1.本发明涉及金属轧制技术领域，具体为一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法。
背景技术：
2.随着我国海洋工程技术、船舶工程快速发展，普通大气环境下的金属工程结构的大型化、复杂化的演进，以及对金属结构更长寿命的要求，金属结构的腐蚀与防护问题愈发突出。为了提高金属结构在各种环境下的耐腐蚀性，使其能够长期保持原设计的使用性能，降低生产和维护成本，耐腐蚀的金属复合型材的生产和应用是十分必要的。
3.目前，金属复合型材的生产方式有以下几种：（1）双金属复合板弯曲成型该方法是采用粘接复合、爆炸复合或轧制复合的双金属复合板，通过冷弯成型生产双金属冷弯型材。该方法生产的缺点是：生产效率低、金属消耗高、生产成本高、可以生产的双金属复合型材品种有限。在弯曲成型过程中容易造成双金属的结合面分离。由于双金属复合板本身的加工制作困难，因此该方法生产的双金属复合型材难以大量使用。
4.（2）液态金属浸渗固化成型该方法是采用熔点较高的金属丝线材编制成型材多孔骨架网络，然后将其浸入熔点较低的液态金属中，通过液态金属熔体浸渗技术制造网络互穿的双金属复合型材毛坯，再将毛坯进行轧制，拉拔，挤压以及锻造等塑性变形，成为复合设计要求的各种尺寸和形状的双金属复合型材。该方法生产过程复杂，适用的金属材料范围窄，不易制作大尺寸、高强度的结构用双金属复合型材。
5.（3）挤压-轧制成型挤压-轧制工艺制备双金属复合型材是首先将基材和包覆金属清理干净；然后将其放入挤压模中，以合适的温度及合适的挤压比挤压成型，先获得金属间紧密结合的双金属复合坯；然后将其进行轧制，得到双金属复合型材。该方法的缺点是双金属复合坯料挤压复合过程不易控制，模具磨损严重，不能连续化生产；双金属复合坯料轧制需要二次加热，金属收得率低；受挤压机能力限制，难以生产大规格双金属复合型材。
6.综上所述，现有的金属复合型材的生产方法，均不能有效地生产工程结构领域使用的耐腐蚀金属热轧复合型材。
技术实现要素：
7.本发明的主要目的是提出一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法，旨在解决目前在金属复合型材生产时存在的金属结合面分离、效率低、成本高、适用范围窄、不能连续化生产，且不能兼顾耐腐蚀性优化等问题。
8.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法，包括如下步骤：
s1.金属复合坯料制作金属复合坯料采用1个实心金属圆坯和n层金属管坯制备得到，其中，实心金属圆坯作为金属复合坯料的基层，n层金属管坯作为金属复合坯料的包覆层，将实心金属圆坯外表面与金属管坯内和/或外表面清理干净,将实心金属圆坯和n层金属管坯依次压配形成金属复合坯料，对金属复合坯料的端面的结合部进行焊接封口；s2.加热将金属复合坯料置于加热炉中加热至轧制温度；s3.轧制将加热至轧制温度的金属复合坯料送入热轧机组中轧制成为金属复合型材；热轧机组包括不对称三辊y型连轧机和二辊型材连轧机；s4.冷却、矫直、剪切将经过轧制的金属复合型材，进行冷却、矫直、剪切，得到符合尺寸、形状要求的耐腐蚀金属热轧复合型材。
9.作为本发明所述的一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，n≥1，n为正整数；所述n层金属管坯相邻两层材质不同，且至少最外层金属管坯为耐腐蚀材质。
10.作为本发明所述的一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，压配之前按照过盈配合尺寸加工实心金属圆坯外表面与金属管坯的内和/或外表面，消除结合面间隙，排除空气，减少或避免坯料加热时结合界面的氧化；同时轧制成型时基层和包覆层变形易于协调，两者之间不易形局部空腔。
11.作为本发明所述的一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，金属复合坯料的包覆面为周向包覆，包覆层的厚度为2.0~3.0mm。过薄的覆层厚度虽然有利于降低经济成本，但是不利于覆层金属变形均匀度，在金属界面间容易形成“空洞”缺陷；当覆层厚度为2.0~3.0mm，可以有效克服上述缺点，有利于提高型材复合质量。
12.作为本发明所述的一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法的优选方案，其中：所述步骤s3中，先通过不对称三辊y型连轧机轧制成金属复合异型坯，使金属复合坯料在三向非对称、大变形压力的作用下产生塑性变形，消除在轧制过程可能产生的局部间隙，实现金属界面的冶金结合，强度良好；随即金属复合异型坯进入二辊型材连轧机轧制成金属复合型材。采用不对称三辊y型连轧机与二辊型材连轧机连续轧制，使金属复合坯料轧制过程中能够处于稳定状态，保证了轧件尺寸的准确性。
13.作为本发明所述的一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法的优选方案，其中：所述步骤s3中，不对称三辊y型连轧机由两架不对称三辊y型轧机组成。两架不对称三辊y型轧机总压下量不低于总压下量50%，且第二轧制道次压下量不低于30%，通过大的轧制变形实现金属复合，有利于实现包覆层之间及其与基层之间的最大垂直应力超过材料在该温度下的变形抗力，实现金属的冶金结合。
14.作为本发明所述的一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法的优选方案，其中：所述步骤s3中，两架不对称三辊y型轧机均为反y型布置，二辊型材连轧机由6~12架二辊型材轧机组成。各轧机之间形成微张力轧制，张力系数在1.01~1.05之间；微张力能够有效缩
小金属在辊缝处堆积的趋势，提升覆层壁厚均匀度；反之，张力系数过大容易促使界面“空洞”缺陷的产生和扩展。
15.作为本发明所述的一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法的优选方案，其中：所述步骤s4中，耐腐蚀金属热轧复合型材包括但不限于角型材、槽型材、h型材、z型材、t型材等。
16.作为本发明所述的一种耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法的优选方案，其中：所述步骤s4中，耐腐蚀金属热轧复合型材的金属的结合状态主要为冶金结合，其冶金结合面积大于全部复合面积的60%。
17.为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种耐腐蚀金属热轧复合型材，采用上述生产方法生产得到。
18.本发明的有益效果如下：本发明提出的耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法，采用1个实心金属圆坯和n层金属管坯制备金属复合坯料，通过热连轧方法获得金属复合型材，可以按照国家标准，经济地生产耐腐蚀金属热轧复合型材；采用不对称三辊y型连轧机和二辊型材连轧机联合轧制，使金属复合坯料在三向非对称压应力的作用下产生塑性变形，实现金属界面的冶金结合，强度良好。工艺流程短、金属损耗和能源消耗少、设备结构简单、投资费用和生产成本低；生产的耐腐蚀金属热轧复合型材具有良好的机械加工性、塑性成型性和优异的耐腐蚀性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
20.图1为本发明耐腐蚀金属热轧复合型材示意图；图2为本发明双金属复合坯料示意图；图3为本发明槽型耐腐蚀金属热轧复合型材轧制孔型图。
21.图中，1-基层；2-包覆层；3-金属管坯；4-实心金属圆坯。
22.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
23.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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明提出的耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法，工艺流程短、金属损耗和能源消耗少、设备结构简单、投资费用和生产成本低；生产的耐腐蚀金属热轧复合型材具有良好的机械加工性、塑性成型性和优异的耐腐蚀性。采用1个实心金属圆坯和n层金属管坯制备金属复合坯料，通过热连轧方法获得金属复合型材，可以按照国家标准，经济地生产耐腐蚀金属热轧复合型材；采用不对称三辊y型连轧机和二辊型材连轧机联合轧制，使金属复合
坯料在三向非对称压应力的作用下产生塑性变形，实现金属界面的冶金结合，强度良好。
25.耐腐蚀金属热轧复合型材的生产方法，包括如下步骤：s1.金属复合坯料制作如图1-2所示，金属复合坯料采用1个实心金属圆坯4和n层金属管坯3制备得到，其中，实心金属圆坯4作为金属复合坯料的基层1，n层金属管坯3作为金属复合坯料的包覆层2，将实心金属圆坯4外表面与金属管坯3内和/或外表面清理干净,将实心金属圆坯4和n层金属管坯3依次压配形成金属复合坯料，对金属复合坯料的端面的结合部进行焊接封口；金属复合坯料的包覆面为周向包覆，包覆层的厚度为2.0~3.0mm，具体地，所述包覆层的厚度为例如但不限于2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm中的任意一者或者任意两者之间的范围；采用1个实心金属圆坯和n层金属管坯制作金属复合坯料，中间层的使用可以降低最外层耐腐蚀材质的管坯的厚度，进而节省用量，达到在提高型材耐腐蚀性的同时节约成本的效果，同时，中间层也可以为最外层和中心圆坯提供支撑和过渡，便于最外层耐腐蚀材质较薄时提供支撑，且可以解决中心圆坯与部分耐腐蚀材质直接接触时难以形成良好的冶金结合的问题。
26.所述n≥1，n为正整数，例如但不限于1、2、3
……
等，所述n层金属管坯相邻两层材质不同，且至少最外层金属管坯为耐腐蚀材质。
27.s2.加热将金属复合坯料置于加热炉中加热至轧制温度；所述轧制温度可以根据实际采用的圆坯和管坯的材质进行调整，例如可以为1050℃-1300℃，具体可以为例如但不限于1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃中的任意一者或者任意两者之间的范围；s3.轧制将加热至轧制温度的金属复合坯料送入热轧机组中轧制成为金属复合型材；热轧机组包括不对称三辊y型连轧机和二辊型材连轧机；具体的，先通过不对称三辊y型连轧机轧制成金属复合异型坯，使金属复合坯料在三向非对称压应力的作用下产生塑性变形，实现金属界面的冶金结合，强度良好；随即金属复合异型坯进入二辊型材连轧机轧制成金属复合型材。
28.s4.冷却、矫直、剪切将经过轧制的金属复合型材，进行冷却、矫直、剪切，得到符合尺寸、形状要求的耐腐蚀金属热轧复合型材；耐腐蚀金属热轧复合型材包括但不限于角型材（如图1中(a)所示）、槽型材（如图1中(b)所示）、h型材（如图1中(c)所示）、z型材（如图1中(d)所示）、t型材（如图1中(e)所示）等。
29.实施例15#角型不锈钢/碳钢热轧双金属耐腐蚀复合型材的生产方法，包括如下步骤：s1.采用φ60mm
×
500mm的实心20mnsi碳钢圆坯作为双金属复合坯料的基层，采用φ65mm
×
3mm
×
500mm的2205不锈钢管作为双金属复合坯料的包覆层，按照过盈配合尺寸加工两者结合表面，压配、断面焊接封口；s2.将双金属复合坯料置于加热炉中加热至轧制温度1120℃；
s3.将加热后的双金属复合坯料先进入两架不对称三辊y型轧机轧制成双金属复合异型坯，然后进入六架二辊型材轧机轧制成为双金属复合型材；s4.将经过轧制的双金属复合型材，进行冷却、矫直、剪切等精整工序，得到符合尺寸形状要求和耐蚀性能的5#角型不锈钢/碳钢热轧双金属耐腐蚀复合型材。
30.5#角型不锈钢/碳钢热轧双金属耐腐蚀复合型材的边长为50mm，其几何尺寸和形状公差符合gb/t706-2008中5#角钢的规定。5#角型不锈钢/碳钢热轧双金属耐腐蚀复合型材的双金属界面冶金结合良好，在任意位置上切割80mm长度试样，发现包覆层金属与基体金属不会自由脱落分离；将复合试样进行拉伸试验，复合试样平均抗拉强度≥ 560 mpa，伸长率≥ 30%；允许偏差（-0.5～+0.92)mm，弯曲度≤6mm/m。力学性能均大于单一芯材20mnsi碳钢国家标准。按照gb /t4334-2008中的方法a对不锈钢/碳钢热轧复合型材的耐蚀性进行评价，腐蚀后的组织中尚未发现沟状组织，表明无晶间腐蚀倾向，可以满足船舶海洋环境、普通大气环境等对金属结构材料的耐腐蚀性能要求。
31.实施例27#槽型不锈钢/碳钢双金属耐腐蚀复合型材的生产方法，包括如下步骤：s1.采用φ80mm
×
500mm的实心20mnsi碳钢圆坯作为双金属复合坯料的基层，采用φ85mm
×
3mm
×
500mm的2205不锈钢管作为双金属复合坯料的包覆层，按照过盈配合尺寸加工两者结合表面，压配、断面焊接封口；s2.将双金属复合坯料置于加热炉中加热至轧制温度1160℃；s3.将加热后的双金属复合坯料先进入两架不对称三辊y型轧机轧制双金属复合异型坯，然后进入八架二辊轧机轧制成为双金属复合型材，金属热轧复合型材轧制孔型如图3所示；s4. 将经轧制的双金属复合型材，经过冷却、矫直、剪切等精整工序，得到符合尺寸形状要求和耐蚀性能的7#槽型不锈钢/碳钢双金属耐腐蚀复合型材。
32.7#槽型不锈钢/碳钢双金属耐腐蚀复合型材的高度为70mm，其几何尺寸和形状公差符合gb/t706-2008中7#槽钢的规定。7#槽型不锈钢/碳钢双金属耐腐蚀复合型材的双金属界面冶金结合良好，在任意位置上切割80mm长度试样，发现包覆层金属与基体金属不会自由脱落分离；将复合试样进行拉伸试验，复合试样平均抗拉强度≥ 560 mpa，伸长率≥ 30%；允许偏差（-0.5～+0.92)mm，弯曲度≤6mm/m。力学性能均大于单一芯材20mnsi碳钢国家标准。按照gb /t4334-2008中的方法a对不锈钢/碳钢热轧复合型材的耐蚀性进行评价，腐蚀后的组织中尚未发现沟状组织，表明无晶间腐蚀倾向，可以满足船舶海洋环境、普通大气环境等对金属结构材料的耐腐蚀性能要求。
33.实施例33#角型不锈钢/紫铜/碳钢多金属耐腐蚀复合型材的生产方法，包括如下步骤：s1.采用φ38mm
×
500mm的实心20mnsi碳钢圆坯作为多金属复合坯料的基层，从外到内依次采用φ43mm
×
1.5mm
×
500mm的2205不锈钢管和φ40mm
×
1.5mm
×
500mm的t2紫铜管作为多金属复合坯料的包覆层，按照过盈配合尺寸加工两者结合表面，压配、断面焊接封口；s2.将多金属复合坯料置于加热炉中加热至轧制温度1150℃；s3.将加热后的多金属复合坯料先进入两架不对称三辊y型轧机轧制多金属复合
异型坯，然后进入八架二辊轧机轧制成为多金属复合型材；s4. 将经轧制的多金属复合型材，经过冷却、矫直、剪切等精整工序，得到符合尺寸形状要求和耐蚀性能的3#角型不锈钢/紫铜/碳钢多金属耐腐蚀复合型材。
34.3#角型不锈钢/紫铜/碳钢多金属耐腐蚀复合型材的高度为30mm，其几何尺寸和形状公差符合gb/t706-2008中3#角型钢的规定。3#角型不锈钢/紫铜/碳钢多金属耐腐蚀复合型材的金属界面冶金结合良好，在任意位置上切割80mm长度试样，发现包覆层金属与基体金属不会自由脱落分离；将复合试样进行拉伸试验，复合试样平均抗拉强度≥ 560 mpa，伸长率≥ 30%；允许偏差（-0.5～+0.92)mm，弯曲度≤6mm/m。力学性能均大于单一芯材20mnsi碳钢国家标准。按照gb /t4334-2008中的方法a对不锈钢/紫铜/碳钢热轧复合型材的耐蚀性进行评价，腐蚀后的组织中尚未发现沟状组织，表明无晶间腐蚀倾向，可以满足船舶海洋环境、普通大气环境等对金属结构材料的耐腐蚀性能要求。
35.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。