一种不锈钢/碳钢真空复合钢筋及其制造工艺制造技术

本发明专利技术提供一种不锈钢/碳钢真空复合钢筋及其制造工艺。本发明专利技术方法，包括如下步骤：不锈钢钢管内表面和碳钢棒的外表面及两端部经处理后嵌套组合或者方形断面的碳钢芯和四块一定规格的不锈钢钢板表面经处理后包覆组合在一起；组好的坯料置于真空电子束焊机内抽真空再将双金属结合缝隙焊好或者在大气环境下对双金属结合缝隙处先焊接后抽真空再封头；将焊接封装好的复合坯料加热轧制成不锈钢/碳钢真空复合钢筋。本发明专利技术制备的复合钢筋具有生产工艺简单，成本低廉，耐蚀性较高，界面结合质量好，可规模化生产等优点。

Stainless steel / carbon steel vacuum composite reinforcing bar and its manufacturing process

The invention provides a stainless steel / carbon steel vacuum composite reinforcing bar and a manufacturing process thereof. The method includes the following steps: the outer surface of the inner surface of the stainless steel pipe and the outer surface of the carbon steel bar, the carbon steel core which is nested or square section after treatment, and the surface of the four certain specifications of the stainless steel plate are wrapped together after treatment; the good blank is placed in the vacuum electron beam welding machine to vacuum and then double. It is good to weld metal with cracks or to weld the bimetallic joint in the atmosphere before welding the vacuum seal head, and the welded composite blank is heated and rolled into a stainless steel / carbon steel vacuum compound bar. The composite reinforcing bar produced by the invention has the advantages of simple production process, low cost, high corrosion resistance, good interface bonding quality and large scale production.

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢/碳钢真空复合钢筋及其制造工艺
本专利技术涉及一种复合钢筋，尤其涉及一种不锈钢/碳钢真空复合钢筋及其制造工艺。
技术介绍
随着我国城镇化建设的快速发展，基础设施建设如房屋、桥梁、电站、公路等工程得到迅猛发展，有利地促进了建筑行业迈向更高的台阶，因此，建筑用钢也在不断更新换代。在基建领域中，钢筋混凝土用钢筋是一种应用极为广泛和重要的材料，它们作为混凝土骨架被广泛应用于基建设施中，因而其质量和性能将直接影响着建筑设施的安全性和服役寿命。但实际生活中钢筋混凝土长期使用在潮湿、盐碱，海洋环境等氯化物含量较高的环境下，因钢筋腐蚀问题而造成混凝土结构的失效，给社会经济带来了巨大的损失。为此，相关机构对钢筋锈蚀问题都给予高度关注并开展了一系列研发新型混凝土用钢筋的工作，如实心不锈钢钢筋，镀锌钢筋，环氧涂层钢筋及不锈钢覆层钢筋等，其抗蚀性能都远强于普通螺纹钢。但各有特点：实心不锈钢钢筋具有不锈钢优异的抗蚀能力和美观外表，但强度不高，生产成本过高；镀锌钢筋只适于轻微腐蚀条件下且进行弯曲加工时容易造成热浸镀覆盖层剥落，几乎不起保护作用；环氧涂层钢筋降低了与混凝土的粘结强度，容易引起局部点腐蚀；不锈钢覆层钢筋是不锈钢包覆碳钢，经一定的工艺轧制若干道次而得到，具有不锈钢优异的抗蚀性能，碳钢良好的机械性能及较高的综合性价比，具有一定的市场竞争力。因此，不锈钢覆层钢筋作为一种新型材料，具有广阔的应用前景。关于不锈钢覆层钢筋的研究，已有不少成果。中国专利(申请号为201610677162.8)提出“一种包覆轧制复合制备不锈钢复合螺纹钢筋的方法”，将芯材用隔离层包覆后夹持到经冷弯设备冷弯的不锈钢U型槽钢中，再在惰性气体保护状态下，利用常规焊接方法进行接缝焊接，之后加热轧制成带肋钢筋。该方法存在焊边易开裂和腐蚀，焊后焊缝也要抛光打磨等问题，工艺复杂，成本过高。中国专利(申请号为201510188447.0)提出了“一种拉拔-钎焊制备不锈钢/碳钢复合钢筋的工艺”，该工艺采用了在不锈钢钢带卷成管时，在内部包裹表面卷绕纯铜箔的碳钢钢筋芯材，再利用埋弧焊将不锈钢管的直缝焊合，之后进行拉拔工艺和钎焊处理，得到不锈钢/碳钢复合钢筋。此工艺存在中间层不易添加，制备过程复杂的问题，能耗较大，生产成本高，不利于规模化。中国专利(申请号为201020584961.9)提出了“一种不锈钢复合耐蚀钢筋”，但没有提供复合坯料的具体制备方法。中国专利(申请号为201410622353.5)提出了“一种屈服强度≥600MPa的复合钢筋及生产方法”，主要是通过微合金化技术对于材料成分进行设计从而提高强度级别，满足性能要求，但是考虑合金元素则会提高成本及工艺难度。中国专利(申请号为201510695276.0)提出了“一种不锈钢/碳钢双金属螺纹钢及其复合成型工艺”，主要是通过圆形或者方形的不锈钢坯料和碳钢芯表面经处理后利用压力机压入法或者冷装法实现过盈配合，再将获得的组合坯料经过加热轧制得到双金属螺纹钢。此种工艺主要是利用过盈配合使两金属实现牢固结合，但是无法保证在加热轧制过程中结合界面是否被氧化或存在夹杂，因此界面结合性能易波动，尤其采用过盈配合使工艺复杂，难以得到理想的结合界面。
技术实现思路
根据上述提出的现有不锈钢覆层钢筋生产工艺复杂性与结合界面质量不良的技术缺陷，而提供一种不锈钢/碳钢真空复合钢筋及其制造工艺。本专利技术主要利用将经表面处理后的碳钢棒嵌套在不锈钢管内或者将四块不锈钢钢板包覆在方形断面的碳钢芯外表面，再置于真空电子束焊机内抽真空再将双金属结合缝隙焊好或者在大气环境下对双金属结合缝隙处先焊接后抽真空再封头；将焊接封装好的复合坯料加热轧制成不锈钢覆层钢筋，从而实现制备方法简单，成本低廉，耐蚀性较高，界面结合质量好，无需合金化，生产效率高，可规模化生产等优点。本专利技术采用的技术手段如下：一种不锈钢/碳钢真空复合钢筋的制造工艺，其特征在于包括如下步骤：S1、原料准备：准备预设尺寸的不锈钢钢管和碳钢棒或者准备预设尺寸的方形断面的碳钢芯和四块与所述碳钢芯配合装配的不锈钢钢板；上述所选原料均为普通不锈钢材质或碳钢材质，不需要特殊加工处理即可获得。S2、原料处理及组坯：将所选的不锈钢钢管内壁和碳钢棒外表面及两端部或者方形断面的碳钢芯和四块不锈钢钢板表面进行清洁处理，保证待结合面露出干净金属，干燥处理后将碳钢棒嵌套在不锈钢管内或者将四块不锈钢钢板包覆在所述方形断面的碳钢芯外表面，碳钢棒和不锈钢管之间或者不锈钢钢板和碳钢芯之间为紧密贴合或设有间隙结合；S3、复合坯料制备：将步骤S2中组成的坯料置于真空电子束焊机真空室内抽真空，当达到预设真空度后对双金属结合缝隙进行电子束焊接，或者在大气环境下对双金属结合缝隙处先焊接后抽真空再封头，使复合面保持预设的真空度；由于复合面在高真空环境下焊合，避免了后续加热成形过程中氧化夹杂物的生成，降低了双金属结合缝隙被氧化的可能性，使组织更加稳定，容易得到较为理想的复合界面，从而获得理想的综合性能。S4、复合坯料的加热和轧制：将制成的复合坯放入加热炉内加热至950℃-1250℃，然后按照同类别常规的钢筋生产工艺进行轧制变形，直到轧出成品不锈钢/碳钢真空复合钢筋。进一步地，所述步骤S2中对原料的表面处理方式为机械打磨和酸洗处理去除锈迹、油渍以及高压清洗和干燥处理。本专利技术还公开了由上述制造工艺制备的不锈钢/碳钢真空复合钢筋。本专利技术的制造工艺的特色在于真空制坯，避免氧化，提高界面质量，进而提高强度等综合性能。通过本工艺制备的不锈钢/碳钢真空复合钢筋在不同的轧制工艺参数下，沿钢筋轴向和周向不锈钢覆层厚度分布均匀，屈服强度、抗拉强度、延伸率及显微硬度等力学性能远高于现有的普通螺纹钢筋和实心不锈钢筋国际中的标准值。本专利技术具有以下优点：1、生产不锈钢覆层钢筋原料为普通的钢材原料，生产过程中无需特别加工处理就易得，成本相对低廉。2、不锈钢覆层钢筋芯部采用碳钢，保证较高的强度和韧塑性，覆层采用不锈钢，使钢筋具有优异的耐蚀性能，且不锈钢覆层的厚度可根据不同的服役环境做出灵活的变化。3、由于在高真空环境下制坯，界面几乎不氧化，大大提高了不锈钢碳钢界面的冶金结合强度，从而提升了钢筋的安全性能，延长了不锈钢覆层钢筋的生命周期。4、较拉拔-钎焊、爆炸焊接成形等方法而言，生产工艺更为简单，可实现工业化大批量生产。5、制得坯料可根据生产需求，生产任意规格的成品不锈钢覆层钢筋，提高了市场竞争力。基于上述理由本专利技术可在复合钢筋制备等领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的坯料(不锈钢管和碳钢棒)组合示意图。图2是本专利技术的坯料(不锈钢板和碳钢芯)组合示意图。图3是本专利技术的两种坯料在真空环境下的焊接示意图。图4是本专利技术的两种坯料在大气环境下的焊接示意图。图5是本专利技术的焊后两种坯料示意图。图6是本专利技术的成品钢筋示意图。图中：1-不锈钢管，2-碳钢棒，3-不锈钢板，4-方形断面的碳钢芯，5-双金属组合的坯料，6-圆坯组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢/碳钢真空复合钢筋的制造工艺，其特征在于包括如下步骤：S1、原料准备：准备预设尺寸的不锈钢钢管和碳钢棒或者准备预设尺寸的方形断面的碳钢芯和四块与所述碳钢芯配合装配的不锈钢钢板；S2、原料处理及组坯：将所选的不锈钢钢管内壁和碳钢棒外表面及两端部或者方形断面的碳钢芯和四块不锈钢钢板表面进行清洁处理后干燥，将碳钢棒嵌套在不锈钢管内或者将四块不锈钢钢板包覆在所述方形断面的碳钢芯外表面，碳钢棒和不锈钢管之间或者不锈钢钢板和碳钢芯之间为紧密贴合或设有间隙结合；S3、复合坯料制备：将步骤S2中组成的坯料置于真空电子束焊机真空室内抽真空，当达到预设真空度后对双金属结合缝隙进行电子束焊接，或者在大气环境下对双金属结合缝隙处先焊接后抽真空再封头，使复合面保持预设的真空度；S4、复合坯料的加热和轧制：将制成的复合坯放入加热炉内加热至950℃‑1250℃，然后按照同类别常规的钢筋生产工艺进行轧制变形，直到轧出成品不锈钢/碳钢真空复合钢筋。

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢/碳钢真空复合钢筋的制造工艺，其特征在于包括如下步骤：S1、原料准备：准备预设尺寸的不锈钢钢管和碳钢棒或者准备预设尺寸的方形断面的碳钢芯和四块与所述碳钢芯配合装配的不锈钢钢板；S2、原料处理及组坯：将所选的不锈钢钢管内壁和碳钢棒外表面及两端部或者方形断面的碳钢芯和四块不锈钢钢板表面进行清洁处理后干燥，将碳钢棒嵌套在不锈钢管内或者将四块不锈钢钢板包覆在所述方形断面的碳钢芯外表面，碳钢棒和不锈钢管之间或者不锈钢钢板和碳钢芯之间为紧密贴合或设有间隙结合；S3、复合坯料制备：将步骤S2中组成的坯料置于真空电子束焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆宗安，余焕，冯莹莹，谢广明，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21