專利名稱：一種耐腐蝕桿件復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合材料，尤其涉及一種用于耐腐蝕或耐熱工況的耐腐蝕桿件復 合材料及其制備方法。
背景技術：
在石油、化工、制藥、食品、電力、造紙等行業(yè)，在設備運行過程中，有些零部件接觸 腐蝕介質、或者在高溫下運行，為了提高零部件的使用壽命，往往采用耐腐蝕或耐熱的材料 制造這些零部件，其中不銹鋼的應用最為廣泛。采用全不銹鋼制造這些零部件，不僅價格昂 貴，而且不銹鋼的強度也不如結構鋼。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 不銹鋼耐腐蝕、耐熱特性，又成本低廉、強度還高于不銹鋼的材料是人們迫切追求的目標。 低碳鋼、低合金鋼的成本低、強度高，不銹鋼具有耐腐蝕、抗高溫氧化的特性，將低碳鋼或低 合金鋼與不銹鋼復合制備出復合材料，特別是桿件復合材料對于工程應用具有重要意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為解決上述問題，提供一種既耐腐蝕、又成本低廉、還能承受較 大載荷，用于耐腐蝕或耐熱工況下的耐腐蝕桿件復合材料及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案
一種耐腐蝕桿件復合材料，它主要由芯部的金屬桿件和其周圍沿桿件長度方向設 置的耐腐蝕耐熱合金層組成，兩者間冶金結合；芯部金屬桿件橫截面面積為3mnT3000mm2， 耐腐蝕耐熱合金層的厚度為lmnTlOmm。所述桿件為低碳鋼、低合金鋼中的任意一種。所述桿件的橫截面的幾何形狀為圓形或多邊形。所述耐腐蝕耐熱合金層為奧氏體不銹鋼，其成分按質量百分比計為C不超過 0. 12%、Mn 0. 39Γ10. 0%、Si 0. 2% 5. 0%、Cr 15. 0% 28. 0%、Ni 3. 0% 22. 0%、Ti 0 0. 9%、Nb 0 0. 15%、Mo 0 6. 0%、Cu 0 2. 5%、N 0 0. 3%、S 不超過 0. 035%、P 不超過 0. 035%,余量為 Fe。一種耐腐蝕桿件復合材料的制備方法有兩個，方法一包含如下步驟
(1)選用橫截面面積為3mnT3000mm2的桿件狀鋼材，桿件狀鋼材的長度根據需要任意 確定；并去除桿件狀鋼材表面的污物；
(2)將步驟(1)制備的桿件狀鋼材，垂直插入鋼水包下部的成型器中，并利用導向機構 和鋼水包下部的拉坯機構保證桿件狀鋼材在成型器的中心通過，并使其與成型器的間隙大 小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層的厚度均勻；
(3)用現(xiàn)有工藝制備藥芯焊絲或者實芯焊絲，藥芯焊絲或實芯焊絲熔敷金屬的成分與 耐腐蝕桿件復合材料耐腐蝕耐熱合金層的設計成分一致，焊絲直徑為0. 8mnT4. Omm ；(4)采用MAG焊或者CO2氣體保護焊工藝，用兩臺焊機，桿件狀鋼材接正極，焊絲接負 極，即采用直流正接，以提高焊絲的熔化速度。焊槍對稱分布于桿件狀鋼材的兩側，焊絲與桿件狀鋼材的夾角為1(Γ45°，兩把焊 槍沿同一方向、以0.廣0.5米/分鐘的線速度繞圓周擺動，擺動的角度范圍為0-180°。按 現(xiàn)有工藝熔化步驟(3)制備的藥芯焊絲或實芯焊絲，并通過控制焊絲與桿件狀鋼材的夾角 使桿件表面熔化的深度不超過0. 5mm。焊絲熔化在鋼水包內桿件狀鋼材的周圍形成一個液態(tài)耐腐蝕耐熱合金熔池，當熔 池的深度達到5mnT30mm時，以每分鐘10mnT500mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構將桿件狀鋼材 和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金垂直向下拉，下拉速度和焊絲熔化速度配合，以保持鋼水 包內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的液面高度。(5)由步驟(4)拉下的桿件狀鋼材和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金經過冷卻器時， 液態(tài)耐腐蝕耐熱合金被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器拉出后，冷卻到室溫，就獲得耐腐蝕 桿件復合材料成品。一種耐腐蝕桿件復合材料的制備方法有兩個，方法二的步驟如下
(1)選用橫截面面積為3mnT3000mm2的桿件狀鋼材，桿件狀鋼材的長度根據需要任意 確定；并去除桿件狀鋼材表面的污物；
(2)將步驟(1)制備的桿件狀鋼材，垂直插入鋼水包下部的成型器中，并利用導向機構 和鋼水包下部的拉坯機構保證桿件狀鋼材在成型器的中心通過，并使其與成型器的間隙大 小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層的厚度均勻；
(3)用現(xiàn)有工藝熔煉耐腐蝕耐熱合金，并使其過熱10(T30(TC，將熔煉好的液態(tài)耐腐 蝕耐熱合金倒入鋼水包內，鋼水包內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的高度為10mnT300mm ；鋼水包 內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的高度和拉坯速度配合，使桿件狀鋼材表面熔化層的深度不超過 0. 5mm ；
(4)鋼水包內的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金填充到成型器內桿件狀鋼材的周圍，然后以每分 鐘10mnT500mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構將桿件狀鋼材和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金 垂直向下拉；在向下拉的過程中，向鋼水包添加熔煉好的、過熱10(T30(TC的耐腐蝕耐熱合 金，并保持鋼水包內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的液面高度。(5)由步驟(4)拉下的桿件狀鋼材和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金經過冷卻器時， 液態(tài)耐腐蝕耐熱合金被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器拉出后，冷卻到室溫，就獲得雙金屬 耐腐蝕桿件復合材料成品。上述方法一所述導向機構的孔與桿件狀鋼材之間的間隙不超過0. 5mm,導向機構 孔的長度為50mnT200mm ；導向機構孔的下表面到鋼水包上表面的距離為5(T200mm。上述方法二所述導向機構的孔與桿件狀鋼材之間的間隙不超過0.5mm，導向 機構孔的長度為50mnT200mm ；導向機構孔的下表面到鋼水包中鋼水上表面的距離為 10(T300mm。所述成型器采用陶瓷材料制作，成型器中通過桿件狀鋼材的橫截面形狀與桿件 狀鋼材的橫截面形狀相配合，桿件狀鋼材通過成型器時，其周圍的間隙均勻，間隙大小為 ImnTlOmm ；成型器的高度為5mnTl00mm，安裝在鋼水包的底部，并保證成型器孔的軸線垂直 于地面。鋼水包采用現(xiàn)有耐火材料，按現(xiàn)有工藝制作。
所述步驟(5)中冷卻器采用紫銅制作，其內孔，即通過耐腐蝕桿件復合材料坯料 的孔與耐腐蝕桿件復合材料坯料之間的間隙不超過0. 5mm，冷卻器的高度為50mnT200mm， 冷卻器內設有內循環(huán)的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面形狀任意，橫截面面積為 70mnT800mm2，冷卻水的流量為每分鐘5公斤 20公斤。本發(fā)明實施具有如下明顯效果
(1)耐腐蝕桿件復合材料的芯部采用低碳鋼、低合金鋼之一，保證了耐腐蝕桿件復合材 料具有良好的韌性和塑性，可用于承受沖擊載荷的工況。(2)耐腐蝕桿件復合材料所用桿件狀鋼材表面耐腐蝕耐熱合金層的厚度可以在 Imm到IOmm之間靈活調整，以滿足耐腐蝕或耐熱工況不同使用壽命的要求，且桿件狀鋼材 與其周圍的耐腐蝕耐熱合金之間為冶金結合，結合強度高，不脫落，壽命長。(3)耐腐蝕桿件復合材料的耐腐蝕耐熱合金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。(4)耐腐蝕桿件復合材料生產工藝簡單，設備投資少，可連續(xù)生產，生產效率較高。


圖1為本發(fā)明的耐腐蝕桿件復合材料的剖面示意圖； 圖2為方法一耐腐蝕桿件復合材料生產裝置示意圖3為方法二耐腐蝕耐熱桿件復合材料生產裝置示意圖。其中，1金屬桿件，2導向機構，3鋼水包，4液態(tài)耐腐蝕耐熱合金，5成型器，6冷卻 器，7藥芯焊絲或實芯焊絲，8拉坯機構，9送進機構，10耐腐蝕耐熱合金層，11焊絲送進機 構。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明。圖1中，耐腐蝕桿件復合材料由芯部的金屬桿件1和其周圍的沿金屬桿件1長度 方向(縱向)分布的耐腐蝕耐熱合金10組成，兩者之間為冶金結合。金屬桿件1的材質為任 意金屬材料，優(yōu)選低碳鋼、低合金鋼之一，金屬桿件1的橫截面面積為3mnT3000mm2，橫截面 的幾何形狀為圓形或者多邊形，多邊形為三角形、四邊形、六邊形、八邊形之一，橫截面的幾 何形狀優(yōu)選圓形。金屬桿件1優(yōu)選橫截面與軸線垂直的等直桿。耐腐蝕耐熱合金層10的 厚度為lmnTlOmm。耐腐蝕桿件復合材料的長度根據需要可以任意確定，在整個桿件縱向長 度方向均覆蓋有耐腐蝕耐熱合金層10。耐腐蝕耐熱合金層10的成分根據使用工況確定，其 化學成分以質量百分比計為
C 不超過 0. 12%、Mn 0. 3% 10· 0%、Si 0. 2% 5. 0%、Cr 15. 0% 28. 0%、Ni 3. 0% 22. 0%、Ti 0 0. 9%、Nb 0 0. 15%、Mo 0 6. 0%、Cu 0 2. 5%、N 0 0. 3%、S 不超過 0. 035%、P 不超過 0. 035%, 余量為Fe。耐腐蝕耐熱合金層10除了以上要求的合金元素之外，允許含有一定量的作為雜 質存在的其他合金元素，其含量以不影響不銹鋼合金的性能為原則。上述耐腐蝕桿件復合材料的制備方法一(見圖2)，包括如下步驟
(1)選用橫截面面積為3mnT3000mm2的金屬桿件1，金屬桿件1的長度根據需要任意確 定。采用酸洗或機械方法去除金屬桿件1表面的銹和油等污物。
酸洗采用現(xiàn)有的鹽酸或硫酸酸洗工藝，機械方法采用現(xiàn)有的鋼絲刷除銹工藝。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證金屬桿件1 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。(3)用現(xiàn)有工藝制備藥芯焊絲或者實芯焊絲7，藥芯焊絲或實芯焊絲7熔敷金 屬的成分與耐腐蝕桿件復合材料耐腐蝕耐熱合金層10的設計成分一致，焊絲直徑為 0. 8mm^4. Omm0(4)采用MAG焊或者CO2氣體保護焊工藝，用兩臺焊機，桿件狀鋼材接正極，焊絲接 負極。即采用直流正接，以提高焊絲的熔化速度。焊槍對稱分布于桿件狀鋼材的兩側。焊絲與桿件狀鋼材的夾角為10°、5°，由 焊絲送進機構11送入，兩把焊槍沿同一方向、以0. Γ0. 5米/分鐘的線速度繞圓周擺動，擺 動的角度范圍為0° 180°。按現(xiàn)有工藝熔化步驟(3)制備的藥芯焊絲或實芯焊絲7，并通 過控制焊絲與桿件狀鋼材的夾角使桿件表面熔化的深度不超過0. 5mm。焊絲熔化在鋼水包3內桿件狀鋼材的周圍形成一個液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4熔池， 當熔池的深度達到5mnT30mm時，以每分鐘10mnT500mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構8將桿件 狀鋼材和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉，下拉速度和焊絲熔化速度配合，以 保持鋼水包3內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4的液面高度。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得耐腐蝕桿件復合材料成品。當前面一根金屬桿件1的尾部在導向機構2內時，加入第二根金屬桿件1，使前一 根的尾部和后一根的頭部接觸，由送進機構9送進第二根，實現(xiàn)連續(xù)生產。本發(fā)明的雙金屬耐腐蝕桿件復合材料的制備方法二 (見圖3)，包括如下步驟 (1)選用橫截面面積為3mnT3000mm2的金屬桿件1，金屬桿件1的長度根據需要任意確
定。采用酸洗或機械方法去除金屬桿件1表面的銹和油等污物。酸洗采用現(xiàn)有的鹽酸或硫酸酸洗工藝，機械方法采用現(xiàn)有的鋼絲刷除銹工藝。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證金屬桿件1 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。(3)用現(xiàn)有工藝熔煉不銹鋼合金，并使其過熱10(T30(TC，將熔煉好的液態(tài)耐腐蝕 耐熱合金4倒入鋼水包3內，鋼水包3內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4的高度為10mnT300mm，該高 度越大，金屬桿件1受熱時間越長，其表層熔化量越多。鋼水包3內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4 的高度和拉坯速度配合，使金屬桿件1表面熔化層的深度不超過0. 5mm。(4)鋼水包3內的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4填充到成型器5內桿件狀鋼材1的周圍， 然后以每分鐘10mnT500mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構8將金屬桿件1和其周圍的液態(tài)不銹 鋼合金4垂直向下拉。在向下拉的過程中，向鋼水包3添加熔煉好、過熱10(T30(TC的液態(tài) 耐腐蝕耐熱合金4，并保持鋼水包2內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4的液面高度。
(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得雙金屬耐腐蝕桿件復合材料成品。當前面一根金屬桿件1的尾部在導向機構2內時，加入第二根金屬桿件1，使前一 根的尾部和后一根的頭部接觸，由送進機構9送進第二根，實現(xiàn)連續(xù)生產。上述的兩種耐腐蝕桿件復合材料的制備方法中，所用金屬桿件1的材質為任意金 屬材料，優(yōu)選低碳鋼、低合金鋼之一，桿件狀鋼材的橫截面積為3mnT3000mm2，橫截面的幾何 形狀為圓形或多邊形，多邊形可為三角形、四邊形、六邊形或八邊形，橫截面的幾何形狀優(yōu) 選圓形。桿件狀鋼材的長度根據需要確定，可以是任意長度。上述方法一中所用的鋼水包3為現(xiàn)有的能容納廣10公斤鋼水的鋼水包，由現(xiàn)有的 耐火材料和工藝制成。上述方法二中所用的鋼水包3為現(xiàn)有的能容納3(Γ100公斤鋼水的鋼水包，由現(xiàn)有 的耐火材料和工藝制成。上述兩個耐腐蝕桿件復合材料的制備方法中，所用的導向機構2中通過金屬桿件 1的孔與金屬桿件1的橫截面形狀配合，導向機構2的孔與金屬桿件1之間的間隙不超過 0. 5mm，導向機構2孔的長度為50mnT200mm。方法一中導向機構2孔的下表面到鋼水包3上 表面的距離為5(T200mm。方法二中導向機構2孔的下表面到鋼水包3中鋼水上表面的距離 為 100 300mm。上述兩個耐腐蝕桿件復合材料的制備方法中，成型器5采用陶瓷材料制作，陶瓷 材料優(yōu)選氧化鋁陶瓷或氧化鋯陶瓷，成型器5中通過金屬桿件1的橫截面形狀與桿件狀鋼 材的橫截面形狀是相似圖形，金屬桿件1通過成型器5時，其周圍的間隙均勻，間隙大小為 lmnTlOmm。成型器5的高度為5mnTl00mm。采用現(xiàn)有方法安裝到鋼水包3的底部，并保證成 型器5孔的軸線垂直于地面。上述兩個耐腐蝕桿件復合材料的制備方法中，冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即 通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔與耐腐蝕桿件復合材料坯料之間的間隙不超過0. 5mm, 冷卻器6的高度為50mnT200mm，冷卻器6內設有內循環(huán)的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫 截面形狀任意，橫截面面積為70mnT800mm2，冷卻水的流量為每分鐘5公斤 20公斤。實施例1
制備耐腐蝕桿件復合材料，芯部金屬桿件1為低合金鋼Q345，橫截面的幾何形狀為直 徑18mm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為4mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金成分設計 為(質量 ％):0. 05CU8. OCr,9. 5Ni、l. 6Mn、0. 4Si、0. 6Nb、S 不超過 0. 02,P 不超過 0. 03，余為Fe。(1)選用橫截面直徑為18mm(面積為254. 34mm2)的桿件狀Q345鋼材，長度為1. 2m。 采用現(xiàn)有的鹽酸酸洗工藝去除桿件狀鋼材表面的銹和油等污物，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證桿件狀鋼材 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納10公斤鋼水的鋼水包。
導向機構2孔的直徑為18. 5mm,長度為180mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3 上表面的距離為200mm。成型器5采用氧化鋁陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的桿件狀鋼材1的 孔，其直徑為22mm，成型器5的高度為50mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有工藝制備藥芯焊絲，藥芯焊絲熔敷金屬的成分(質量％)為0. 05C、 18. OCr,9. 5Ni、l. 6Mn、0. 4Si、0. 6Nb、S 不超過 0. 02,P 不超過 0. 03，余為 Fe。藥芯焊絲的直 徑為4. 0mm。(4)用兩臺焊機，金屬桿件1接正極，焊絲接負極，采用CO2氣體保護焊工藝，焊接 電流為520A，電弧電壓為36V。兩把焊槍對稱分布于金屬桿件1的兩側，由焊絲送進機構11送絲。藥芯焊絲與金 屬桿件1的夾角為15°，兩把焊槍沿同一方向、以0.4米/分鐘的線速度繞圓周擺動，擺動 的角度范圍為0-180°。藥芯焊絲熔化在鋼水包內金屬桿件1的周圍形成一個液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4，當 熔池的深度達到20mm時，以每分鐘50mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構8將金屬桿件1和其周 圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉，下拉速度和焊絲熔化速度配合，以保持鋼水包內 液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4的液面高度。下拉速度、焊絲與金屬桿件1的夾角、焊接工藝參數(shù)配 合控制金屬桿件1表面熔化的深度不超過0. 5mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金層4經過冷卻 器6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金層4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫， 就獲得耐腐蝕桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔與耐腐蝕 桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 2mm，冷卻器6的高度為100mm，冷卻器6內設有內循環(huán) 的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸線是一個直徑為46mm、 與冷卻器6上通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔同心、高度方向位于冷卻器中部，冷卻水 的流量為每分鐘10公斤。按上述方法生產的耐腐蝕桿件復合材料，芯部Q345桿件材料的直徑為18mm，耐腐 蝕耐熱合金層10的厚度為4mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例2
制備耐腐蝕桿件復合材料，芯部金屬桿件1為Q235低碳鋼，橫截面的幾何形狀為直徑 6. 5mm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為2mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金成分設計 為(質量 ％):0. 04CU9. OCr,9. 2Ni、3. OMn,0. 35Si、3. 0Mo、0. 25N、0. 05Nb、S 不超過 0. 02、P 不 超過0. 02，余為Fe。(1)選用橫截面直徑為6. 5mm (面積為33. 17mm2)的桿件狀Q235低碳鋼盤條，長度 為0. Sm。采用現(xiàn)有的鋼絲刷除銹工藝除去Q235表面的銹，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證桿件狀鋼材 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納5公斤鋼水的鋼水包。
導向機構2孔的直徑為7. 2mm,長度為100mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3 上表面的距離為150mm。成型器5采用氧化鋯陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的金屬桿件1的孔， 其直徑為10. 5mm，成型器5的高度為20mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有工藝制備藥芯焊絲或實芯焊絲7，藥芯焊絲或實芯焊絲7熔敷金屬的成 分(質量 ％)為0. 04CU9. OCr,9. 2Ni、3. OMn,0. 35Si、3. 0Mo、0. 25N、0. 05Nb、S 不超過 0. 02、 P不超過0.02，余為Fe。藥芯焊絲的直徑為2. 8mm。(4)用兩臺焊機，金屬桿件1接正極，焊絲接負極，采用MAG焊工藝，保護氣體為混 合氣體，體積百分數(shù)為95%Ar+5%C02，焊接電流為360A，電弧電壓為30V。兩把焊槍對稱分布于金屬桿件1的兩側，由焊絲送進機構11送絲。藥芯焊絲或實 芯焊絲7與金屬桿件1的夾角為10°，兩把焊槍沿同一方向、以0. 5米/分鐘的線速度繞圓 周擺動，擺動的角度范圍為0-180°。焊絲熔化在鋼水包3內金屬桿件1的周圍形成一個液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4熔池， 當熔池的深度達到25mm時，以每分鐘IOOmm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構8將金屬桿件1和 其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉，下拉速度和焊絲熔化速度配合，以保持鋼水 包內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4的液面高度。下拉速度、藥芯焊絲或實芯焊絲7與金屬桿件1 的夾角、焊接工藝參數(shù)配合控制金屬桿件1表面熔化的深度不超過0. 3mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得耐腐蝕桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔與耐腐蝕 桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 1mm，冷卻器6的高度為150mm，冷卻器6內設有內循環(huán) 的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸線是一個直徑為46mm、 與冷卻器6上通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔同心、高度方向位于冷卻器中部，冷卻水 的流量為每分鐘10公斤。按上述方法生產的耐腐蝕桿件復合材料，芯部Q235桿件材料的直徑為6. 5mm,耐 腐蝕耐熱合金層10的厚度為2mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例3
制備耐腐蝕桿件復合材料，芯部金屬桿件1為Q215低碳鋼，橫截面幾何形狀為直徑 8. Omm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為3mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金成分設計 為(質量 ％) 0. 05C、25. OCr,20. ONiU. 2Mn、0. 3Si、S 不超過 0. 02、P 不超過 0. 025，余為 Fe。(1)選用橫截面直徑為8. Omm (面積為50. 24mm2)的桿件狀Q215低碳鋼盤條，長度 為1. Om0采用現(xiàn)有的鹽酸酸洗工藝去除桿件狀鋼材表面的銹和油等污物，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證金屬桿件1 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納3公斤鋼水的鋼水包。導向機構2孔的直徑為8. 5mm,長度為200mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3中鋼水上表面的距離為50mm。成型器5采用氧化鋯陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的金屬桿件1的孔， 其直徑為14. 0mm，成型器5的高度為80mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有工藝制備實芯焊絲，實芯焊絲熔敷金屬的成分(質量％)為0. 05C、 25. OCr,20. ONiU. 2Mn、0. 3Si、S不超過0. 02,P不超過0. 025，余為Fe。實芯焊絲的直徑為 1. 6mm。(4)用兩臺焊機，金屬桿件1接正極，焊絲接負極，采用MAG焊工藝，保護氣體為混 合氣體，體積百分數(shù)為95%Ar+5%C02，焊接電流為380A，電弧電壓為30V。兩把焊槍對稱分布于金屬桿件1的兩側，實芯焊絲與金屬桿件1的夾角為30°，由 焊絲送進機構11送絲。兩把焊槍沿同一方向、以0. 25米/分鐘的線速度繞圓周擺動，擺動 的角度范圍為0-180°。焊絲熔化在鋼水包3內金屬桿件1的周圍形成一個液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4熔池， 當熔池的深度達到8mm時，以每分鐘30mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構8將金屬桿件1和其 周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉，下拉速度和焊絲熔化速度配合，以保持鋼水包 內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4的液面高度。下拉速度、焊絲與金屬桿件1的夾角、焊接工藝參數(shù) 配合控制金屬桿件1表面熔化的深度不超過0. 3mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得耐腐蝕桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔與耐腐蝕 桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 2mm，冷卻器6的高度為80mm，冷卻器6內設有內循環(huán)的 孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸線是一個直徑為46mm、與 冷卻器6上通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔同心、高度方向位于冷卻器6中部，冷卻水的 流量為每分鐘5公斤。按上述方法生產的耐腐蝕桿件復合材料，芯部Q215桿件材料的直徑為8. Omm,耐 腐蝕耐熱合金層10的厚度為3mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例4
制備耐腐蝕桿件復合材料，芯部金屬桿件1為45號鋼，橫截面的幾何形狀為直徑 10. Omm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為6mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金成分設計 為(質量 ％):0. 08CU8. OCr,8. 2Ni、l. 3Mn、0. 2Si、0. 45Ti、S 不超過 0. 03,P 不超過 0. 035，余
為Fe。(1)選用橫截面直徑為10. Omm (面積為78. 5mm2)的桿件狀45號鋼盤條，長度為 1. 5m。采用現(xiàn)有的硫酸酸洗工藝去除桿件狀鋼材表面的銹和油等污物，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證金屬桿件1 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納8公斤鋼水的鋼水包。導向機構2孔的直徑為10. 3mm,長度為50mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3上表面的距離為150mm。成型器5采用氧化鋁陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的金屬桿件1的孔， 其直徑為22. 0mm，成型器5的高度為50mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有工藝制備藥芯焊絲，藥芯焊絲熔敷金屬的成分(質量％)為0. 08C、 18. OCr,8. 2Ni、l. 3Mn、0. 2Si、0. 45Ti、S 不超過 0. 03,P 不超過 0. 035，余為 Fe。藥芯焊絲的 直徑為4. 0mm。(4)用兩臺焊機，金屬桿件1接正極，焊絲接負極，采用CO2氣體保護焊接工藝，焊 接電流為580A，電弧電壓為40V。兩把焊槍對稱分布于金屬桿件1的兩側，焊絲與金屬桿件1的夾角為45°，由焊絲 送進機構11送絲。兩把焊槍沿同一方向、以0. 2米/分鐘的線速度繞圓周擺動，擺動的角 度范圍為0-180°。焊絲熔化在鋼水包內金屬桿件1的周圍形成一個液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4熔池，當 熔池的深度達到18mm時，以每分鐘40mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構8將金屬桿件1和其周 圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉，下拉速度和焊絲熔化速度配合，以保持鋼水包內 液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的液面高度。下拉速度、焊絲與金屬桿件1的夾角、焊接工藝參數(shù)配合 控制金屬桿件1表面熔化的深度不超過0. 5mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得耐腐蝕桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔與耐腐蝕 桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 2mm，冷卻器6的高度為160mm，冷卻器6內設有內循環(huán) 的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸線是一個直徑為46mm、 與冷卻器6上通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔同心、高度方向位于冷卻器6中部，冷卻水 的流量為每分鐘20公斤。按上述方法生產的耐腐蝕桿件復合材料，芯部45鋼桿件材料的直徑為10. Omm,耐 腐蝕耐熱合金層10的厚度為6mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例5:
制備耐磨桿件復合材料，芯部金屬桿件1為50號圓鋼，橫截面的幾何形狀為直徑 45. Omm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為10mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金成分設 計為(質量 ％) 0. 05CU8. 5Cr、9. 5Ni、l. 5Mn、0. 5Si、2. 5Mo、S 不超過 0. 02、P 不超過 0. 025，
余為Fe。(1)選用橫截面直徑為10. Omm (面積為78. 5mm2)的桿件狀45號鋼盤條，長度為 1. 5m。采用現(xiàn)有的硫酸酸洗工藝去除桿件狀鋼材表面的銹和油等污物，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證金屬桿件1 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納5公斤鋼水的鋼水包。導向機構2孔的直徑為10. 3mm，長度為50mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3上表面的距離為200mm。成型器5采用氧化鋁陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的金屬桿件1的孔， 其直徑為22. 0mm，成型器5的高度為50mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有工藝制備藥芯焊絲，藥芯焊絲熔敷金屬的成分(質量％)為0. 05C、 18. 5Cr、9. 5Ni、l. 5Mn、0. 5Si、2. 5Mo、S 不超過 0.02、P 不超過 0. 025，余為 Fe。藥芯焊絲的 直徑為2. 8mm。(4)用兩臺焊機，金屬桿件1接正極，焊絲接負極，采用CO2氣體保護焊工藝，焊接 電流為400A，電弧電壓為35V。兩把焊槍對稱分布于金屬桿件1的兩側，焊絲與金屬桿件1的夾角為10°，由焊絲 送進機構11送絲。兩把焊槍沿同一方向、以0. 2米/分鐘的線速度繞圓周擺動，擺動的角 度范圍為0-180°。焊絲熔化在鋼水包3內金屬桿件1的周圍形成一個液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4熔池， 當熔池的深度達到6mm時，以每分鐘IOmm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構8將金屬桿件1和其 周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉，下拉速度和焊絲熔化速度配合，以保持鋼水包 內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4的液面高度。下拉速度、焊絲7與金屬桿件1的夾角、焊接工藝參 數(shù)配合控制金屬桿件1表面熔化的深度不超過0. 2mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得耐腐蝕桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔與耐腐蝕 桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 2mm，冷卻器6的高度為160mm，冷卻器6內設有內循環(huán) 的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸線是一個直徑為46mm、 與冷卻器6上通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔同心、高度方向位于冷卻器中部，冷卻水 的流量為每分鐘20公斤。按上述方法生產的耐腐蝕桿件復合材料，芯部45鋼桿件材料的直徑為10. Omm,耐 腐蝕耐熱合金層10的厚度為6mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例6:
制備雙金屬耐腐蝕桿件復合材料，芯部金屬桿件1為低合金鋼Q345，橫截面的幾何形 狀為直徑18mm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為4mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金 成分設計為(質量 ％) 0. 05CU8. OCr,9. 5Ni、l. 6Mn、0. 4Si、0. 6Nb、S 不超過 0. 02、P 不超過 0. 03，余為 Fe。(1)選用橫截面直徑為18mm(面積為254. 34mm2)的桿件狀Q345鋼材，長度為1. 2m。 采用現(xiàn)有的鹽酸酸洗工藝去除桿件狀鋼材表面的銹和油等污物，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證桿件狀鋼材 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納50公斤鋼水的鋼水包。導向機構2孔的直徑為18. 5mm，長度為180mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3中鋼水上表面的距離為200mm。成型器5采用氧化鋁陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的桿件狀鋼材1的 孔，其直徑為22mm，成型器5的高度為50mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有的中頻感應電爐和現(xiàn)有的熔煉工藝，熔煉不銹鋼合金，并調整其成分 (質量 ％)為0. 05CU8. OCr,9. 5Ni、l. 6Mn、0. 4Si、0. 6Nb、S 不超過 0. 02,P 不超過 0. 03，余為 Fe。加熱不銹鋼合金至過熱200°C，并保持這個過熱溫度，獲得液態(tài)不銹鋼合金4。(4)將步驟(3)得到的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4倒入鋼水包3內，鋼水包3內的液態(tài) 耐腐蝕耐熱合金4填充到成型器5內金屬桿件1的周圍，然后以每分鐘IOOmm的速度，由現(xiàn) 有的拉坯機構8將金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉。在向下拉的 過程中，向鋼水包3添加步驟(3)的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4，并保持鋼水包3內液態(tài)耐腐蝕 耐熱合金4的液面高度為100mm。使金屬桿件1表面熔化層的深度不超過0. 2mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得雙金屬耐腐蝕桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料的 孔與雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 2mm，冷卻器6的高度為100mm， 冷卻器6內設有內循環(huán)的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸 線是一個直徑為46mm、與冷卻器6上通過雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料的孔同心、 高度方向位于冷卻器中部，冷卻水的流量為每分鐘10公斤。按上述方法生產的雙金屬耐腐蝕桿耐熱件復合材料，芯部Q345桿件材料的直徑 為18mm，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為4mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例7:
制備雙金屬耐腐蝕桿件復合材料，芯部金屬桿件1為Q235，橫截面的幾何形狀為直徑 6. 5mm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為2mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金成分設計 為(質量 ％):0. 04CU9. OCr,9. 2Ni、3. OMn,0. 35Si、3. 0Mo、0. 25N、0. 05Nb、S 不超過 0. 02、P 不 超過0. 02，余為Fe。(1)選用橫截面直徑為6. 5mm (面積為33. 17mm2)的桿件狀Q235低碳鋼盤條，長度 為0. Sm。采用現(xiàn)有的鋼絲刷除銹工藝除去Q235表面的銹，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證桿件狀鋼材 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納100公斤鋼水的鋼水包。導向機構2孔的直徑為7. 2mm，長度為100mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3 中鋼水上表面的距離為100mm。成型器5采用氧化鋯陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的金屬桿件1的孔， 其直徑為10. 5mm，成型器5的高度為20mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有的中頻感應電爐和現(xiàn)有的熔煉工藝，熔煉耐腐蝕不銹鋼合金，并調整其 合金成分(質量 ％)為0. 04CU9. OCr,9. 2Ni、3. OMn,0. 35Si、3. 0Mo、0. 25N、0. 05Nb、S 不超過0. 02、P不超過0. 02，余為Fe。加熱到耐腐蝕耐熱合金過熱250°C，并保持這個過熱溫度，獲 得液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4。(4)將步驟(3)得到的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4倒入鋼水包3內，鋼水包3內的液態(tài) 耐腐蝕耐熱合金4填充到成型器5內金屬桿件1的周圍，然后以每分鐘500mm的速度，由現(xiàn) 有的拉坯機構8將金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉。在向下拉的 過程中，向鋼水包3添加步驟(3)的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4，并保持鋼水包3內液態(tài)金屬的 液面高度為300mm。使金屬桿件1表面熔化層的深度不超過0. 2mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料的 孔與雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 1mm，冷卻器6的高度為150mm， 冷卻器內設有內循環(huán)的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸 線是一個直徑為46mm、與冷卻器6上通過雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料的孔同心、 高度方向位于冷卻器中部，冷卻水的流量為每分鐘10公斤。按上述方法生產的雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料，芯部Q235桿件材料的直徑 為6. 5mm，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為2mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例8:
制備雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料，芯部金屬桿件1為Q215低碳鋼，橫截面幾何形 狀為直徑8. Omm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為3mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金 成分設計為(質量 %)0. 05C、25. OCr,20. ONiU. 2Mn、0. 3Si、S 不超過 0. 02,P 不超過 0. 025，
余為Fe。(1)選用橫截面直徑為8. Omm (面積為50. 24mm2)的桿件狀Q215低碳鋼盤條，長度 為1. Om0采用現(xiàn)有的鹽酸酸洗工藝去除桿件狀鋼材表面的銹和油等污物，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證金屬桿件1 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納80公斤鋼水的鋼水包。導向機構2孔的直徑為8. 5mm，長度為200mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3 中鋼水上表面的距離為300mm。成型器5采用氧化鋯陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的金屬桿件1的孔， 其直徑為14. 0mm，成型器5的高度為80mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有的中頻感應電爐和現(xiàn)有的熔煉工藝，熔煉耐腐蝕耐熱合金，并調整其合 金的成分(質量 ％)為0. 05C、25. OCr,20. ONiU. 2Mn、0. 3Si、S 不超過 0. 02、P 不超過 0. 025， 余為Fe。加熱到耐腐蝕不銹鋼合金過熱100°C，并保持這個過熱溫度，獲得液態(tài)耐腐蝕耐熱 合金4。(4)將步驟(3)得到的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4倒入鋼水包3內，鋼水包3內的液態(tài) 不耐腐蝕耐熱合金4填充到成型器5內金屬桿件1的周圍，然后以每分鐘IOmm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構8將金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉。在向下拉 的過程中，向鋼水包3添加步驟(3)的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4，并保持鋼水包3內液態(tài)耐腐 蝕耐熱合金4的液面高度為10mm。使金屬桿件1表面熔化層的深度不超過0. 3mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得雙金屬耐腐蝕桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料的 孔與雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 2mm，冷卻器6的高度為80mm，冷 卻器6內設有內循環(huán)的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸線 是一個直徑為46mm、與冷卻器6上通過雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料的孔同心、高 度方向位于冷卻器6中部，冷卻水的流量為每分鐘5公斤。按上述方法生產的雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料，芯部Q215桿件材料的直徑 為8. 0mm，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為3mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例9:
制備雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料，芯部金屬桿件1為45號鋼，橫截面的幾何形狀 為直徑10. Omm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為6mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金 成分設計為(質量 ％) 0. 08CU8. OCr,8. 2Ni、l. 3Mn、0. 2Si、0. 45Ti、S 不超過 0. 03、P 不超過
0.035，余為 Fe。(1)選用橫截面直徑為10. Omm (面積為78. 5mm2)的桿件狀45號鋼盤條，長度為
1.5m。采用現(xiàn)有的硫酸酸洗工藝去除桿件狀鋼材表面的銹和油等污物，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證金屬桿件1 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納50公斤鋼水的鋼水包。導向機構2孔的直徑為10. 3mm，長度為50mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3 中鋼水上表面的距離為200mm。成型器5采用氧化鋁陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的金屬桿件1的孔， 其直徑為22. 0mm，成型器5的高度為50mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有的中頻感應電爐和現(xiàn)有的熔煉工藝，熔煉不銹鋼合金，并調整其成分 (質量 ％)為0. 08CU8. OCr,8. 2Ni、l. 3Mn、0. 2Si、0. 45Ti、S 不超過 0. 03,P 不超過 0. 035，余 為Fe。加熱到耐腐蝕耐熱合金過熱150°C，并保持這個過熱溫度，獲得液態(tài)耐腐蝕耐熱合金 4。(4)將步驟(3)得到的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4倒入鋼水包3內，鋼水包3內的液態(tài) 耐腐蝕耐熱合金4填充到成型器5內金屬桿件1的周圍，然后以每分鐘200mm的速度，由現(xiàn) 有的拉坯機構8將金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉。在向下拉的 過程中，向鋼水包3添加步驟(3)的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4，并保持鋼水包3內液態(tài)金屬的 液面高度為150mm。使金屬桿件1表面熔化層的深度不超過0. 2mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得雙金屬耐腐蝕桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過雙金屬耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔與 雙金屬耐腐蝕桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 2mm，冷卻器6的高度為160mm，冷卻器6 內設有內循環(huán)的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸線是一 個直徑為46mm、與冷卻器6上通過雙金屬耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔同心、高度方向位 于冷卻器6中部，冷卻水的流量為每分鐘20公斤。按上述方法生產的雙金屬耐腐蝕桿件復合材料，芯部45鋼桿件材料的直徑為 10. 0mm，耐磨層的厚度為6mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。實施例10
制備雙金屬耐磨桿件復合材料，芯部金屬桿件1為50號圓鋼，橫截面的幾何形狀為直 徑45. Omm的圓形，耐腐蝕耐熱合金層10的厚度為10mm，耐腐蝕耐熱合金層10的合金成分 設計為(質量 ％):0. 05CU8. 5Cr、9. 5Ni、l. 5Mn、0. 5Si、2. 5Mo、S 不超過 0. 02、P 不超過 0. 025，
余為Fe。(1)選用橫截面直徑為10. Omm (面積為78. 5mm2)的桿件狀45號鋼盤條，長度為 1. 5m。采用現(xiàn)有的硫酸酸洗工藝去除桿件狀鋼材表面的銹和油等污物，獲得金屬桿件1。(2)將步驟(1)制備的金屬桿件1，通過導向機構2，采用現(xiàn)有的送進機構9垂直插 入鋼水包3下部的成型器5中。導向機構2和鋼水包3下部的拉坯機構8保證金屬桿件1 在成型器5的中心通過，并使其與成型器5的間隙大小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層10 的厚度均勻。鋼水包3為現(xiàn)有的能容納50公斤鋼水的鋼水包。導向機構2孔的直徑為10. 3mm，長度為50mm，導向機構2孔的下表面到鋼水包3 中鋼水上表面的距離為200mm。成型器5采用氧化鋁陶瓷材料制作，成型器5中通過步驟(1)的金屬桿件1的孔， 其直徑為22. 0mm，成型器5的高度為50mm，且成型器5孔的軸線垂直于地面。(3)用現(xiàn)有的中頻感應電爐和現(xiàn)有的熔煉工藝，熔煉耐腐蝕不銹鋼合金，并調整其 合金的成分(質量 ％)為0. 05CU8. 5Cr、9. 5Ni、l. 5Mn、0. 5Si、2. 5Mo、S 不超過 0. 02、P 不超 過0. 025，余為Fe。加熱到耐腐蝕耐熱合金過熱150°C，并保持這個過熱溫度，獲得液態(tài)耐腐 蝕耐熱合金4。(4)將步驟(3)得到的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4倒入鋼水包3內，鋼水包3內的液態(tài) 耐腐蝕耐熱合金4填充到成型器5內金屬桿件1的周圍，然后以每分鐘200mm的速度，由現(xiàn) 有的拉坯機構8將金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4垂直向下拉。在向下拉的 過程中，向鋼水包3添加步驟(3)的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4，并保持鋼水包3內液態(tài)金屬的 液面高度為150mm。使金屬桿件1表面熔化層的深度不超過0. 2mm。(5)由步驟(4)拉下的金屬桿件1和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4經過冷卻器 6時，液態(tài)耐腐蝕耐熱合金4被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器6拉出后，冷卻到室溫，就獲 得雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料成品。冷卻器6采用紫銅制作，其內孔，即通過雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料的 孔與雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料之間的間隙為0. 2mm，冷卻器6的高度為160mm，冷卻器6內設有內循環(huán)的孔道，用于通自來水冷卻，孔道橫截面為直徑20mm圓形，孔道的軸 線是一個直徑為46mm、與冷卻器6上通過雙金屬耐腐蝕耐熱桿件復合材料坯料的孔同心、 高度方向位于冷卻器中部，冷卻水的流量為每分鐘20公斤。 按上述方法生產的雙金屬耐腐蝕桿件復合材料，芯部45鋼桿件材料的直徑為 10. 0mm，耐腐蝕不銹鋼合金層的厚度為6mm，兩者之間為冶金結合，表面成形美觀。
權利要求
一種耐腐蝕桿件復合材料，其特征是，它主要由芯部的金屬桿件和其周圍沿桿件長度方向設置的耐腐蝕耐熱合金層組成，兩者間冶金結合；芯部金屬桿件橫截面面積為3mm2~3000mm2，合金層的厚度為1mm~10mm。
2.如權利要求1所述的耐腐蝕桿件復合材料，其特征是，所述桿件為低碳鋼、低合金鋼 中的任意一種，其橫截面的幾何形狀為圓形或多邊形。
3.如權利要求1所述的耐腐蝕桿件復合材料，其特征是，所述耐腐蝕耐熱合金層為奧 氏體不銹鋼，其成分按質量百分比計為:C不超過0. 12%,Mn 0. 3% 10. 0%、Si 0. 2% 5. 0%、Cr 15. 0% 28. 0%、Ni 3. 0% 22. 0%、Ti 0 0· 9%、Nb 0 0· 15%、Mo 0 6· 0%、Cu 0 2· 5%、N 0 0· 3%、 S不超過0. 035%、P不超過0. 035%，余量為Fe。
4.一種權利要求1所述的耐腐蝕桿件復合材料的制備方法，其特征是，它的步驟如下(1)選用橫截面面積為3mnT3000mm2的桿件狀鋼材，桿件狀鋼材的長度根據需要任意 確定；并去除桿件狀鋼材表面的污物；(2)將步驟(1)制備的桿件狀鋼材，垂直插入鋼水包下部的成型器中，并利用導向機構 和鋼水包下部的拉坯機構保證桿件狀鋼材在成型器的中心通過，并使其與成型器的間隙大 小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層的厚度均勻；(3)用現(xiàn)有工藝制備藥芯焊絲或者實芯焊絲，藥芯焊絲或實芯焊絲熔敷金屬的成分與 耐腐蝕桿件復合材料耐腐蝕耐熱合金層的設計成分一致，焊絲直徑為0. 8mnT4. Omm ；(4)采用MAG焊或者CO2氣體保護焊工藝，用兩臺焊機，桿件狀鋼材接正極，焊絲接負 極，即采用直流正接，以提高焊絲的熔化速度；焊槍對稱分布于桿件狀鋼材的兩側，焊絲與桿件狀鋼材的夾角為10、5°，兩把焊槍沿 同一方向、以0. Γ0. 5米/分鐘的線速度繞圓周擺動，擺動的角度范圍為0-180° ；按現(xiàn)有 工藝熔化步驟(3)制備的藥芯焊絲或實芯焊絲，并通過控制焊絲與桿件狀鋼材的夾角使桿 件表面熔化的深度不超過0. 5mm ；焊絲熔化在鋼水包內桿件狀鋼材的周圍形成一個液態(tài)耐腐蝕耐熱合金熔池，當熔池的 深度達到5mnT30mm時，以每分鐘10mnT500mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構將桿件狀鋼材和其 周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金垂直向下拉，下拉速度和焊絲熔化速度配合，以保持鋼水包內 液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的液面高度；(5)由步驟(4)拉下的桿件狀鋼材和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金經過冷卻器時，液態(tài) 耐腐蝕耐熱合金被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器拉出后，冷卻到室溫，就獲得耐腐蝕桿件 復合材料成品。
5.一種權利要求1所述的耐腐蝕桿件復合材料的制備方法，其特征是，它的步驟如下(1)選用橫截面面積為3mnT3000mm2的桿件狀鋼材，桿件狀鋼材的長度根據需要任意 確定；并去除桿件狀鋼材表面的污物；(2)將步驟(1)制備的桿件狀鋼材，垂直插入鋼水包下部的成型器中，并利用導向機構 和鋼水包下部的拉坯機構保證桿件狀鋼材在成型器的中心通過，并使其與成型器的間隙大 小一致，以保證耐腐蝕耐熱合金層的厚度均勻；(3)用現(xiàn)有工藝熔煉耐腐蝕耐熱合金，并使其過熱10(T30(TC，將熔煉好的液態(tài)耐腐 蝕耐熱合金倒入鋼水包內，鋼水包內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的高度為10mnT300mm ；鋼水包 內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的高度和拉坯速度配合，使桿件狀鋼材表面熔化層的深度不超過2，0. 5mm ；(4)鋼水包內的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金填充到成型器內桿件狀鋼材的周圍，然后以每分 鐘10mnT500mm的速度，由現(xiàn)有的拉坯機構將桿件狀鋼材和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金 垂直向下拉；在向下拉的過程中，向鋼水包添加熔煉好的、過熱10(T30(TC的耐腐蝕耐熱合 金，并保持鋼水包內液態(tài)耐腐蝕耐熱合金的液面高度；(5)由步驟(4)拉下的桿件狀鋼材和其周圍的液態(tài)耐腐蝕耐熱合金經過冷卻器時，液態(tài) 耐腐蝕耐熱合金被強制冷卻而凝固結晶，從冷卻器拉出后，冷卻到室溫，就獲得雙金屬耐腐 蝕桿件復合材料成品。
6.如權利要求4所述的耐腐蝕桿件復合材料的制備方法，其特征是，所述導向機構的 孔與桿件狀鋼材之間的間隙不超過0. 5mm，導向機構孔的長度為50mnT200mm ；導向機構孔 的下表面到鋼水包上表面的距離為10(T300mm。
7.如權利要求5所述的耐腐蝕桿件復合材料的制備方法，其特征是，所述導向機構的 孔與桿件狀鋼材之間的間隙不超過0. 5mm，導向機構孔的長度為50mnT200mm ；導向機構孔 的下表面到鋼水包上表面的距離為5(T200mm。
8.如權利要求4或5所述的耐腐蝕桿件復合材料的制備方法，其特征是，所述成型器采 用陶瓷材料制作，成型器中通過桿件狀鋼材的橫截面形狀與桿件狀鋼材的橫截面形狀相配 合，桿件狀鋼材通過成型器時，其周圍的間隙均勻，間隙大小為ImnTlOmm ；成型器的高度為 5mnTl00mm，安裝在鋼水包的底部，并保證成型器孔的軸線垂直于地面。
9.如權利要求4或5所述的耐腐蝕桿件復合材料的制備方法，其特征是，所述冷卻器 采用紫銅制作，其內孔，即通過耐腐蝕桿件復合材料坯料的孔與耐腐蝕桿件復合材料坯料 之間的間隙不超過0. 5mm，冷卻器的高度為50mnT200mm，冷卻器內設有內循環(huán)的孔道，用于 通自來水冷卻，孔道橫截面形狀任意，橫截面面積為70mnT800mm2，冷卻水的流量為每分鐘 5公斤 20公斤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕桿件復合材料及其制備方法，它既耐腐蝕、又成本低廉、還能承受較大載荷，可用于耐腐蝕或耐熱工況，它主要由芯部的金屬桿件和其周圍沿桿件長度方向設置的耐腐蝕耐熱合金層組成，兩者間冶金結合；芯部金屬桿件橫截面面積為3mm2~3000mm2，合金層的厚度為1mm~10mm。
文檔編號B22D11/041GK101947870SQ20101052632
公開日2011年1月19日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權日2010年11月1日
發(fā)明者孫俊生, 孫逸群 申請人:山東大學