工字鋼、槽鋼、鋼軌、窗框鋼、彎曲型鋼等。型鋼一般用于機械加工、結構連接等。目前工業和建筑業應用量比較大的主要有角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼等，廣泛地用于各種建筑結構和工程結構，如房梁、橋梁、輸電塔、起重運輸機械、船舶、工業爐、反應塔、容器架以及倉庫貨架等。

　　普通碳素結構型鋼在使用方面存在易生銹、易腐蝕等缺陷，尤其在酸性潮濕環境中，嚴重影響到結構構件的使用壽命和安全性。

　　近年來，各產業部門使用的鋼材向高級化方向發展，不銹鋼作為在空氣或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼中的鉻和鎳均為化學穩定性極高的元素，并且能在氧化的介質中生成一種鈍化膜，這種鈍化膜的分子結構緊密，性質堅韌，可有效地防止鋼的氧化，具有良好的耐腐蝕性，所以使用不銹型鋼能使結構部件永久地保持工程設計的完整性，而且由于不銹鋼材質的型鋼還具有不易磨損，質感好等性能，目前已經在上述各領域獲得了廣泛的應用，尤其在侵蝕性嚴重的工業或海洋大氣環境中建筑的屋頂、幕墻、側墻結構架以及民用建筑中的門窗、櫥柜、爐具、太陽能等領域獲得了大量的應用，使其對不銹鋼型材的需要量迅速增多。

　　目前，建筑部門和水利部門也開始采用不銹鋼型鋼，如日本NKK公司福山制鐵所在生產不銹鋼角鋼的基礎上研制出不銹鋼H型鋼，研制的不銹鋼有：SUS304，SUS304L，SUS316和SUS 316L等4個鋼種，可以生產規格有：窄幅系H型鋼、中幅系H型鋼和寬幅系H型鋼等，已應用于化工廠耐腐蝕的結構件和沿海地僅的建筑構件等。基于上述原因，現有技術中，大量使用由不銹鋼原料制成的不銹鋼角鋼、槽鋼、H型鋼等各種型鋼。

　　目前，不銹鋼中的主要合金元素是Cr，只有當Cr 含量達到一定值時，鋼才有耐蝕性，因此不銹鋼一般Cr 含量至少為12％，同時為了使不銹鋼具有更好的耐晶界腐蝕性, 不銹鋼中還需要添加一些其他合金元素，如Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo 以及Si 等貴重和稀有金屬元素，以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。這不僅提高了鋼的耐蝕和耐熱性能，而且也影響到其晶體結構、力學性能、機械性能、可塑性及可焊性。但是，這樣在制備不銹鋼型鋼時會消耗大量稀貴金屬，導致工程材料成本高，從而制約了其大規模應用。隨著Ni、Cr 等資源的逐漸減少，不銹鋼的生產成本會不斷提高，因此尋求既具有不銹鋼型鋼的耐腐蝕性能，又成本低廉、強度還高于不銹鋼型鋼的材料是人們迫切追求的目標，并具有重要意義。

　　不銹鋼/碳鋼復合金屬材料是近年來發展起來的一種新興復合材料。不銹鋼復合型鋼作為一種資源節約型的產品，減少了貴重金屬的消耗，實現低成本和高性能的完美結合，有良好的社會效益。

　　不銹鋼復合型鋼一般以不銹鋼為復層，碳鋼為基材，它分為單面或雙面復層，雙面復合型鋼的中間層主要采用低碳鋼，并且目前均為板材，經過一定的壓力加工工藝，使其產生塑性變形，從而達到所需的產品規格，并使兩種材料之間達到冶金擴散結合的一種性能優越的復合鋼筋。它利用碳鋼基層保證材料的力學性能，利用不銹鋼復合層提高材料的耐腐蝕、耐氧化等性能，既可降低生產成本，又能滿足實際需求。與同規格的純不銹鋼相比，這種復合材料明顯減少了不銹鋼占有比例，節約貴重金屬Cr，Ni等可達70%～80%。這種材料外型美觀，具有不銹鋼型鋼和普通型鋼的綜合機械性能，有較好的持久抗腐蝕性和耐磨性，和實體不銹鋼型鋼相比又具有價格低廉的特點，擁有絕對的性價比優勢。不銹鋼復合型鋼作為一種資源節約型的產品，減少貴重金屬的消耗，實現低成本和高性能的完美結合，有良好的社會效益。符合當前綠色工藝制造和循環經濟理念。

　　由于不銹鋼／碳鋼復合型鋼具有優異的抗腐蝕性能，并且完全滿足工程中的需要，其成本相對實心不銹鋼型鋼要低廉很多，能夠取代在工程中所使用的實心不銹鋼型鋼等其他防腐蝕型鋼，具有的良好的性能和性價比方面的優勢，具備了取代其他耐腐蝕產品的能力，特別是在對耐腐蝕性能要求較高的環境條件下，有很大的應用前景。

　　由于不銹鋼／碳鋼復合型鋼所具有的良好的經濟效益和市場前景，使國內外一些公司和學者對不銹鋼／碳鋼復合型鋼進行了研究開發和生產。目前不銹鋼復合材料的制備方法主要有爆炸復合與軋制復合。爆炸復合存在以下問題：爆炸引起表面質量差，造成噪聲和煙塵污染，生產效率較低，且不適合形狀較復雜的型鋼制作。軋制生產不銹鋼復合產品均為復合板材，對于軋制生產不銹鋼復合型鋼，尚未見報道。

　　就目前國內外雙金屬復合型鋼研究成果來看，其所制備的復合型鋼大都屬于非冶金結合狀態，使該材料表現出一些問題，如芯部和覆層間缺乏冶金結合，將會導致覆層過早的開裂，大大降低了材料的抗腐蝕性；材料的質量控制，如覆層厚度的不均勻，內部可能出現腐蝕，使材料長期的力學行為不明確。上述問題在短期和長期內可能造成嚴重后果。但由于現有的不銹鋼復合型鋼生產技術一直存在著復合率低、工序成本高等方面的技術難題，我國至今鮮有企業對銹鋼／碳鋼復合型鋼進行大量生產，限制了該項產品的推廣和研發進度。

　　在追求資源最小消耗，效益最大獲取的今天，由于不銹鋼的高耐腐蝕性，在普通碳鋼表面包覆不銹鋼的方法越來越受到人們青睞，對此類型鋼的研究也越來越多，不銹鋼／碳鋼耐腐蝕復合型鋼的生產迫切需求的是找到一種能使生產效益最大化的方法。因此，尋找一種成本適宜且具有良好抗腐蝕和氧化性能的不銹鋼/碳鋼覆層型鋼制備工藝，對于降低工程成本，提高工程工程質量、延長工程結構的使用壽命具有重要意義。

　　因此，開發一種制造簡單、成本相對低廉、性能優良的不銹鋼覆層型鋼產品及制備工藝對加快不銹鋼覆層型鋼的推廣不但具有重要的經濟意義，還具有良好的社會效益，具有廣闊的市場發展前景。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的在于克服現有技術的不足，解決不銹鋼型鋼耐腐蝕性好，但成本高；碳鋼型鋼成本低，但耐腐蝕性差的問題，提供一種性價比高且具有良好的耐腐蝕和抗氧化性能的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝，可獲得耐腐蝕性能好，成本低，可批量化生產不銹鋼覆層角鋼、槽鋼、H型鋼等各種雙金屬復合型鋼產品。

　　一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼包括外層不銹鋼覆層和碳鋼芯部組成；所述不銹鋼覆層雙金屬型鋼由不銹鋼覆層沿碳鋼芯部金屬外層長度方向包覆，所述不銹鋼覆層與碳鋼芯部金屬之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　所述不銹鋼鋼管坯料的壁厚為所述雙金屬坯料尺寸的5％～25％；

　　所述不銹鋼覆層的厚度為0.5mm～1.5mm，不銹鋼覆層的重量為所述覆層雙金屬型鋼總重量的6％～32％。

　　所述鋼體為低碳鋼和低合金鋼中的任意一種，包括含碳量≤ 0.25％的碳結鋼芯或低合金鋼芯。

　　所述不銹鋼層為奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼和Cr-Mn-Ni 系不銹鋼的任意一種。

　　所述覆層雙金屬型鋼外形包括扁鋼、角鋼、槽鋼、H型鋼、彎曲型鋼。

　　一種實現冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；（b）型鋼成型；（C）后處理：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄：

　　首先將制造好的所需材質和尺寸的外層不銹鋼管內壁表面進行除油、除銹處理后，采用丙酮進行清洗，然后在清洗好的表面均勻涂覆一層高溫防氧化涂料，將其固定在澆注底板上面的金屬液出口處的中心位置上，在外層不銹鋼管的外部包覆一層耐火材料纖維，或者安裝有傳導加熱套，啟動升降設備上的傳動系統轉動升降螺桿或液壓缸帶動安裝在升降立柱上的升降臂以所設定的速度將安裝在升降臂上面的電磁感應加熱器下降到外層不銹鋼料管的底部，啟動電磁感應加熱電源，使感應加熱器直接對外層不銹鋼管進行整體加熱，或者感應加熱器通過安裝在外層不銹鋼管外部的傳導加熱套對外層不銹鋼管進行整體加熱，通過安裝在外層不銹鋼管上面的測溫熱電偶進行測溫和控制加熱溫度，待加熱到600℃～1000℃后，將冶煉好的所需復合成分的芯部碳鋼或低合金鋼金屬液倒入澆注包內，將澆注包內的金屬液按照所預定的澆注程序通過澆注漏斗、中注管、澆鑄流道磚內的澆注流道澆入外層不銹鋼管內，在澆注過程中，電磁感應加熱器不停止加熱，金屬液澆注完畢后，感應加熱器繼續進行加熱10～30分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時間內保持液態，以增加液固時間，使界面形成冶金結合，當金屬液澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內；

　　當采用頂部直接澆注時，將澆注包和澆注管一起移到外層不銹鋼管內孔上方，將澆注包對準不銹鋼管內孔中心，開始從澆注管澆入芯部碳鋼或低合金鋼金屬液，金屬液澆注到不銹鋼管內的型腔后，根據澆注速度逐步將澆注包和澆注管一起向上提升，當金屬液澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內；

　　啟動升降裝置，通過升降臂以所設定的速度將安裝在升降臂上面的電磁感應加熱器以一定的速度向上提升，使電磁感應加熱器逐步脫離復合層，同時打開底水箱的進水管和出水管，使在底水箱由下向上的逐層冷卻下，形成逐層順序凝固，并根據質量要求通過控制電磁感應加熱器在不同的區域內的上升速度，實現區域定向凝固，經過5～25分鐘升到保溫冒口處停止，繼續對保溫冒口處進行加熱10～50分鐘，以延遲保溫冒口凝固時間，對冒口進行補縮，使復合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復合層金屬鑄造缺陷，達到預定時間后停止加熱，拆除包覆在外層不銹鋼管外面的耐火材料纖維或者安裝在外層不銹鋼管外部的傳導加熱套，關閉底水箱進水管，松開外層不銹鋼管的固定裝置，將鑄造好的界面呈冶金結合的外層不銹鋼和內層碳鋼或低合金鋼的包覆型雙金屬復合坯料從澆注底板上面吊出；

　　當采用燃氣加熱時，打開燃氣供氣管的閥門，點燃燃氣噴嘴，調整燃氣量大小，通過高溫燃氣對外層不銹鋼管進行加熱，當澆注完畢后，打開底水箱的進水管和出水管，通過底水箱產生由下向上的逐層冷卻，同時將燃氣噴嘴由下向上逐層停止加熱，使內層材料形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求通過控制燃氣噴嘴在不同的區域內的加熱時間和加熱量的大小，實現區域定向凝固；

　　所述的包覆型雙金屬復合材料的外層材質為奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼和Cr-Mn-Ni 系不銹鋼的任意一種；

　　所述鋼體為低碳鋼和低合金鋼中的任意一種，包括含碳量≤ 0.25％的碳結鋼芯或低合金鋼芯；

　　所述的外層不銹鋼管為無縫鋼管或者直縫焊管或者螺旋焊管，幾何形狀包括圓形或矩形；

　　所述的傳導加熱套的材料為石墨或碳化硅；

　　所述的電磁感應電源為工頻感應電源、中頻感應電源、高頻感應電源，頻率為500Hz～10000Hz。

　　（b）型鋼成型：

　　將熔鑄好的所述不銹鋼覆層雙金屬坯料放入加熱爐中加熱到1050～1280℃，保溫30～60 分鐘；將加熱后的所述不銹鋼覆層雙金屬坯料放在軋機上，采用現有的軋制工藝軋制，根據所需產品尺寸調整軋制道次及壓下量，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證所軋制型鋼產品的尺寸和外形，獲得所需形狀的不銹鋼包覆層雙金屬型鋼產品的外形與現有的型鋼相同；根據軋制工藝的不同，產品外形包括方鋼、圓鋼、扁鋼、扁鋼、角鋼、六角鋼、槽鋼、H型鋼、彎曲型鋼和異型型鋼；

　　（C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬型鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬型鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式為燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱；

　　實現冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼坯料的設備方案是：不銹鋼覆層雙金屬坯料熔鑄設備由升降設備、感應加熱設備、燃氣加熱設備、澆注系統組成；所述的升降設備為單立柱式或者龍門式結構，在升降立柱（2）上安裝有傳動系統（1），通過傳動系統（1）轉動升降螺桿（3）或液壓缸（3）帶動安裝在升降立柱（2）上的升降臂（4）以所設定的速度上下移動，在升降臂（4）的上面安裝有電磁感應加熱器（5），電磁感應加熱器（5）與電磁感應電源控制柜相連接，在升降設備的下部安裝有澆注底板（13），在澆注底板（13）上開有澆注流道曹，在澆注底板（13）上的澆注流道曹內安裝有耐火材料制作的澆注流道磚（12），外層不銹鋼管（6）固定在澆注底板（13）的上面，在外層不銹鋼管（6）的外部包覆一層耐火材料纖維（8），或者安裝有傳導加熱套（19），電磁感應加熱器（5）安裝在外層不銹鋼管（6）外面的耐火材料纖維（8）的外部，或者直接安裝在外層不銹鋼管（6）的傳導加熱套（19）的外部，在外層不銹鋼管（6）的側面安裝有中注管（11），中注管（11）的下部與澆注流道磚（12）相連接，澆注流道磚（12）內有澆注流道（14），金屬液出口安裝在外層不銹鋼管（6）底部的中心位置，中注管（11）的上部安裝有澆鑄漏斗（10），在澆注漏斗（10）的上面有澆注包（9），在外層不銹鋼管（6）的上面安裝有保溫冒口（25）和測溫熱電偶（15），在澆注底板（13）的下面安裝有底水箱（17），在底水箱（17）一側的下部安裝有進水管（16），在底水箱（17）一側的上部安裝有出水管（18）；

　　當采用燃氣加熱時在外層不銹鋼管（6）的外部安裝有保溫模具（20），保溫模具（20）固定在澆注底板（13）的上面，在保溫模具（20）的內層貼有保溫耐火材料（21），在保溫模具（20）與外層不銹鋼管（6）的中間間隙內安裝有燃氣供氣管（24），在燃氣供氣管（24）的上面均勻的安裝有燃氣噴嘴（23），在保溫模具（20）的上面安裝有保溫蓋板（22）；

　　當采用頂部直接澆注時，在澆注包（9）的下面安裝有吊掛卡槽（26），澆注管（28）的上端安裝有澆口杯（27），澆口杯（27）通過吊掛卡槽（26）與澆注包（9）相連。

　　有益效果

　　1、本發明的具有冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼，芯部采用普通碳素鋼、低合金鋼，保證了鋼筋具有較高的強度、良好的韌性和塑性。表面采用不銹鋼覆層，厚度可以在0.5mm 到1.5mm 之間靈活調整，使型鋼具有優異的耐腐蝕性能，可以滿足不同耐腐蝕工況、不同使用壽命的要求。不銹鋼覆層雙金屬型鋼外型美觀，具有不銹鋼型鋼和普通型鋼的綜合機械性能，有很好的抗腐蝕性和耐磨性，與實體不銹鋼型鋼相比又具有價格低廉的特點，是一種性能優越的復合型鋼。

　　2、本發明的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼，通過電磁復合熔鑄工藝制備，實現了不銹鋼覆層與碳鋼體之間的冶金結合熔合層界面，這種冶金結合界面是所述不銹鋼層和所述碳鋼芯的界面間原子相互擴散而形成的結合，其結合強度以及結構穩定性是機械結合所不能比擬的，有良好的工藝性能，具有界面牢固，結合強度高，耐高溫，不脫落，壽命長，內部組織致密，具有優異的耐腐蝕和機械性能。不銹鋼覆層和芯部碳鋼可以設計成不同的成分，能夠適用于不同腐蝕介質、不同工作溫度的各種工況，其適用面更廣。能夠顯著提高其耐腐蝕性能，提高結構的壽命和安全性，適于推廣使用，具有廣闊的應用前景。

　　3、本發明的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼生產工藝，采用感應熔鑄工藝制造雙金屬復合坯料，利用現有的熱軋型材生產設備通過加熱--軋制--剪切等工序，將上述復合坯料軋制成不銹鋼復合角鋼、槽鋼、H型鋼、彎曲型鋼等型鋼產品，實現了不銹鋼和內部碳鋼的冶金結合。生產工藝簡單，設備投資少，生產效率較高，成本低，可連續生產等優點。既解決了現有技術和設備生產效率低的問題，又解決了現有技術和設備難以控制雙金屬結合界面和制造成本高的難題。適合工業化大批量生產。

　　4、本發明的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼可以替代現有技術中的不銹鋼型鋼，在保證鋼筋抗腐蝕特性的前提下，還可以大量節省不銹鋼材料，大大降低工程成本；同時，相比普通不銹鋼型鋼，本發明的覆層雙金屬型鋼可以有效提高強度。

　　5、使用本發明工藝制造冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼，由于特殊的鑄造方法使熔融的金屬自下而上凝固，有利于液體金屬的補縮，所制造的包覆型雙金屬復合材料組織均勻，沒有密度偏析，結晶組織優良，晶粒細小致密度高。外層材料和內層材料的選擇范圍寬，可以根據不同的使用要求自由的選擇不同性能要求的外層材料和芯部材料進行復合，從而滿足不同工況要求。

　　6、采用電磁感應加熱器在澆注前對外層金屬材料在鑄型上直接進行整體預熱，澆注后對所澆注的復合金屬液進行保溫，克服了傳統的爐內預熱所存在的各種弊端，減少了外層復合材料與內層金屬液之間的溫度差，有利于雙金屬材料的良好復合，具有良好的機械性能。另一方面為了減少鑄造缺陷，讓金屬復合材料實現至下而上順序凝固，使金屬液自動由上向下的流動，以有利于金屬液自上而下的補縮，從而縮短了補縮區的長度，減少鑄造缺陷，形成致密無縮孔的雙金屬復合體，本發明在澆注過程中繼續對復合材料進行電磁感應加熱，即可以降低被復合材料的預熱溫度，減少復合材料的氧化，又可以增加液固時間，促使兩相材料的擴散更加充分，同時可以利用電磁攪拌作用，增加液體金屬對外層管材內表面的沖刷，促進兩相材料之間的物質和能量交流，使其在隨后的凝固過程中, 內、外層之間的接觸區域產生一定厚度的熔融區, 隨后這一部分熔融區首先凝固, 然后內層金屬液從兩側向中間逐漸凝固，內層與外層金屬之間將形成牢固的冶金結合，使復合層界面易于控制，從而極大的提高了界面的結合強度，界面質量好，可以實現良好的冶金結合界面。

　　7、采用澆注過程整體加熱，澆注完畢后將采用區域定向凝固工藝對復合體進行控制冷卻，實現了復合材料由下向上的逐層順序凝固，既能使氣體有效排出，又能使鑄件順序凝固。

　　8、采用感應加熱器對保溫冒口進行加熱，延遲了金屬液的凝固時間，使頂部得到金屬液的補充，將金屬最后的凝固位置轉移到冒口中，使縮松、縮孔等鑄造缺陷最大限度的轉移出復合材料體，同時減少了冒口金屬量，降低了能源消耗，提高了經濟效益。

　　9、采用底注式澆注系統澆注內層金屬液，保證了充型平穩，減少了對外層金屬管壁的沖刷，避免金屬液發生飛濺、氧化及由此而形成的鑄件缺陷，補縮作用好。

　　10、本發明采用感應熔鑄工藝直接成型，在雙金屬成型過程中，鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，可比金屬型鑄造節約15～30％，金屬利用率高，節約了材料。而且節省了造型材料和模具成本，節約了大量造型工時，提高了勞動效率，節約了大量的制造費用，降低了制造成本，減少了資源和能源的浪費和環境的污染。

　　附圖說明

　　圖1為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例1的示意圖，其中（1）為傳動系統，（2）為升降立柱，（3）為升降螺桿或液壓缸，（4）為升降臂，（5）為電磁感應加熱器，（6）為外層復合材料管，（7）為內層復合材料，（8）為耐火纖維材料，（9）為澆注包，（10）為澆注漏斗，（11）為中注管，（12）為澆注流道磚，（13）為澆注底板，（14）為澆注流道，（15）為測溫熱電偶，（16）為底水箱進水管，（17）為底水箱，（18）為底水箱出水管，（19）為石墨加熱套，（20）為保溫模具，（21）為保溫纖維，（22）保溫蓋板，（23）為燃氣噴嘴，（24）為燃氣管，（25）為保溫冒口，（26）為吊掛卡槽，（27）為澆口杯，（28）為澆注管，（29）為雙金屬復合界面混合層,(30)冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼，(31)冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，(32)冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼，(33)冶金結合不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼。

　　圖2為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例1的示意圖1的俯視圖；

　　圖3為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例5的示意圖3的俯視圖；

　　圖4為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例6的示意圖4的俯視圖；

　　圖5為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例7的示意圖5的俯視圖；

　　圖6為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例8的示意圖6的俯視圖；

　　圖7為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例9示意圖。

　　圖8為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例10示意圖。

　　圖9為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例11示意圖。

　　圖10為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例12示意圖。

　　圖11為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例13示意圖。

　　圖12為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝實施例14示意圖。

　　圖13為本發明一種一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬復合坯料剖面結構示意圖。

　　圖14為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料橫向剖面結構示意圖。

　　圖15為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料橫向剖面結構示意圖。

　　圖16為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼立體結構示意圖。

　　圖17為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼立體結構示意圖。

　　圖18為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼向剖面結構示意圖。

　　圖19為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼立體結構示意圖。

　　圖20為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼向剖面結構示意圖。

　　圖21為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼立體結構示意圖。

　　圖22為本發明一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼鋼向剖面結構示意圖。

　　具體實施方式

　　為了使本技術領域的人員更好地理解本發明中的技術方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

　　下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。

　　實施例1: 制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼。

　　圖17中，冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼，其產品規格為邊長40mm、厚度5nnn的等邊雙金屬角鋼，它由碳鋼芯部金屬7和其沿芯部金屬7長度方向包覆的不銹鋼覆層6組成，所述不銹鋼覆層6與碳鋼芯部金屬7之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼，芯部7為碳鋼Q235A 鋼，不銹鋼合金層6的厚度為5mm，不銹鋼合金層6選用06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼。圖17為本發明實施例提供的一種雙金屬角鋼的橫向剖面圖結構示意圖。

　　制備所述冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；

　　首先將制造好的所需尺寸的外層06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼無縫管6的內壁表面進行除油、除銹處理后，采用丙酮進行清洗，然后在清洗好的06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼管內表面均勻涂覆一層高溫防氧化涂料，將其固定在澆注底板13上面的的金屬液出口處的中心位置上，在外層06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼管6的外部包覆一層耐火材料纖維8，啟動升降設備上的傳動系統1轉動升降螺桿3帶動安裝在升降立柱2上的升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5下降到外層06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼管6的底部，啟動電磁感應加熱電源，使感應加熱器5對外層06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼鋼管6進行表面加熱，通過安裝在外層06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼管6上面的測溫熱電偶15進行測溫和控制加熱溫度，待加熱到890℃后，將冶煉好的內層Q235低碳鋼金屬液7倒入澆注包9內，將澆注包9內的Q235低碳鋼金屬液按照所預定的澆注程序通過澆注漏斗10、中注管11、澆鑄流道磚12內的澆注流道14澆入外層06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼管6內，在澆注過程中，電磁感應加熱器5不停止加熱，Q235低碳鋼金屬液7澆注完畢后，感應加熱器繼續進行加熱18分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時間內保持液態，以增加液固時間，使界面形成冶金結合，當低碳鋼金屬液7澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內，啟動升降裝置，通過升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5以一定的速度向上提升，使電磁感應加熱器逐步脫離復合層，形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求在不同的區域內控制不同的上升速度，經10分鐘升到保溫冒口處停止，繼續對保溫冒口處進行加熱20分鐘，以延遲保溫冒口凝固時間，對冒口進行補縮，使復合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復合層金屬鑄造缺陷，達到預定時間后停止加熱，拆除包覆在外層06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼管6外面的耐火材料纖維8，松開外層復合材料06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼管6的固定裝置，將鑄造好的外層為06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼和內層為Q235低碳鋼的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料7（圖13和圖14）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的結合界面為冶金結合界面，這種冶金結合界面是所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的界面間原子相互擴散而形成的結合，其結合強度以及結構穩定性是機械結合所不能比擬的，有良好的工藝性能。

　　所述的電磁感應電源為中頻感應電源，頻率為750Hz。

　　圖13所示，為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料的基本結構示意圖，圖14所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料橫向剖剖面結構示意圖。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料6為為圓形無縫鋼管，其具體尺寸為Φ150×5×2000( 直徑× 壁厚× 長度，mm)，雙金屬坯料總重量為278.3 公斤，其中所述不銹鋼鋼管坯料5 的重量為36.4公斤，占所述06Cr19Ni10/Q235A 雙金屬坯料總重量的13.1％。

　　（b）型鋼成型；

　　將所制備好的06Cr19Ni10 奧氏體不銹鋼/Q235 雙金屬坯料放入燃氣加熱爐中加熱，出爐溫度控制在1200℃，采用現有的軋制工藝軋制，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證型鋼產品的尺寸和外形，獲得冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼產品，產品結構圖如圖（17）。

　　將軋制成型后的雙金屬角鋼，經冷卻、收集以及經熱鋸機鋸切成所需要的尺寸等工步后，再經過檢驗、打捆以及洗去除不銹鋼覆層雙金屬角鋼表面氧化物等工序后稱重包裝入庫。

　　按上述方法生產的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼，橫截面的幾何形狀為邊長40mm、厚度5mm 的等邊雙金屬角鋼，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。

　　上述熱軋工藝中，電磁熔鑄的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料在高溫、高壓條件下接觸界面處形成更加良好的擴散層，進一步提高了界面結合強度，從而提高其延伸率、抗拉強度。

　　（C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬角鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬角鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式可以采用燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱其中的一種；

　　實現冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼坯料的設備方案是：

　　在圖1中，該設備由升降設備、感應加熱設備、燃氣加熱設備、澆注系統組成；所述的升降設備為單立柱式或者龍門式結構，在升降立柱2上安裝有傳動系統1，通過傳動系統1轉動升降螺桿3或液壓缸3帶動安裝在升降立柱2上的升降臂4以所設定的速度上下移動，在升降臂4的上面安裝有電磁感應加熱器5，電磁感應加熱器5與電磁感應電源控制柜相連接，在升降設備的下部安裝有澆注底板13，在澆注底板13上開有澆注流道曹，在澆注底板13上的澆注流道曹內安裝有耐火材料制作的澆注流道磚12，外層復合材料管6固定在澆注底板13的上面，在外層復合材料管6的外部包覆一層耐火材料纖維8，電磁感應加熱器5安裝在外層復合材料管6外面的耐火材料纖維8的外部，在外層復合材料管6的側面安裝有中注管11，中注管11的下部與澆注流道磚12相連接，澆注流道磚12內有澆注流道14，金屬液出口安裝在外層復合材料管6底部的中心位置，中注管11的上部安裝有澆鑄漏斗10，在澆注漏斗10的上面有澆注包9，在外層復合材料管6的上面安裝有保溫冒口25和測溫熱電偶15。

　　實施例2: 制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼。

　　圖19中，冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，產品規格為5# 雙金屬槽鋼，它由碳鋼芯部金屬7和其沿芯部金屬7長度方向包覆的不銹鋼覆層6組成，所述不銹鋼覆層6與碳鋼芯部金屬7之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，芯部7為生產HRB400 槽鋼所用的坯料。不銹鋼合金層6的厚度為10mm，不銹鋼合金層6選用304奧氏體不銹鋼。圖19為本發明實施例提供的一種雙金屬槽鋼的基本結構示意圖。

　　制備所述冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；

　　首先將制造好的所需尺寸的外層304奧氏體不銹鋼無縫管6的內壁表面進行除油、除銹處理后，采用丙酮進行清洗，然后在清洗好的304 奧氏體不銹鋼管內表面均勻涂覆一層高溫防氧化涂料，將其固定在澆注底板13上面的的金屬液出口處的中心位置上，在外層304 奧氏體不銹鋼管6的外部包覆一層耐火材料纖維8，啟動升降設備上的傳動系統1轉動升降螺桿3帶動安裝在升降立柱2上的升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5下降到外層304 奧氏體不銹鋼管6的底部，啟動電磁感應加熱電源，使感應加熱器5對外層304 奧氏體不銹鋼鋼管6進行表面加熱，通過安裝在外層304 奧氏體不銹鋼管6上面的測溫熱電偶15進行測溫和控制加熱溫度，待加熱到890℃后，將冶煉好的內層HRB400碳鋼金屬液7倒入澆注包9內，將澆注包9內的HRB400碳鋼金屬液按照所預定的澆注程序通過澆注漏斗10、中注管11、澆鑄流道磚12內的澆注流道14澆入外層304 奧氏體不銹鋼管6內，在澆注過程中，電磁感應加熱器5不停止加熱，HRB400碳鋼金屬液7澆注完畢后，感應加熱器繼續進行加熱18分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時間內保持液態，以增加液固時間，使界面形成冶金結合，當HRB335碳鋼金屬液7澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內，啟動升降裝置，通過升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5以一定的速度向上提升，使電磁感應加熱器逐步脫離復合層，形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求在不同的區域內控制不同的上升速度，經10分鐘升到保溫冒口處停止，繼續對保溫冒口處進行加熱20分鐘，以延遲保溫冒口凝固時間，對冒口進行補縮，使復合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復合層金屬鑄造缺陷，達到預定時間后停止加熱，拆除包覆在外層復合材料304 奧氏體不銹鋼管6外面的耐火材料纖維8，松開外層304 奧氏體不銹鋼管6的固定裝置，將鑄造好的外層為304 奧氏體不銹鋼和內層為HRB400碳鋼的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料7（圖13和圖14）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中所述不銹鋼覆層6 和所述碳鋼芯7 的結合界面為冶金結合界面，這種冶金結合界面是所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的界面間原子相互擴散而形成的結合，其結合強度以及結構穩定性是機械結合所不能比擬的，有良好的工藝性能。

　　所述的電磁感應電源為中頻感應電源，頻率為1000Hz。

　　圖13所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料的基本結構示意圖，圖15所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料橫向剖剖面結構示意圖。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料3 采用304 不銹鋼，外層的不銹鋼鋼管坯料6為圓形無縫鋼管，其具體尺寸為Φ150×10×2000( 外徑×壁厚×長度，mm)，所述304/碳結鋼雙金屬坯料總重量為278公斤，其中所述不銹鋼鋼管坯料3 的重量為69.7公斤，占所述304/碳結鋼雙金屬坯料總重量的25％。

　　（b）型鋼成型；

　　將所制備好的304 不銹鋼/ HRB400 雙金屬坯料放入燃氣加熱爐中加熱，出爐溫度控制在1200℃，采用現有的軋制工藝軋制，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證型鋼產品的尺寸和外形，獲得冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼產品，產品結構圖如圖（19）。

　　將軋制成型后的雙金屬槽鋼，經冷卻、收集以及經熱鋸機鋸切成所需要的尺寸等工步后，再經過檢驗、打捆以及洗去除不銹鋼覆層雙金屬槽鋼表面氧化物等工序后稱重包裝入庫。

　　按上述方法生產的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，橫截面的幾何形狀為5# 雙金屬槽鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.76mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。

　　上述熱軋工藝中，電磁熔鑄的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料在高溫、高壓條件下接觸界面處形成更加良好的擴散層，進一步提高了界面結合強度，從而提高其延伸率、抗拉強度。

　　（C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬槽鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬型鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式可以采用燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱其中的一種。

　　其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例3: 制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼。

　　圖21中，冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，產品規格為150×150×6雙金屬H型鋼，它由碳鋼芯部金屬7和其沿芯部金屬7長度方向包覆的不銹鋼覆層6組成，所述不銹鋼覆層6與碳鋼芯部金屬7之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，芯部7為生產HRB400 槽鋼所用的坯料。不銹鋼合金層6的厚度為12mm，不銹鋼合金層6選用304奧氏體不銹鋼。圖19為本發明實施例提供的一種雙金屬槽鋼的基本結構示意圖。

　　制備所述冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；

　　首先將制造好的所需尺寸的外層304奧氏體不銹鋼無縫管6的內壁表面進行除油、除銹處理后，采用丙酮進行清洗，然后在清洗好的304 奧氏體不銹鋼管內表面均勻涂覆一層高溫防氧化涂料，將其固定在澆注底板13上面的的金屬液出口處的中心位置上，在外層304 奧氏體不銹鋼管6的外部包覆一層耐火材料纖維8，啟動升降設備上的傳動系統1轉動升降螺桿3帶動安裝在升降立柱2上的升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5下降到外層304 奧氏體不銹鋼管6的底部，啟動電磁感應加熱電源，使感應加熱器5對外層304 奧氏體不銹鋼鋼管6進行表面加熱，通過安裝在外層304 奧氏體不銹鋼管6上面的測溫熱電偶15進行測溫和控制加熱溫度，待加熱到890℃后，將冶煉好的內層HRB400碳鋼金屬液7倒入澆注包9內，將澆注包9內的HRB335碳鋼金屬液按照所預定的澆注程序通過澆注漏斗10、中注管11、澆鑄流道磚12內的澆注流道14澆入外層復合材料304 奧氏體不銹鋼管6內，在澆注過程中，電磁感應加熱器5不停止加熱，HRB400碳鋼金屬液7澆注完畢后，感應加熱器繼續進行加熱18分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時間內保持液態，以增加液固時間，使界面形成冶金結合，當HRB400碳鋼金屬液7澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內，啟動升降裝置，通過升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5以一定的速度向上提升，使電磁感應加熱器逐步脫離復合層，形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求在不同的區域內控制不同的上升速度，經10分鐘升到保溫冒口處停止，繼續對保溫冒口處進行加熱20分鐘，以延遲保溫冒口凝固時間，對冒口進行補縮，使復合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復合層金屬鑄造缺陷，達到預定時間后停止加熱，拆除包覆在外層料304 奧氏體不銹鋼管6外面的耐火材料纖維8，松開外層304 奧氏體不銹鋼管6的固定裝置，將鑄造好的外層為304 奧氏體不銹鋼和內層為HRB400碳鋼的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料7（圖13和圖14）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中所述不銹鋼覆層6 和所述碳鋼芯7 的結合界面為冶金結合界面，這種冶金結合界面是所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的界面間原子相互擴散而形成的結合，其結合強度以及結構穩定性是機械結合所不能比擬的，有良好的工藝性能。

　　所述的電磁感應電源為中頻感應電源，頻率為1000Hz。

　　圖13所示，為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料的基本結構示意圖，圖15所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料橫向剖剖面結構示意圖。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料3 采用304 不銹鋼，外層的不銹鋼鋼管坯料6為圓形無縫鋼管，其具體尺寸為Φ150×12×2000( 外徑×壁厚×長度，mm)，所述304/ 碳結鋼雙金屬坯料總重量為298公斤，其中所述不銹鋼鋼管坯料3 的重量為73.5 公斤，占所述304/ 碳結鋼雙金屬坯料總重量的25％。

　　（b）型鋼成型；

　　將所制備好的304 不銹鋼/ HRB400 雙金屬坯料放入燃氣加熱爐中加熱，出爐溫度控制在1200℃，采用現有的軋制工藝軋制，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證型鋼產品的尺寸和外形，獲得冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼產品，產品結構圖如圖（21）。

　　將軋制成型后的雙金屬H型鋼，經冷卻、收集以及經熱鋸機鋸切成所需要的尺寸等工步后，再經過檢驗、打捆以及洗去除不銹鋼覆層雙金屬H型鋼表面氧化物等工序后稱重包裝入庫。

　　按上述方法生產的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼，橫截面的幾何形狀為150×150×6雙金屬H型鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.85mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。

　　上述熱軋工藝中，電磁熔鑄的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料在高溫、高壓條件下接觸界面處形成更加良好的擴散層，進一步提高了界面結合強度，從而提高其延伸率、抗拉強度。

　　（C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬H型鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬H型鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式可以采用燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱其中的一種。

　　其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例4: 制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼。

　　圖16中，冶金結合不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼，它由碳鋼芯部金屬7和其沿芯部金屬7長度方向包覆的不銹鋼覆層6組成，所述不銹鋼覆層6與碳鋼芯部金屬7之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼，芯部7為生產HRB400 彎曲型鋼所用的坯料。不銹鋼合金層6的厚度為10mm，不銹鋼合金層6選用304奧氏體不銹鋼。圖19為本發明實施例提供的一種雙金屬槽鋼的基本結構示意圖。

　　制備所述冶金結合不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；

　　首先將制造好的所需尺寸的外層304奧氏體不銹鋼無縫管6的內壁表面進行除油、除銹處理后，采用丙酮進行清洗，然后在清洗好的304 奧氏體不銹鋼管內表面均勻涂覆一層高溫防氧化涂料，將其固定在澆注底板13上面的的金屬液出口處的中心位置上，在外層304 奧氏體不銹鋼管6的外部包覆一層耐火材料纖維8，啟動升降設備上的傳動系統1轉動升降螺桿3帶動安裝在升降立柱2上的升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5下降到外層304 奧氏體不銹鋼管6的底部，啟動電磁感應加熱電源，使感應加熱器5對外層304 奧氏體不銹鋼鋼管6進行表面加熱，通過安裝在外層304 奧氏體不銹鋼管6上面的測溫熱電偶15進行測溫和控制加熱溫度，待加熱到890℃后，將冶煉好的內層HRB400碳鋼金屬液7倒入澆注包9內，將澆注包9內的HRB335碳鋼金屬液按照所預定的澆注程序通過澆注漏斗10、中注管11、澆鑄流道磚12內的澆注流道14澆入外層復合材料304 奧氏體不銹鋼管6內，在澆注過程中，電磁感應加熱器5不停止加熱，HRB400碳鋼金屬液7澆注完畢后，感應加熱器繼續進行加熱18分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時間內保持液態，以增加液固時間，使界面形成冶金結合，當HRB400碳鋼金屬液7澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內，啟動升降裝置，通過升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5以一定的速度向上提升，使電磁感應加熱器逐步脫離復合層，形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求在不同的區域內控制不同的上升速度，經10分鐘升到保溫冒口處停止，繼續對保溫冒口處進行加熱20分鐘，以延遲保溫冒口凝固時間，對冒口進行補縮，使復合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復合層金屬鑄造缺陷，達到預定時間后停止加熱，拆除包覆在外層304 奧氏體不銹鋼管6外面的耐火材料纖維8，松開外層304 奧氏體不銹鋼管6的固定裝置，將鑄造好的外層為304 奧氏體不銹鋼和內層為HRB400碳鋼的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料7（圖13和圖14）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中所述不銹鋼覆層6 和所述碳鋼芯7 的結合界面為冶金結合界面，這種冶金結合界面是所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的界面間原子相互擴散而形成的結合，其結合強度以及結構穩定性是機械結合所不能比擬的，有良好的工藝性能。

　　所述的電磁感應電源為中頻感應電源，頻率為1000Hz。

　　圖13所示，為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料的基本結構示意圖，圖15所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料橫向剖剖面結構示意圖。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料3 采用304 不銹鋼，外層的不銹鋼鋼管坯料6為圓形無縫鋼管，其具體尺寸為Φ150×10×2000( 外徑×壁厚×長度，mm)，所述304/ 碳結鋼雙金屬坯料總重量為278公斤，其中所述不銹鋼鋼管坯料3 的重量為69.7公斤，占所述304/ 碳結鋼雙金屬坯料總重量的25％。

　　（b）型鋼成型；

　　將所制備好的304 不銹鋼/ HRB400 雙金屬坯料放入燃氣加熱爐中加熱，出爐溫度控制在1200℃，采用現有的軋制工藝軋制，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證型鋼產品的尺寸和外形，獲得冶金結合不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼產品，產品結構圖如圖（16）。

　　將軋制成型后的雙金屬彎曲型鋼，經冷卻、收集以及經熱鋸機鋸切成所需要的尺寸等工步后，再經過檢驗、打捆以及洗去除不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼表面氧化物等工序后稱重包裝入庫。

　　按上述方法生產的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬彎曲型鋼，橫截面的幾何形狀為100×100×6雙金屬彎曲型鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.76mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。

　　上述熱軋工藝中，電磁熔鑄的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料在高溫、高壓條件下接觸界面處形成更加良好的擴散層，進一步提高了界面結合強度，從而提高其延伸率、抗拉強度。

　　（C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬彎曲型鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬H型鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式可以采用燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱其中的一種。

　　其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例5：制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼。

　　圖19中，冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，產品規格為300×300 雙金屬槽鋼，它由碳鋼芯部金屬7和其沿芯部金屬7長度方向包覆的不銹鋼覆層6組成，所述不銹鋼覆層6與碳鋼芯部金屬7之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，芯部7為生產HRB400 H型鋼所用的坯料。不銹鋼合金層6的厚度為10mm，不銹鋼合金層6選用316L奧氏體不銹鋼。圖21為本發明實施例提供的一種雙金屬H型鋼的基本結構示意圖。

　　制備所述冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；

　　首先將制造好的所需尺寸的外層316L奧氏體不銹鋼無縫管6的內壁表面進行除油、除銹處理后，采用丙酮進行清洗，然后在清洗好的316L奧氏體不銹鋼管內表面均勻涂覆一層高溫防氧化涂料，將其固定在澆注底板13上面的的金屬液出口處的中心位置上，在外層316L奧氏體不銹鋼管6的外部包覆一層耐火材料纖維8，啟動升降設備上的傳動系統1轉動升降螺桿3帶動安裝在升降立柱2上的升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5下降到外層316L 奧氏體不銹鋼管6的底部，啟動電磁感應加熱電源，使感應加熱器5對外層316L 奧氏體不銹鋼鋼管6進行表面加熱，通過安裝在外層316L 奧氏體不銹鋼管6上面的測溫熱電偶15進行測溫和控制加熱溫度，待加熱到890℃后，將冶煉好的內層HRB400碳鋼金屬液7倒入澆注包9內，將澆注包9內的HRB335碳鋼金屬液按照所預定的澆注程序通過澆注漏斗10、中注管11、澆鑄流道磚12內的澆注流道14澆入外層復合材料316L 奧氏體不銹鋼管6內，在澆注過程中，電磁感應加熱器5不停止加熱，HRB400碳鋼金屬液7澆注完畢后，感應加熱器繼續進行加熱18分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時間內保持液態，以增加液固時間，使界面形成冶金結合，當HRB400碳鋼金屬液7澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內，啟動升降裝置，通過升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5以一定的速度向上提升，使電磁感應加熱器逐步脫離復合層，形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求在不同的區域內控制不同的上升速度，經10分鐘升到保溫冒口處停止，繼續對保溫冒口處進行加熱20分鐘，以延遲保溫冒口凝固時間，對冒口進行補縮，使復合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復合層金屬鑄造缺陷，達到預定時間后停止加熱，拆除包覆在外層316L 奧氏體不銹鋼管6外面的耐火材料纖維8，松開外層304 奧氏體不銹鋼管6的固定裝置，將鑄造好的外層為316L 奧氏體不銹鋼和內層為HRB400碳鋼的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料7（圖13和圖14）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的結合界面為冶金結合界面，這種冶金結合界面是所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的界面間原子相互擴散而形成的結合，其結合強度以及結構穩定性是機械結合所不能比擬的，有良好的工藝性能。

　　所述的電磁感應電源為中頻感應電源，頻率為1000Hz。

　　圖13所示，為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料的基本結構示意圖，圖15所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料橫向剖剖面結構示意圖。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料6為矩形管，橫截面的幾何形狀為正方形，其具體尺寸為300×10×2000( 邊長× 壁厚×長度，mm)。

　　所述316L/低合金鋼雙金屬坯料總重量為1411公斤，其中所述不銹鋼鋼管坯料3 的重量為181.2公斤，占所述316L/ 低合金鋼雙金屬坯料總重量的12.8％。

　　所述軋制雙金屬槽鋼成品規格為300×300雙金屬H型鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.43mm。

　　本實施例與實施例1的不同點為，在圖3中，與圖2的不同點為安裝在中注管11下面的澆鑄流道磚12內的澆注流道14為2個金屬液出口，澆注時，金屬液通過中注管11從澆注流道14的2個金屬液出口同時流出，可一次直接澆注2根外層為316L 奧氏體不銹鋼和內層為HRB400碳鋼的包覆型雙金屬復合坯料。其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　（b）H型鋼成型；

　　將所制備好的316L 奧氏體不銹鋼/ HRB400 碳鋼雙金屬坯料放入電磁感應加熱爐中加熱，出爐溫度控制在1250℃，采用現有的軋制工藝軋制，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證H型鋼的尺寸和外形，獲得冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼產品，產品結構圖如圖（21），產品橫向剖面結構示意圖如圖（22）。

　　將軋制成型后的雙金屬H型鋼，經冷卻、收集以及經熱鋸機鋸切成所需要的尺寸等工步后，再經過檢驗、打捆以及洗去除不銹鋼覆層雙金屬H型鋼表面氧化物等工序后稱重包裝入庫。

　　按上述方法生產的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。

　　上述熱軋工藝中，電磁熔鑄的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料在高溫、高壓條件下接觸界面處形成更加良好的擴散層，進一步提高了界面結合強度，從而提高其延伸率、抗拉強度。

　　C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬H型鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬槽鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式可以采用燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱其中的一種。

　　其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例6：在圖4中，與圖2的不同點為安裝在中注管11下面的澆鑄流道磚12內的澆注流道14為3個金屬液出口，澆注時，金屬液通過中注管11從澆注流道14的3個金屬液出口同時流出，可一次直接澆注3根外層為不銹鋼和內層為低合金鋼的雙金屬復合坯料。其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例7：在圖5中，與圖2的不同點為安裝在中注管11下面的澆鑄流道磚12內的澆注流道14為四個金屬液出口，澆注時，金屬液通過中注管11從澆注流道14的四個金屬液出口同時流出，可一次直接澆注四根外層為不銹鋼和內層為低合金鋼的雙金屬復合坯料。其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例8：在圖6中，與圖2的不同點為安裝在中注管11下面的澆鑄流道磚12內的澆注流道14為6個金屬液出口，澆注時，金屬液通過中注管11從澆注流道14的6個金屬液出口同時流出，可一次直接澆注6根外層為不銹鋼和內層為低合金鋼的雙金屬復合坯料。其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例9：制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼。

　　圖17中，冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼，其產品規格為邊長25mm、厚度3nnn的等邊雙金屬角鋼，它由碳鋼芯部金屬7和其沿芯部金屬7長度方向包覆的不銹鋼覆層6組成，所述不銹鋼覆層6與碳鋼芯部金屬7之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼，芯部7為碳鋼Q235B 鋼，不銹鋼合金層6的厚度為5mm，不銹鋼合金層6選用316 奧氏體不銹鋼。圖17為本發明實施例提供的一種雙金屬角鋼的橫向剖面圖結構示意圖。

　　制備所述冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；

　　在圖7中，與圖1的不同點為傳動系統1轉動液壓缸3帶動安裝在升降立柱2上的升降臂4以所設定的速度上下移動，在外層復合材料管6的外部安裝有石墨加熱套19。

　　首先將制造好的所需尺寸的外層306L奧氏體不銹鋼無縫管6的內壁表面進行除油、除銹處理后，采用丙酮進行清洗，然后在清洗好的306L 奧氏體不銹鋼管內表面均勻涂覆一層高溫防氧化涂料，將其固定在澆注底板13上面的的金屬液出口處的中心位置上，在外層306L 奧氏體不銹鋼管6的外部安裝有石墨加熱套19，啟動升降設備上的傳動系統1轉動液壓缸3帶動安裝在升降立柱2上的升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5下降到外層復合材料306L 奧氏體不銹鋼管6的底部，啟動電磁感應加熱電源，使感應加熱器5對外層306L 奧氏體不銹鋼鋼管6進行表面加熱，通過安裝在外層304 奧氏體不銹鋼管6上面的測溫熱電偶15進行測溫和控制加熱溫度，待加熱到890℃后，將冶煉好的內層HRB400碳鋼金屬液7倒入澆注包9內，將澆注包9內的Q235B碳鋼金屬液按照所預定的澆注程序通過澆注漏斗10、中注管11、澆鑄流道磚12內的澆注流道14澆入外層304 奧氏體不銹鋼管6內，在澆注過程中，電磁感應加熱器5不停止加熱，Q235B碳鋼金屬液7澆注完畢后，感應加熱器繼續進行加熱18分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時間內保持液態，以增加液固時間，使界面形成冶金結合，當Q235B碳鋼金屬液7澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內，啟動升降裝置，通過升降臂4以所設定的速度將安裝在升降臂4上面的電磁感應加熱器5以一定的速度向上提升，使電磁感應加熱器逐步脫離復合層，形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求在不同的區域內控制不同的上升速度，經10分鐘升到保溫冒口處停止，繼續對保溫冒口處進行加熱20分鐘，以延遲保溫冒口凝固時間，對冒口進行補縮，使復合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復合層金屬鑄造缺陷，達到預定時間后停止加熱，拆除包覆在外層復合材料304 奧氏體不銹鋼管6外面的耐火材料纖維8，松開外層304 奧氏體不銹鋼管6的固定裝置，將鑄造好的外層為304 奧氏體不銹鋼和內層為Q235B碳鋼的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料7（圖13和圖14）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的結合界面為冶金結合界面，這種冶金結合界面是所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的界面間原子相互擴散而形成的結合，其結合強度以及結構穩定性是機械結合所不能比擬的，有良好的工藝性能。

　　所述的電磁感應電源為中頻感應電源，頻率為1500Hz。

　　圖13所示，為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料的基本結構示意圖，圖15所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料橫向剖剖面結構示意圖。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料6為為矩形無縫鋼管，其具體尺寸為160×5×2000( 邊長× 壁厚×長度，mm)，所述316/Q235B 鋼雙金屬坯料總重量為400 公斤，其中所述不銹鋼鋼管坯料5 的重量為49.6 公斤，占所述316/Q235B 鋼雙金屬坯料總重量的12.4％。

　　（b）型鋼成型；

　　將所制備好的306L 奧氏體不銹鋼/ Q235B 雙金屬坯料放入燃氣加熱爐中加熱，出爐溫度控制在1200℃，采用現有的軋制工藝軋制，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證型鋼產品的尺寸和外形，獲得冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼產品，產品結構圖如圖（17）。

　　將軋制成型后的雙金屬角鋼，經冷卻、收集以及經熱鋸機鋸切成所需要的尺寸等工步后，再經過檢驗、打捆以及洗去除不銹鋼覆層雙金屬角鋼表面氧化物等工序后稱重包裝入庫。

　　按上述方法生產的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼，橫截面的幾何形狀為邊長25mm、厚度3mm 的等邊雙金屬角鋼，其中不銹鋼層的厚度約為0.18mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。

　　上述熱軋工藝中，電磁熔鑄的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬圓形復合坯料在高溫、高壓條件下接觸界面處形成更加良好的擴散層，進一步提高了界面結合強度，從而提高其延伸率、抗拉強度。

　　（C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬角鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬角鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式可以采用燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱其中的一種。

　　其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例10：圖19中，冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，產品規格為30# 雙金屬槽鋼，它由碳鋼芯部金屬7和其沿芯部金屬7長度方向包覆的不銹鋼覆層6組成，所述不銹鋼覆層6與碳鋼芯部金屬7之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，芯部7為生產Q235B 低碳鋼。不銹鋼合金層6的厚度為10mm，不銹鋼合金層6選用304奧氏體不銹鋼。圖19為本發明實施例提供的一種雙金屬槽鋼的基本結構示意圖。

　　在圖8中，與圖9的不同點為在底板13的下面安裝有底水箱17，在底水箱17一側的下部安裝有進水管16，在底水箱17一側的上部安裝有出水管18。

　　工作時，打開燃氣供氣管24的閥門，點燃燃氣噴嘴23，通過高溫燃氣對外層304 奧氏體不銹鋼管6進行加熱，將冶煉好的所需復合成分的內層料Q235B碳鋼液7倒入澆注包9內進行澆注，當澆注完畢后，打開底水箱17的進水管16和出水管18，通過底水箱17產生由下向上的逐層冷卻，同時采取由下向上逐層停止燃氣噴嘴23的方式使內層材料7，形成逐層順序凝固，并根據質量要求通過控制燃氣噴嘴23在不同的區域內的加熱時間和加熱量的大小，實現區域定向凝固；松開外層304奧氏體不銹鋼管6的固定裝置，將鑄造好的外層304不銹鋼6和內層材料Q235B碳鋼7之間的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料（圖13）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料6為圓形管，其具體尺寸為Φ200×10×2000(外徑×壁厚×長度，mm)。

　　所述304奧氏體不銹鋼/ 低合金鋼雙金屬坯料總重量為500公斤，其中所述不銹鋼鋼管坯料3 的重量為68.2公斤，占所述304不銹鋼/低合金鋼雙金屬坯料總重量的13.6％。

　　所述軋制雙金屬槽鋼成品規格為30# 雙金屬槽鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.41mm。

　　本實施例與實施例1的不同點為，在圖3中，與圖2的不同點為安裝在中注管11下面的澆鑄流道磚12內的澆注流道14為2個金屬液出口，澆注時，金屬液通過中注管11從澆注流道14的2個金屬液出口同時流出，可一次直接澆注2根外層為316L 奧氏體不銹鋼和內層為Q235B碳鋼的包覆型雙金屬復合坯料。其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　（b）槽鋼成型；

　　將所制備好的304奧氏體不銹鋼/ HRB400 碳鋼雙金屬坯料放入電磁感應加熱爐中加熱，出爐溫度控制在1250℃，采用現有的軋制工藝軋制，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證槽鋼型材的尺寸和外形，獲得冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼產品，產品結構圖如圖（19），產品橫向剖面結構示意圖如圖（20）。

　　將軋制成型后的雙金屬槽鋼，經冷卻、收集以及經熱鋸機鋸切成所需要的尺寸等工步后，再經過檢驗、打捆以及洗去除不銹鋼覆層雙金屬槽鋼表面氧化物等工序后稱重包裝入庫。

　　按上述方法生產的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。

　　上述熱軋工藝中，電磁熔鑄的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料在高溫、高壓條件下接觸界面處形成更加良好的擴散層，進一步提高了界面結合強度，從而提高其延伸率、抗拉強度。

　　C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬槽鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬槽鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式可以采用燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱其中的一種。

　　其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例11：實施例4：制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼。

　　圖19中，冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，產品規格為40# 雙金屬槽鋼，它由碳鋼芯部金屬7和其沿芯部金屬7長度方向包覆的不銹鋼覆層6組成，所述不銹鋼覆層6與碳鋼芯部金屬7之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層；

　　制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，芯部7為生產HRB400 槽鋼所用的坯料。不銹鋼合金層6的厚度為10mm，不銹鋼合金層6選用316L奧氏體不銹鋼。圖19為本發明實施例提供的一種雙金屬槽鋼的基本結構示意圖。

　　制備所述冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；

　　在圖9中，與圖1的不同點為采用燃氣加熱，在外層316L不銹鋼管6的外部安裝有保溫模具20，保溫模具20固定在澆注底板13的上面，在保溫模具20的內層貼有保溫耐火材料21，在保溫模具20與外層復合材料管6的中間間隙內安裝有燃氣供氣管24，在燃氣供氣管24的上面均勻的安裝有燃氣噴嘴23，在保溫模具20的上面安裝有保溫蓋板22。

　　工作時，打開燃氣供氣管24的閥門，點燃燃氣噴嘴23，通過高溫燃氣對外層316L不銹鋼管6進行加熱，將冶煉好的所需復合成分的內層HRB400碳鋼液7倒入澆注包9內進行澆注，當澆注完畢后，采取由下向上逐層停止燃氣噴嘴23的方式使內層材料HRB400碳鋼7形成由下向上逐層順序凝固；松開外層復合材料316L不銹鋼管6的固定裝置，將鑄造好的外層316L不銹鋼管6和內層HRB400碳鋼7之間的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料（圖13）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的結合界面為冶金結合界面，這種冶金結合界面是所述不銹鋼層6 和所述碳鋼芯7 的界面間原子相互擴散而形成的結合，其結合強度以及結構穩定性是機械結合所不能比擬的，有良好的工藝性能。

　　圖13所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料的基本結構示意圖，圖15所示為本發明實施例提供的一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料橫向剖剖面結構示意圖。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料6為矩形管，橫截面的幾何形狀為正方形，其具體尺寸為300×10×2000( 邊長×壁厚×長度，mm)。

　　所述316L/低合金鋼雙金屬坯料總重量為1411公斤，其中所述不銹鋼鋼管坯料3 的重量為181.2公斤，占所述316L/低合金鋼雙金屬坯料總重量的12.8％。

　　所述軋制雙金屬槽鋼成品規格為40# 雙金屬槽鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.43mm。

　　本實施例與實施例1的不同點為，在圖3中，與圖2的不同點為安裝在中注管11下面的澆鑄流道磚12內的澆注流道14為2個金屬液出口，澆注時，金屬液通過中注管11從澆注流道14的2個金屬液出口同時流出，可一次直接澆注2根外層為316L 奧氏體不銹鋼和內層為HRB400碳鋼的包覆型雙金屬復合坯料。其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　（b）槽鋼成型；

　　將所制備好的316L 奧氏體不銹鋼/ HRB400 碳鋼雙金屬坯料放入電磁感應加熱爐中加熱，出爐溫度控制在1250℃，采用現有的軋制工藝軋制，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證槽鋼型材的尺寸和外形，獲得冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼產品，產品結構圖如圖（19），產品橫向剖面結構示意圖如圖（20）。

　　將軋制成型后的雙金屬槽鋼，經冷卻、收集以及經熱鋸機鋸切成所需要的尺寸等工步后，再經過檢驗、打捆以及洗去除不銹鋼覆層雙金屬槽鋼表面氧化物等工序后稱重包裝入庫。

　　按上述方法生產的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬槽鋼，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。

　　上述熱軋工藝中，電磁熔鑄的冶金結合不銹鋼覆層雙金屬矩形復合坯料在高溫、高壓條件下接觸界面處形成更加良好的擴散層，進一步提高了界面結合強度，從而提高其延伸率、抗拉強度。

　　C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬槽鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬槽鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式可以采用燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱其中的一種。

　　其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例12：制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼。芯部7為HRB355碳鋼，不銹鋼合金層6選用12Cr21Ni5Ti 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。圖17為本發明實施例提供的一種雙金屬角鋼的基本結構示意圖，圖18為本發明實施例提供的一種雙金屬角鋼產品的橫向剖面結構示意圖。

　　所述熔鑄的不銹鋼復合坯料7的幾何尺寸為Φ160×2000(外徑×長度，mm)。

　　所述軋制雙金屬槽鋼成品規格為35# 雙金屬槽鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.42mm。

　　在圖10中，與圖9的不同點為在底板13的下面安裝有底水箱17，在底水箱17一側的下部安裝有進水管16，在底水箱17一側的上部安裝有出水管18。

　　工作時，打開燃氣供氣管24的閥門，點燃燃氣噴嘴23，通過高溫燃氣對外層12Cr21Ni5Ti 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼管6進行加熱，將冶煉好的所需復合成分的內層HRB355碳鋼液7倒入澆注包9內進行澆注，當澆注完畢后，打開底水箱17的進水管16和出水管18，通過底水箱17產生由下向上的逐層冷卻，同時采取由下向上逐層停止燃氣噴嘴23的方式使內層材料7，形成逐層順序凝固，并根據質量要求通過控制燃氣噴嘴23在不同的區域內的加熱時間和加熱量的大小，實現區域定向凝固；松開外層復合材料管6的固定裝置，將鑄造好的12Cr21Ni5Ti 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼外層復合材料6和內層材料HRB355碳鋼7之間的界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料（圖13）從澆注底板13上面吊出。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料6為圓形無縫鋼管，其具體尺寸為Φ160×8×2000(外徑×壁厚×長度，mm)。

　　其它過程及設備與實施例1和10 相同。略。

　　實施例13：制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬角鋼，芯部7為碳鋼低合金鋼，不銹鋼合金層6選用12Cr13 馬氏體不銹鋼。圖17為本發明實施例提供的一種雙金屬角鋼的橫向剖面圖結構示意圖。

　　所熔鑄的不銹鋼復合坯料7的幾何尺寸為Φ150×2500(外徑×長度，mm)。

　　在圖11中，與圖1的不同點為采用頂部直接澆注，在澆注包9的下面安裝有吊掛卡槽26，澆注管28的上端安裝有澆口杯27，澆口杯27通過吊掛卡槽26與澆注包9相連；在底板13的下面安裝有底水箱17，在底水箱17一側的下部安裝有進水管16，在底水箱17一側的上部安裝有出水管18。

　　工作時，將澆注包9和澆注管27一起移到外層復合材料管6內孔上方，將澆注包9對準12Cr13 馬氏體不銹鋼管6內孔中心，開始從澆注管27澆入內層復合材料低碳低合金鋼金屬液7，低碳低合金鋼金屬液7澆注到12Cr13 馬氏體不銹鋼管6內的型腔后，根據澆注速度逐步將澆注包9和澆注管27一起向上提升，當合金鋼金屬液7澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內，打開底水箱17的進水管16和出水管18，使底水箱17產生由下向上的逐層冷卻，將感應加熱器5向上提升，形成由下向上逐層順序凝固。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料6為圓形無縫鋼管，其具體尺寸為Φ150×7.5×2500(外徑×壁厚×長度，mm)，所軋制雙金屬角鋼成品規格為50# 雙金屬角鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.45mm。

　　其它過程及設備與實施例1相同。略。

　　實施例14：制備冶金結合不銹鋼覆層雙金屬H型鋼，芯部7為碳鋼低合金鋼，不銹鋼合金層6選用10Cr17 鐵素體不銹鋼。圖21為本發明實施例提供的一種雙金屬H型鋼的橫向剖面圖結構示意圖。

　　所熔鑄的不銹鋼復合坯料7的幾何尺寸為Φ180×2300(外徑×長度，mm)，所軋制雙金屬角鋼成品規格為125×125雙金屬H型鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.40mm。

　　在圖12中，與圖1和圖11的不同點為為采用燃氣加熱，在外層復合材料10Cr17 鐵素體不銹鋼管6的外部安裝有保溫模具20，保溫模具20固定在澆注底板13的上面，在保溫模具20的內層貼有保溫耐火材料21，在保溫模具20與外層復合材10Cr17 鐵素體不銹鋼管6的中間間隙內安裝有燃氣供氣管24，在燃氣供氣管24的上面均勻的安裝有燃氣噴嘴23，在保溫模具20的上面安裝有保溫蓋板22。

　　工作開始時，打開燃氣供氣管24的閥門，點燃燃氣噴嘴23，通過高溫燃氣對外層10Cr17 鐵素體不銹鋼管6進行加熱，將冶煉好的所需復合成分的內層低合金鋼液7倒入澆注包9內，將澆注包9和澆注管27一起移到外層10Cr17 鐵素體不銹鋼管6內孔上方，將澆注包9對準10Cr17 鐵素體不銹鋼管6內孔中心，開始從澆注管27澆入內層低合金鋼金屬液7，金屬液7澆注到10Cr17 鐵素體不銹鋼管6內的型腔后，根據澆注速度逐步將澆注包9和澆注管27一起向上提升，當金屬液7澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內，打開底水箱17的進水管16和出水管18，使底水箱17產生由下向上的逐層冷卻，將感應加熱器5向上提升，形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求通過控制燃氣噴嘴23在不同的區域內的加熱時間和加熱量的大小，實現區域定向凝固。

　　本實施例中外層的不銹鋼鋼管坯料6為圓形無縫鋼管，其具體尺寸為Φ150×6×2300(外徑×壁厚×長度，mm)。所軋制雙金屬H型鋼成品規格為125×125雙金屬H型鋼，其中外層不銹鋼層的厚度約為0.40mm。

　　其它過程及設備與實施例1和9 相同。略。

　　技術特征：

　　1.一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼，其特征在于：冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼包括外層不銹鋼覆層和碳鋼芯部組成；所述不銹鋼覆層雙金屬型鋼由不銹鋼覆層沿碳鋼芯部金屬外層長度方向包覆，所述不銹鋼覆層與碳鋼芯部金屬之間為通過熔鑄形成的冶金結合的熔合界面層。

　　2.一種實現冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼制備工藝，其特征是：工藝技術方案包括以下步驟：

　　一種實現冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼的工藝技術方案，包括以下步驟：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄；（b）型鋼成型；（C）后處理：

　　（a）覆層雙金屬坯料熔鑄：

　　首先將制造好的所需材質和尺寸的外層不銹鋼管內壁表面進行除油、除銹處理后，采用丙酮進行清洗，然后在清洗好的表面均勻涂覆一層高溫防氧化涂料，將其固定在澆注底板上面的金屬液出口處的中心位置上，在外層不銹鋼管的外部包覆一層耐火材料纖維，或者安裝有傳導加熱套，啟動升降設備上的傳動系統轉動升降螺桿或液壓缸帶動安裝在升降立柱上的升降臂以所設定的速度將安裝在升降臂上面的電磁感應加熱器下降到外層不銹鋼料管的底部，啟動電磁感應加熱電源，使感應加熱器直接對外層不銹鋼管進行整體加熱，或者感應加熱器通過安裝在外層不銹鋼管外部的傳導加熱套對外層不銹鋼管進行整體加熱，通過安裝在外層不銹鋼管上面的測溫熱電偶進行測溫和控制加熱溫度，待加熱到600℃～1000℃后，將冶煉好的所需復合成分的芯部碳鋼或低合金鋼金屬液倒入澆注包內，將澆注包內的金屬液按照所預定的澆注程序通過澆注漏斗、中注管、澆鑄流道磚內的澆注流道澆入外層不銹鋼管內，在澆注過程中，電磁感應加熱器不停止加熱，金屬液澆注完畢后，感應加熱器繼續進行加熱10～30分鐘，使所澆注的金屬液在一定的時間內保持液態，以增加液固時間，使界面形成冶金結合，當金屬液澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內；

　　當采用頂部直接澆注時，將澆注包和澆注管一起移到外層不銹鋼管內孔上方，將澆注包對準不銹鋼管內孔中心，開始從澆注管澆入芯部碳鋼或低合金鋼金屬液，金屬液澆注到不銹鋼管內的型腔后，根據澆注速度逐步將澆注包和澆注管一起向上提升，當金屬液澆注到冒口處時采取點注方式澆注以對冒口進行補縮，澆注完畢后，將保溫劑加入到保溫冒口內；

　　啟動升降裝置，通過升降臂以所設定的速度將安裝在升降臂上面的電磁感應加熱器以一定的速度向上提升，使電磁感應加熱器逐步脫離復合層，同時打開底水箱的進水管和出水管，使在底水箱由下向上的逐層冷卻下，形成逐層順序凝固，并根據質量要求通過控制電磁感應加熱器在不同的區域內的上升速度，實現區域定向凝固，經過5～25分鐘升到保溫冒口處停止，繼續對保溫冒口處進行加熱10～50分鐘，以延遲保溫冒口凝固時間，對冒口進行補縮，使復合層金屬液中的氣體和夾雜物充分上浮，消除復合層金屬鑄造缺陷，達到預定時間后停止加熱，拆除包覆在外層不銹鋼管外面的耐火材料纖維或者安裝在外層不銹鋼管外部的傳導加熱套，關閉底水箱進水管，松開外層不銹鋼管的固定裝置，將鑄造好的界面呈冶金結合的外層不銹鋼和內層碳鋼或低合金鋼的包覆型雙金屬復合坯料從澆注底板上面吊出；

　　當采用燃氣加熱時，打開燃氣供氣管的閥門，點燃燃氣噴嘴，調整燃氣量大小，通過高溫燃氣對外層不銹鋼管進行加熱，當澆注完畢后，打開底水箱的進水管和出水管，通過底水箱產生由下向上的逐層冷卻，同時將燃氣噴嘴由下向上逐層停止加熱，使內層材料形成由下向上逐層順序凝固，并根據質量要求通過控制燃氣噴嘴在不同的區域內的加熱時間和加熱量的大小，實現區域定向凝固；

　　所述的包覆型雙金屬復合材料的外層材質為奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼和Cr-Mn-Ni 系不銹鋼的任意一種；

　　所述鋼體為低碳鋼和低合金鋼中的任意一種，包括含碳量≤ 0.25％的碳結鋼芯或低合金鋼芯；

　　（b）型鋼成型：

　　將熔鑄好的所述不銹鋼覆層雙金屬坯料放入加熱爐中加熱到1050～1280℃，保溫30～60 分鐘；將加熱后的所述不銹鋼覆層雙金屬坯料放在軋機上，采用現有的軋制工藝軋制，根據所需產品尺寸調整軋制道次及壓下量，逐道次減徑，并通過現有的孔形尺寸保證所軋制型鋼產品的尺寸和外形，獲得所需形狀的不銹鋼包覆層雙金屬型鋼產品的外形與現有的型鋼相同；根據軋制工藝的不同，產品分為扁鋼、角鋼、槽鋼、H型鋼、彎曲型鋼；

　　（C）后處理：

　　將軋制后的不銹鋼包覆層雙金屬型鋼進行平整矯直、酸洗、切邊定尺、超聲波探傷；可根據需要將不銹鋼包覆層雙金屬型鋼的表面進行處理，如表面拉絲、拋光、壓花、著色；

　　所述覆層雙金屬坯料的加熱方式為燃氣加熱、電加熱、電磁感應加熱、等離子加熱。

　　3.一種實現冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼制備工藝的設備，其特征是：該設備由升降設備、感應加熱設備、燃氣加熱設備、澆注系統組成；所述的升降設備為單立柱式或者龍門式結構，在升降立柱（2）上安裝有傳動系統1，通過傳動系統（1）轉動升降螺桿（3）或液壓缸（3）帶動安裝在升降立柱（2）上的升降臂（4）以所設定的速度上下移動，在升降臂（4）的上面安裝有電磁感應加熱器（5），電磁感應加熱器（5）與電磁感應電源控制柜相連接，在升降設備的下部安裝有澆注底板（13），在澆注底板（13）上開有澆注流道曹，在澆注底板（13）上的澆注流道曹內安裝有耐火材料制作的澆注流道磚（12），外層復合材料管（6）固定在澆注底板（13）的上面，在外層復合材料管（6）的外部包覆一層耐火材料纖維（8），或者安裝有傳導加熱套（19），電磁感應加熱器（5）安裝在外層復合材料管（6）外面的耐火材料纖維（8）的外部，或者直接安裝在外層復合材料管（6）的傳導加熱套（19）的外部，在外層復合材料管（6）的側面安裝有中注管（11），中注管（11）的下部與澆注流道磚（12）相連接，澆注流道磚（12）內有澆注流道（14），金屬液出口安裝在外層復合材料管（6）底部的中心位置，中注管（11）的上部安裝有澆鑄漏斗（10），在澆注漏斗（10）的上面有澆注包（9），在外層復合材料管（6）的上面安裝有保溫冒口（25）和測溫熱電偶（15），在澆注底板（13）的下面安裝有底水箱（17），在底水箱（17）一側的下部安裝有進水管（16），在底水箱（17）一側的上部安裝有出水管（18）；

　　當采用燃氣加熱時，在外層復合材料管（6）的外部安裝有保溫模具（20），保溫模具（20）固定在澆注底板（13）的上面，在保溫模具（20）的內層貼有保溫耐火材料（21），在保溫模具（20）與外層復合材料管（6）的中間間隙內安裝有燃氣供氣管（24），在燃氣供氣管（24）的上面均勻的安裝有燃氣噴嘴（23），在保溫模具（20）的上面安裝有保溫蓋板（22）；

　　當采用頂部直接澆注時，在澆注包（9）的下面安裝有吊掛卡槽（26），澆注管（28）的上端安裝有澆口杯（27），澆口杯（27）通過吊掛卡槽（26）與澆注包（9）相連。

　　4.根據權利要求2所述一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼制備工藝，其特征是：所述不銹鋼鋼管坯料的壁厚為所述雙金屬坯料尺寸的5％～25％。

　　5.根據權利要求2所述一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼制備工藝，其特征是：所述不銹鋼覆層的厚度為0.5mm～1.5mm，不銹鋼覆層的重量為所述覆層雙金屬型鋼總重量的6％～32％。

　　6.根據權利要求2所述一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼制備工藝，其特征是：所述覆層雙金屬型鋼產品外形包括方鋼、圓鋼、扁鋼、扁鋼、角鋼、六角鋼、槽鋼、H型鋼、彎曲型鋼和異型型鋼。

　　7.根據權利要求2所述一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼制備工藝，其特征是：所述的外層不銹鋼管為無縫鋼管或者直縫焊管或者螺旋焊管，幾何形狀包括圓形或矩形。

　　8.根據權利要求2所述一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝，其特征是：所述的傳導加熱套的材料為石墨或碳化硅。

　　9.根據權利要求2所述一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝，其特征是：所述的電磁感應電源為工頻感應電源、中頻感應電源、高頻感應電源，頻率為500Hz～10000Hz。

　　技術總結

　　本發明公開了一種冶金結合不銹鋼覆層雙金屬型鋼及制備工藝，包括碳鋼芯部和不銹鋼覆層，其復合成型工藝包括采用感應加熱器對外層不銹鋼管進行整體加熱到600～1000℃，澆入內層碳鋼金屬液熔鑄，制造成界面呈冶金結合的包覆型雙金屬復合坯料；將熔鑄好的所述雙金屬坯料進行熱軋成覆層雙金屬型鋼。所述不銹鋼層和碳鋼芯的冶金結合界面由熔鑄形成，具有結合強度高、工藝性能優良，組織致密，質量好，工序少，成本低，效率高等優點。本發明采用雙金屬型鋼替代整體不銹鋼型鋼，在保證型鋼抗腐蝕特性的前提下，不僅節省不銹鋼材料，降低工程成本，還有效提高鋼筋的強度，減少了資源和能源的浪費和環境的污染，具有廣闊的應用前景。

　　技術研發人員：丁家偉;丁剛;耿德英;鹿微微;鹿策;施孟達;陳志和;朱堅

　　受保護的技術使用者：丹陽恒慶復合材料科技有限公司

　　文檔號碼：201611261285

　　技術研發日：2016.12.30

　　技術公布日：2017.06.13