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单面不锈钢复合板及其制备方法

花匠小妙招
2024-08-21 04:39

技术领域

本发明属于钢铁材料制备技术领域，涉及一种单面不锈钢复合板及其制备方法。

背景技术

随着科学和工业的不断发展，普通的合金或是单一的某种金属已经很难满足工业发展对材料综合性能的要求，复合板就应运而生。不锈钢复合板是以碳钢或低合金钢为基层，以不锈钢为复层，通过爆炸复合、轧制复合等方法实现复合界面的冶金结合，以达到在不降低使用效果(机械强度、耐蚀性能等)的前提下节约资源、降低成本。不锈钢复合板广泛应用于石化、压力容器、电力设备、医药设备、水利、造纸、桥梁等行业。

近年来，随着对钢桥安全性、长寿命等要求的不断提高，钢桥结构的防锈防腐问题越来越突出，若在桥梁钢表面覆上一层耐腐蚀的保护材料，用它来代替单一的桥梁钢板，可实现喷涂工艺无法达到的长久性防腐目标。因此，不锈钢复合板成为一种比较理想的选择。

现有不锈钢复合板存在着板形难控制、均匀性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单面不锈钢复合板及其制备方法，该不锈钢复合板具有优异的板形以及均匀性。

为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种单面不锈钢复合板的制备方法，其包括依序进行的复合坯制备、复合坯轧制和复合板分离矫直的三个步骤；

复合坯制备步骤中，制备上下为碳钢基材、中间为不锈钢复材的复合坯；

所述复合坯轧制步骤包括：

对所得复合坯进行加热，均热温度为1150～1220℃，加热总时间≥1.2×tmin/mm，t为复合坯厚度；

采用粗轧+精轧的两阶段控制轧制，在粗轧阶段，终轧温度≥980℃，轧至中间坯厚度为复合板大板的目标厚度的2.5～3.5倍时结束粗轧阶段；之后待温，期间进行浇水冷却，当中间坯的表面温度降低至860℃以下时，开始精轧阶段，精轧阶段的终轧温度≥780℃；

在轧制结束后进入超快速冷却系统进行冷却；

在复合板大板离开超快速冷却系统之后，直接进入矫直机进行矫直，将矫直后的复合板大板放置于温度为T

所述复合板分离矫直步骤包括：

将复合板大板四侧边进行切割以去除封条之外的部分，复合板大板分离成上下两张复合板小板；

将定尺后的复合板小板的复层朝上置于压平机上进行压平，其中：当横向压平时，控制压平机的压平力F1＝ν×a×b×c

最后，对复合板小板进行冷矫直，得到单面不锈钢复合板成品。

优选地，所述复合坯轧制步骤具体包括：

在“对所得复合坯进行加热”时，采用预热、一加热、二加热、三加热和均热的五段式加热，预热温度≤850℃，停留时间为(0.45～0.55)t min/mm，一加热温度1030～1090℃，停留时间为(0.35～0.45)t min/mm，二加热温度1100～1160℃，停留时间为(0.25～0.35)tmin/mm，三加热温度1140～1180℃，停留时间为(0.15～0.25)t min/mm，均热温度1170～1210℃，停留时间为(0.10～0.20)t min/mm；

在“采用粗轧+精轧的两阶段控制轧制”中，粗轧阶段时，第1道次采用纵向轧制，轧制压下量≥46mm；第2道次开始采用横向轧制，直至到第n道次将复合坯料轧制到最终复合板的目标宽度，第2道次轧制压下量≥25mm；第n+1道次开始采用纵向轧制，轧至中间坯厚度为复合板大板的目标厚度的2.5～3.5倍时结束粗轧阶段，第n+1道次轧制压下量≥30mm；整个粗轧阶段，第1道次的轧制温度≥1060℃，剩余道次的开轧温度≤1050℃，终轧温度≥1000℃；粗轧阶段结束后，待温，期间进行浇水冷却，当中间坯的表面温度降低至840℃以下时，开始精轧阶段，精轧阶段的开轧温度810℃～840℃、终轧温度≥780℃。

优选地，所述复合坯轧制步骤具体包括：

在“对所得复合坯进行加热”时，均热段保温时间为30min～50min；

在“采用粗轧+精轧的两阶段控制轧制”时，在粗轧阶段，开轧温度≤1050℃，终轧温度≥1000℃，先横向轧制再纵向轧制，纵向轧制时至少有一道次压下量≥35mm，粗轧总压下量为40～60％，轧至中间坯厚度为复合板大板的目标厚度的2.5～3.5倍时结束粗轧阶段；之后待温，期间进行浇水冷却，当中间坯的表面温度降低至830℃以下时，开始精轧阶段；精轧阶段的终轧温度≥800℃，精轧总压下量为55～75％。

优选地，所述复合坯轧制步骤具体包括：

在“在轧制结束后进入超快速冷却系统进行冷却”中，轧制结束后，复合板大板进入超快速冷却系统进行间断式冷却：

优选地，所述复合坯轧制步骤具体包括：

在“在轧制结束后进入超快速冷却系统进行冷却”中，轧制结束后，复合板大板进入超快速冷却系统进行冷却，开冷温度≥730℃，冷却速度为6～20℃/s，终冷温度为480～590℃；在复合板大板离开超快速冷却系统之后，直接进入矫直机进行矫直1～3道次，矫直后上冷床自然冷却，待表面温度降至200℃以下时，采用冷矫直机进行冷矫直。

6.根据权利要求1所述的单面不锈钢复合板的制备方法，其特征在于，所述复合坯制备步骤具体包括：

准备厚度T1、长度L1、宽度W1的两块碳钢钢坯，作为用于形成复合板基层的基材；以及准备厚度T2、长度L2、宽度W2的两块不锈钢钢坯，作为用于形成复合板复层的复材；L2＜L1，W2＜W1；

将两块基材和两块复材的各自的至少一个表面进行表面处理；

在一块复材的一个表面上涂刷隔离剂；

按照基材、复材、复材、基材的叠放顺序进行组坯；其中，复材相对于基材居中放置，基材和复材彼此相接触的表面均为经过所述表面处理的表面，所述的涂刷隔离剂的表面朝向另一块复材；

准备宽度W3的四根封条，W3＝2T2-1～2mm，将所述封条贴靠于两块复材的四侧边，相邻封条之间、封条和基材之间均进行气保焊，使得两块基材和封条形成一个整体，得到复合坯基坯；

在所述复合坯基坯的侧边的凹槽处的封条上加工出一个圆孔，在圆孔处焊接无缝钢管；

对所述复合坯基坯四侧边的凹槽，进行堆焊；

采用真空泵通过该无缝钢管对复合坯抽真空，真空度≤10

优选地，步骤“将两块基材和两块复材的各自的至少一个表面进行表面处理”包括：

对每块复材的一个表面进行磨抛，以去除表面氧化皮；以及，

按照相对形状互补的方式，对两块基材的一个表面进行铣磨加工，将所述的表面加工为长度L11＝L1且宽度W11＞W1的横向倾斜表面、基材为在横向上厚度递变的非等厚坯，或者将所述的表面加工为长度L11＞L1且宽度W11＝W1的纵向倾斜表面、基材为在纵向上厚度递变的非等厚坯。

优选地，步骤“将两块基材和两块复材的各自的至少一个表面进行表面处理”包括：

按照相对形状互补的方式，对两块基材的一个表面进行铣磨加工，将所述的表面加工为包含沿横向依次连接的n个平面的不规则凹凸面、基材为在横向上厚度非单调变化的非等厚坯，所述不规则凹凸面的长度L12＝L1且总宽度W12＞W1；或者，将所述的表面加工为包含沿纵向依次连接的n个平面的不规则凹凸面、基材为在纵向上厚度非单调变化的非等厚坯，所述不规则凹凸面的总长度L12＞L1且宽度W12＝W1；n≥2；

对每块复材的一个表面进行磨抛，以去除表面氧化皮；而后将每块复材折弯成与相对应的不规则凹凸面相匹配。

为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供了一种单面不锈钢复合板，其特征在于，所述复合板采用所述的制备方法制备而成。

优选地，所述复合板的0℃冲击功≥120J，-20℃冲击功≥120J，-40℃冲击功≥120J；

所述复合板的不平度≤3mm/m。

优选地，所述复合板的基层的厚度方向上维氏硬度差≤10，头中尾强度差≤40MPa，整板各处强度差≤40MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的制备方法所制得的复合板，具有表面质量优、板形优、均匀性优异等优点，例如无现有复合板所存在的凹坑、侧边划痕等明显表面缺陷，例如复合板的不平度≤3mm/m，再例如所述复合板的基层的厚度方向上维氏硬度差≤10，头中尾强度差≤40MPa，整板各处强度差≤40MPa。

附图说明

为便于清楚的展示和说明，在本发明的各个图示中，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分扩大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。

图1a是本发明中坯料表面处理步骤的第一种实施方式的钢坯的截面示意图；

图1b是本发明中坯料表面处理步骤的第二种实施方式的钢坯的横向截面示意图，其中用点划线示意出表面处理之后的表面形状变化；

图1c是本发明中坯料表面处理步骤的第三种实施方式的钢坯的纵向截面示意图，其中用点划线示意出表面处理之后的表面形状变化；

图1d是本发明中坯料表面处理步骤的第四种实施方式的钢坯的横向截面示意图，并且示意出了表面处理之前(A)、之后(B)的表面形状变化；

图1e是本发明中坯料表面处理步骤的第五种实施方式的钢坯的纵向截面示意图，并且示意出了表面处理之前(A)、之后(B)的表面形状变化；

图2a是对应于图1a的复合坯的截面示意图；

图2b是对应于图1b的复合坯的横向截面示意图；

图2c是对应于图1c的复合坯的纵向截面示意图；

图2d是对应于图1d的复合坯的横向截面示意图；

图2e是对应于图1e的复合坯的纵向截面示意图；

图3是本发明的复合坯轧制步骤和复合板分离矫直步骤的流程框图；

图4a是图2a的复合坯轧制而成的两块复合板的截面示意图；

图4b是图2b的复合坯轧制而成的两块复合板的横向截面示意图；

图4c是图2c的复合坯轧制而成的两块复合板的纵向截面示意图；

图4d是图2d的复合坯轧制而成的两块复合板的横向截面示意图；

图4e是图2e的复合坯轧制而成的两块复合板的纵向截面示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种单面不锈钢复合板的制备方法，以及基于该方法所制备而成的复合板。

相较于现有技术，例如背景技术中所提到的爆炸复合、非真空制备复合坯、真空电子束焊接制坯等，本发明的制备方法所制得的复合板，具有表面质量优、板形优、均匀性优异等优点。

具体而言，所述制备方法包括复合坯制备、复合坯轧制和复合板分离矫直三个总步骤。

所述复合坯制备的总步骤包括以下分步骤：

准备厚度T1、长度L1、宽度W1的两块碳钢钢坯，作为基材；以及准备厚度T2、长度L2、宽度W2的两块不锈钢钢坯，作为复材；

将两块基材和两块复材的各自的至少一个表面进行表面处理；

在一块复材的一个表面上涂刷隔离剂；

按照基材、复材、复材、基材的叠放顺序进行组坯；

在所述复合坯基坯的侧边的凹槽处的封条上加工出一个圆孔，在圆孔处焊接无缝钢管；

对所述复合坯基坯四侧边的凹槽，进行堆焊；

采用真空泵通过该无缝钢管对复合坯抽真空，真空度≤10

进一步地，对以上分步骤进行详细说明如下。

步骤“准备长度L1、宽度W1的两块碳钢钢坯，作为基材；以及准备长度L2、宽度W2的两块不锈钢钢坯，作为复材”，也即坯料准备步骤。

其中，作为基材的碳钢钢坯，厚度T1、长度L1、宽度W1，也即为矩形钢坯；同样的，作为复材的不锈钢钢坯，厚度T2、长度L2、宽度W2，也为矩形钢坯。并且，L2＜L1，W2＜W1，复材的长宽尺寸都小于基材的长宽尺寸。

作为一优选方案，所述碳钢钢坯的表面氧化皮压入深度以及表面凹坑深度均≤0.3mm，不平度≤3mm/m；所述不锈钢钢坯的表面无划痕，不平度≤2mm/m。如此，避免钢坯带有明显的表面缺陷或者板形缺陷进入复合板的生产线。

接下来，关于步骤“将两块基材和两块复材的各自的至少一个表面进行表面处理”，也即坯料表面处理步骤。本发明提供有五种优选实施方式，下面将这五种实施方式分别进行介绍。

<坯料表面处理步骤的第一种实施方式>

该实施方式中，对每块基材和每块复材的一个表面进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽。

参图1a所示，例如，针对基材11a的表面p1a，采用砂轮机、砂带机或者铣床，进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽；类似的，针对准备的基材12a的表面p2a，采用砂轮机、砂带机或者铣床，进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽。

针对准备的复材21a的表面p3a，采用钢丝轮进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽；类似的，针对准备的复材22a的表面p4a，采用钢丝轮进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽。

结合后文可知，在组坯时通过将经过表面处理(本实施方式中为磨抛)的表面作为基材和复材彼此相接触的表面，例如，表面p1a和表面p3a彼此相接触，表面p4a和表面p2a彼此相接触，如此可以保证界面结合质量。

<坯料表面处理步骤的第二种实施方式>

该实施方式中，与前述第一实施方式相同的，对每块复材的一个表面(例如图1b中表面p3b和p4b)进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽，不再赘述。

该实施方式中，与前述第一实施方式不同的，是对基材的表面处理：

参图1b，对基材11b的表面p1b进行铣磨加工，以将该表面p1b加工为表面p1b0，该表面p1b0是长度L11＝L1且宽度W11＞W1的横向倾斜面，相应的，基材11b被加工为在横向上(也即宽度方向上)厚度递变的非等厚坯，也就是说，基材11b经过铣磨加工之后，其宽度方向上的一侧边至另一侧边高度逐渐增大。

同样的，对基材12b的表面p2b进行铣磨加工，以将该表面p2b加工为表面p2b0，该表面p2b0是长度L11＝L1且宽度W11＞W1的横向倾斜面，相应的，基材12b被加工为在横向上厚度递变的非等厚坯。

其中，在对基材12b的表面p2b和基材11b的表面p1b进行铣磨加工时，按照相对形状互补的方式进行，也即使得加工后的表面p2b0和表面p1b0相对时是形状互补的。例如，表面p2b0的横向倾斜角度(例如与原来表面p2b的夹角)等于表面p1b0的横向倾斜角度(例如与原来表面p1b的夹角)，由此可以保证在后续组坯时复合坯的上下表面相平行。

而可以理解的，经过上述铣磨加工，基材11b的表面p1b、基材12b的表面p2b上的表面氧化皮也同样可以被去除，露出金属光泽。

结合后文可知，在组坯时通过将经过表面处理(本实施方式中为铣磨加工)的表面作为基材和复材彼此相接触的表面，例如，表面p1b0和表面p3b彼此相接触，表面p4b和表面p2b0彼此相接触，同样可以和前述第一实施方式一样保证界面结合质量，而且本实施方式还可以更进一步地用于制备横向厚度递变的非等厚复合板，以提升复合板的适用场景和范围。

<坯料表面处理步骤的第三种实施方式>

该实施方式与前述第二种实施方式基本相同(包括表面p3c和p4c的表面处理)，区别仅在于：由第二种实施方式中基材在横向上厚度递变变化为本实施方式中的基材在纵向上(即长度方向上)厚度递变。下面对区别点予以介绍，其它相同点参第二种实施方式介绍，不再赘述。

参图1c，对基材11c的表面p1c进行铣磨加工，以将该表面p1c加工为表面p1c0，该表面p1c0是长度L11＞L1且宽度W11＝W1的纵向倾斜面，相应的，基材11c被加工为在纵向上厚度递变的非等厚坯。

同样的，对基材12c的表面p2c进行铣磨加工，以将该表面p2c加工为表面p2c0，该表面p2c0是长度L11＞L1且宽度W11＝W1的纵向倾斜面，相应的，基材12c被加工为在纵向上厚度递变的非等厚坯。

其中，在对基材12c的表面p2c和基材11c的表面p1c进行铣磨加工时，按照相对形状互补的方式进行，也即使得加工后的表面p2c0和表面p1c0相对时是形状互补的。例如，表面p2c0的纵向倾斜角度(例如与原来表面p2c的夹角)等于表面p1c0的纵向倾斜角度(例如与原来表面p1c的夹角)，由此可以保证在后续组坯时复合坯的上下表面相平行。

而可以理解的，经过上述铣磨加工，基材11c的表面p1c、基材12c的表面p2c上的表面氧化皮也同样可以被去除，露出金属光泽。

<坯料表面处理步骤的第四种实施方式>

在该实施方式中，对每块基材的一个表面进行铣磨加工，将所述的表面加工为包含沿横向依次连接的n个平面的不规则凹凸面、基材为在横向上厚度非单调变化的非等厚坯，所述不规则面的长度L12＝L1且总宽度W12＞W1。

例如参图1d，对基材11d的表面p1d进行铣磨加工，将表面p1d由图1d(A)中的水平表面加工成图1d(B)中所示的不规则凹凸面p1d0，该不规则凹凸面p1d0具体包含沿横向依次连接的n个平面，其中n≥2，在图中示例为8个平面，从图中可以看出，这8个平面从图左侧至右侧方向上的第1、3、5、7个均为横向倾斜表面，而第2、4、6、8个均为水平面，当然，这仅为示例，还可以变化实施为n取其它数目、或者不包含水平面而仅包含横向倾斜表面等。

参图1d，通过对表面p1d的铣磨加工，基材11d被加工为在横向上厚度非单调变化的非等厚坯。

不规则凹凸面p1d0的长度L12＝L1，也即并未因铣磨加工而变化；而不规则凹凸面p1d0的总宽度W12＞W1，可以理解的，该总宽度W12为n个平面的宽度之和。

对应的，参图1d，对基材12d的表面p2d也进行铣磨加工，将表面p2d由图1d(A)中的水平表面加工成图1d(B)中所示的不规则凹凸面p2d0。其中，在对基材12d的表面p2d和基材11d的表面p1d进行铣磨加工时，按照相对形状互补的方式进行，也即使得加工后的表面p2d0和表面p1d0相对时是形状互补的。

按照相对形状互补，该不规则凹凸面p2d0也具体包含沿横向依次连接的n个平面，在图中示例为8个平面。不规则凹凸面p2d0的长度L12＝L1，也即并未因铣磨加工而变化；而不规则凹凸面p2d0的总宽度W12＞W1，可以理解的，该总宽度W12为不规则凹凸面p2d0的n个平面的宽度之和。

参图1d，通过对表面p2d的铣磨加工，基材12d被加工为在横向上厚度非单调变化的非等厚坯，基于不规则凹凸面p2d0和不规则凹凸面p1d0相对形状互补，若将铣磨加工后的基材12d和11d相对放置，二者各处的厚度之和恒定。如此，在后续组坯时，复合坯的上下表面相平行。

以上介绍了本实施方式中对两块基材的表面处理，下面再介绍对两块复材的表面处理。

本实施方式中，针对准备的复材21d的表面p3d，采用钢丝轮进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽；类似的，针对准备的复材22d的表面p4d，采用钢丝轮进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽。

且进一步地，匹配于基材11d、12d的表面形状，在去除表面氧化皮之后，本实施方式还将每块复材进行折弯，以使得每块复材与相对应的不规则凹凸面相匹配。例如，针对复材21d，将其折弯成与相对应的不规则凹凸面p1d0相匹配，以便于后续组坯时的贴合接触；再例如，针对复材22d，将其折弯成与相对应的不规则凹凸面p2d0相匹配，以便于后续组坯时的贴合接触。

本实施方式的表面处理，可以和前述第一实施方式一样保证界面结合质量，而且还可以更进一步地用于制备横向厚度非单调变化的非等厚复合板，以提升复合板的适用场景和范围，相对现有钢板增强了耐腐蚀性能，且避免不同厚度的复合板之间的频繁焊接和异种焊接。

<坯料表面处理步骤的第五种实施方式>

该实施方式与前述第四种实施方式的区别在于：由第四种实施方式中基材在横向上厚度非单调变化变化为本实施方式中的基材在纵向上厚度非单调变化。

例如参图1e，对基材11e的表面p1e进行铣磨加工，将表面p1e由图1e(A)中的水平表面加工成图1e(B)中所示的不规则凹凸面p1e0，该不规则凹凸面p1e0具体包含沿纵向依次连接的n个平面，其中n≥2，在图中示例为8个平面，从图中可以看出，这8个平面从图左侧至右侧方向上的第1、3、5、7个均为纵向倾斜表面，而第2、4、6、8个均为水平面，当然，这仅为示例，还可以变化实施为n取其它数目、或者不包含水平面而仅包含纵向倾斜表面等。

参图1e，通过对表面p1e的铣磨加工，基材11e被加工为在纵向上厚度非单调变化的非等厚坯。

不规则凹凸面p1e0的宽度W12＝W1，也即并未因铣磨加工而变化；而不规则凹凸面p1e0的总长度L12＞L1，可以理解的，该总长度L12为n个平面的长度之和。

对应的，参图1e，对基材12e的表面p2e也进行铣磨加工，将表面p2e由图1e(A)中的水平表面加工成图1e(B)中所示的不规则凹凸面p2e0。其中，在对基材12e的表面p2e和基材11e的表面p1e进行铣磨加工时，按照相对形状互补的方式进行，也即使得加工后的表面p2e0和表面p1e0相对时是形状互补的。

按照相对形状互补，该不规则凹凸面p2e0也具体包含沿纵向依次连接的n个平面，在图中示例为8个平面。不规则凹凸面p2e0的宽度W12＝W1，总长度L12＞L1。

参图1e，通过对表面p2e的铣磨加工，基材12e被加工为在纵向上厚度非单调变化的非等厚坯，基于不规则凹凸面p2e0和不规则凹凸面p1e0相对形状互补，若将铣磨加工后的基材12e和11e相对放置，二者各处的厚度之和恒定。如此，在后续组坯时，复合坯的上下表面相平行。

以上介绍了本实施方式中对两块基材的表面处理，下面再介绍对两块复材的表面处理。

本实施方式中，针对准备的复材21e的表面p3e，采用钢丝轮进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽；类似的，针对准备的复材22e的表面p4e，采用钢丝轮进行磨抛，以去除表面氧化皮，露出金属光泽。

且进一步地，匹配于基材11e、12e的表面形状，在去除表面氧化皮之后，本实施方式还将每块复材进行折弯，以使得每块复材与相对应的不规则凹凸面相匹配。例如，针对复材21e，将其折弯成与相对应的不规则凹凸面p1e0相匹配，以便于后续组坯时的贴合接触；再例如，针对复材22e，将其折弯成与相对应的不规则凹凸面p2e0相匹配，以便于后续组坯时的贴合接触。

与前述第四种实施方式相同的，该实施方式也可以以提升复合板的适用场景和范围，相对现有钢板增强了耐腐蚀性能，且避免不同厚度的复合板之间的频繁焊接和异种焊接。

以上对所述复合坯制备步骤中的坯料表面处理分步骤的五种优选实施方式进行了介绍，其中尽管只说明了对基材和复材的各自的一个表面进行表面处理，而需要说明的是，不管上述五种实施方式的哪一种，都还可以进一步对各个基材、复材的其它表面进行去除氧化皮的处理，尽管这种额外的去除氧化皮的处理并不是实现本发明技术效果所必须的、但却可能是更优的；例如除了对基材的朝向复材所在侧的表面进行去氧化皮之外，还可以对基材的背离复材所在侧的表面(即复合板的表面)进行去除氧化皮。

下面再继续对所述复合坯制备步骤的其它分步骤进行介绍。

步骤“在一块复材的一个表面上涂刷隔离剂”，也即涂刷隔离剂步骤。

其中，结合前述可知，此前的坯料表面处理步骤中，对复材的在组坯时会与基材相接触的表面进行磨抛等表面处理，是为了保证复合板的界面结合质量；而该涂刷隔离剂步骤的目的，则是通过隔离剂来避免，则复材和复材在组坯时相接触的表面，后续在复合坯轧制步骤中发生结合而导致最终难以分离。

基于此，在两块复材中任选一块进行涂刷隔离剂。若该选中的复材，在此前的坯料表面处理步骤中，一个表面经过了表面处理、另一个则未经过表面处理，则在该涂刷隔离剂步骤中，隔离剂涂刷于所述的“未经过表面处理”的表面上。而假若如前文所提到的那样，该选中的复材，在此前的坯料表面处理步骤中，两个表面都经过了表面处理，则在该涂刷隔离剂步骤中，隔离剂涂刷于计划在组坯时朝向另一复材的那个表面上。

举例来讲，以图1a为例，可以在复材22a的表面p6a或者复材21a的表面p5a上涂刷隔离剂。

关于隔离剂，在此提供两种优选地实施方式，以下分别予以介绍。

<隔离剂的第一种实施方式>

该实施方式中，所述隔离剂为包含氧化硅和氧化镁的涂液，其中氧化硅和氧化镁的质量比为3:1。本实施方式的隔离剂，可以达到很好的隔离效果，保证后续的两块复合板小板的分离。

采用所述隔离剂，在复材的表面进行涂刷时，涂刷隔离剂的量为20ymg/m

进一步地，基于本实施方式，在涂刷隔离剂完成之后，且后续组坯之前，将涂刷了隔离剂的复材置于台车炉内加热烘干，烘干温度为340～360℃，烘干时间为35～45min。

<隔离剂的第二种实施方式>

该实施方式中，所述隔离剂的成分按重量比为：25～35％的氮化硅，5～10％的热固性氨基树脂，55～70％的水。相较于现有隔离剂，甚至相较于前述隔离剂的第一种实施方式，本实施方式的隔离剂，不仅可以达到很好的隔离效果，保证后续的两块复合板小板的分离，而且有效成分氮化硅的化学稳定性强且耐高温、耐热冲击，作为粘结剂的热固性氨基树脂在低温下即可固化，无毒性，用量很少就能达到较强的粘结作用，因此整体上价格低廉，操作简单，隔离和附着效果较好。

在此，提供所述隔离剂的一种优选制备方法，包括：先在烧杯等容器内放入5～10％的氮化硅(重量百分比计)，接着倒入15～25％的水进行搅拌；待氮化硅无颗粒感、无气泡后，再倒入2～3％的热固性氨基树脂，继续搅拌；待呈现粘稠状时，继续倒入剩余氮化硅和水，搅拌3～5min后倒入剩余热固性氨基树脂；待搅拌至粘稠状时，即制备得到所述隔离剂。

采用所述隔离剂，在复材的表面进行涂刷时，涂刷隔离剂的厚度为0.2～0.5mm。

进一步地，基于本实施方式，在涂刷隔离剂完成之后，且后续组坯之前，将涂刷了隔离剂的复材进行加热烘干，烘干温度为100～250℃，烘干时间为20～40min。

接下来，在完成涂刷隔离剂步骤之后，对步骤“按照基材、复材、复材、基材的叠放顺序进行组坯”予以介绍。

该步骤“按照基材、复材、复材、基材的叠放顺序进行组坯”，也即组坯步骤。其中，除了按照基材、复材、复材、基材的堆叠顺序之外，还需要满足：

1)基材和复材彼此相接触的表面均为经过所述表面处理的表面；例如，在前文所述的坯料表面处理步骤的第一种实施方式中，参图2a，基材12a的表面p2a和复材22a的表面p4a彼此相接触，基材11a的表面p1a和复材21a的表面p3a彼此相接触；在前文所述的坯料表面处理步骤的第二种实施方式中，参图2b，表面p1b0和表面p3b彼此相接触，表面p4b和表面p2b0彼此相接触；在前文所述的坯料表面处理步骤的第三种实施方式中，参图2c，基材11c的表面p1c和复材21c的表面p3c彼此相接触，基材12c的表面p2c和复材22c的表面p4c彼此相接触；在前文所述的坯料表面处理步骤的第四种实施方式中，参图2d，不规则凹凸面p1d0与复材21d的表面p3d彼此相接触，不规则凹凸面p2d0与复材22d的表面p4d彼此相接触；在前文所述的坯料表面处理步骤的第五种实施方式中，参图2e，不规则凹凸面p1e0与复材21e的表面p3e彼此相接触，不规则凹凸面p2e0与复材22e的表面p4e彼此相接触；

2)涂刷有隔离剂的表面朝向另一块复材；例如，参图2a，表面p6a和表面p5a的二者其一涂覆有隔离剂30a；参图2b，表面p6b和表面p5b的二者其一涂覆有隔离剂30b；参图2c，表面p6c和表面p5c的二者其一涂覆有隔离剂30c；参图2d，表面p6d和表面p5d的二者其一涂覆有隔离剂30d；参图2e，表面p6e和表面p5e的二者其一涂覆有隔离剂30e；

3)复材相对于基材居中放置；对此，前文介绍了复材的复材的长宽尺寸都小于基材的长宽尺寸，L2＜L1，W2＜W1，在组坯时，复材横向上的两侧边到基材的相应两侧边的距离相等，复材纵向上的两侧边到基材的相应两侧边的距离也相等。

下面分别针对前文所述的坯料表面处理步骤的五种实施方式，分别对此处的第3点进行说明。并且，鉴于复合坯大致呈上下对称设置，故而仅以复合坯中的一组基材+复材为例予以说明，比如在上的一组。

针对前文所述的坯料表面处理步骤的第一种实施方式，参图2a，基材11a的表面p1a的长度L1、宽度W1，复材21a的表面p3a的长度L2、宽度W2，L2＝L1-L0，W2＝W1-W0，L0和W0的优选地取值范围分别为90～150mm；在组坯状态下，复材21a横向上的侧边(对应于表面p3a的长边)到基材11a横向上的侧边(对应于表面p1a的长边)的距离为W0的一半，复材21a纵向上的侧边(对应于表面p3a的短边)到基材11a纵向上的侧边(对应于表面p1a的短边)的距离为L0的一半。

针对前文所述的坯料表面处理步骤的第二种实施方式，参图2b，基材11b的表面p1b0的长度L11、宽度W11，复材21b的表面p3b的长度L2、宽度W2，L2＝L11-L0，W2＝W11-W0，L0和W0的优选地取值范围分别为90～150mm；在组坯状态下，复材21b横向上的侧边(对应于表面p3b的长边)到基材11b横向上的侧边(对应于表面p1b0的长边)的距离为W0的一半，复材21b纵向上的侧边(对应于表面p3b的短边)到基材11b纵向上的侧边(对应于表面p1b0的短边)的距离为L0的一半。

针对前文所述的坯料表面处理步骤的第三种实施方式，参图2c，基材11c的表面p1c0的长度L11、宽度W11，复材21c的表面p3c的长度L2、宽度W2，L2＝L11-L0，W2＝W11-W0，L0和W0的优选地取值范围分别为90～150mm；在组坯状态下，复材21c横向上的侧边(对应于表面p3c的长边)到基材11c横向上的侧边(对应于表面p1c0的长边)的距离为W0的一半，复材21c纵向上的侧边(对应于表面p3c的短边)到基材11c纵向上的侧边(对应于表面p1c0的短边)的距离为L0的一半。

针对前文所述的坯料表面处理步骤的第四种实施方式，参图2d，基材11d的不规则凹凸面p1d0的长度L12、宽度W12，复材21d的表面p3d的长度L2、宽度W2，L2＝L12-L0，W2＝W12-W0，L0和W0的优选地取值范围分别为90～150mm；在组坯状态下，复材21d横向上的侧边(对应于表面p3d的长边)到基材11d横向上的侧边(对应于不规则凹凸面p1d0的长边)的距离为W0的一半，复材21d纵向上的侧边(对应于表面p3d的短边)到基材11d纵向上的侧边(对应于不规则凹凸面p1d0的短边)的距离为L0的一半。

针对前文所述的坯料表面处理步骤的第五种实施方式，参图2e，基材11e的不规则凹凸面p1e0的长度L12、宽度W12，复材21e的表面p3e的长度L2、宽度W2，L2＝L12-L0，W2＝W12-W0，L0和W0的优选地取值范围分别为90～150mm；在组坯状态下，复材21e横向上的侧边(对应于表面p3e的长边)到基材11e横向上的侧边(对应于不规则凹凸面p1e0的长边)的距离为W0的一半，复材21e纵向上的侧边(对应于表面p3e的短边)到基材11e纵向上的侧边(对应于不规则凹凸面p1e0的短边)的距离为L0的一半。

以上对所述组坯步骤进行了介绍，在一优选实施方式中，在实施所述组坯步骤之后，将叠放好的四块钢坯整体置于四柱液压机械下，对两块基材的相背表面(也即上基材的上表面和下基材的下表面)进行加压，压力≥500吨。从而，可以使得相邻的钢坯之间接触更紧密。

进一步地，步骤“准备宽度W3的四根封条，将所述封条贴靠于两块复材的四侧边，相邻封条之间、封条和基材之间均进行气保焊，使得两块基材和封条形成一个整体，得到复合坯基坯”中，基于封条的设置，使得叠放在一起的四块钢坯形成连接成一个复合坯基坯整体。具体地，该复合坯基坯呈：两块基材构成上下表面、两块复材位于中部、四根封条呈四边框围在两块复材四周并且将两块基材相连接。在此，图2a～2e中，封条分别标示为40a、40b、40c、40d和40e。

封条的宽度W3＝2T2-1～2mm，也即封条的宽度比两块复材厚度之和略小1～2mm。采用该宽度的封条同时将上下两块复材进行包裹，提升包裹效果。

再者，四根封条中，两根封条分别贴靠于两块复材的横向上的两侧边，长度L31＝L2-1～2mm；另两根封条分别贴靠于两块复材的纵向上的两侧边，长度L32＝W2-1～2mm。

优选地，封条的厚度T3为12～15mm。

关于每根封条的成型方式，既可以无需焊接而在一块钢板上按照厚度T3、宽度W3、长度L31或者L32直接切割出来，也可以由多条不同长度的封条通过焊接而拼接而成，例如，前文所述的坯料表面处理步骤的第四种实施方式中的两块复材的纵向上的两侧边处的封条，以及前文所述的坯料表面处理步骤的第五种实施方式中的两块复材的横向上的两侧边处的封条。

进一步地，封条采用与基材相同的钢种，较优的，封条的材质和基材的材质相同。

作为一优选的实施方式，该步骤中，在相邻封条之间、封条和基材之间进行气保焊之前，采用烘枪或电热棉等对封条进行预热，预热温度为120～200℃，可以先对每根封条的两端和两边进行磨抛，以去除表面氧化皮，提升焊接效果；以及/或者，可以先对每根封条的两端、两边开坡口。

进一步地，作为一优选的实施方式，步骤“相邻封条之间、封条和基材之间均进行气保焊”中，焊接速度为300～360mm/min，焊接过程控制道间温度为135～165℃。

接下来，对于步骤“在所述复合坯基坯的侧边的凹槽处的封条上加工出一个圆孔，在圆孔处焊接无缝钢管”，其中所述的凹槽，即形成在两块基材之间、封条外部的凹槽；在该步骤中，加工出圆孔以焊装无缝钢管，以便于后续对复合坯内部抽真空。

作为一优选方式，在复合坯基坯的短边(即纵向上的侧边)的中间加工出所述圆孔，但不限于此。

作为一优选方式，所述圆孔的直径为8～12mm；相应的，无缝钢管的外径与圆孔的直径相一致，为8～12mm，壁厚为1.2～2mm，长度为200～400mm。

接下来，对于步骤“对所述复合坯基坯四侧边的凹槽，进行堆焊”，具体采用埋弧堆焊。可以理解的，在封条所构成的四边框外部，通过该步骤的对焊而形成一个呈四边框状的填充层，参看图2a～2e，其中堆焊所形成的填充层分别标示为50a、50b、50c、50d和50e。

作为一优选方式，在焊接前，焊剂经过350℃烘烤2h，之后150℃保温1h；而在焊接过程中，控制道间温度为135～165℃，焊接速度为420～480mm/min。如此，该埋弧堆焊技术，结合前面的封条包裹、气保焊，共同实现四块钢坯的稳固连接，保证连接强度，避免在后续复合坯轧制步骤中出现开裂异常，进而在实现前文所述的复合板的品质优势基础上，还可以进一步提升界面结合效果。

另外，在焊接过程中，每道焊接施工前，需清理焊道附着物，保持焊道清洁；焊接结束后，保温棉覆盖进行保温。

接下来，步骤“采用真空泵通过该无缝钢管对复合坯抽真空，真空度

≤10

进一步地，该步骤中，对无缝钢管进行封口处理，可以以钢铁领域现有可行方式予以实施，例如将无缝钢管用火焰枪加热、夹扁，以实现封口。

以上，对所述复合坯准备的总步骤进行了详细说明，如前文所述，本发明的所述制备方法还包括复合坯制备总步骤之后的复合坯轧制总步骤。

本发明提供所述复合坯轧制总步骤的两种具体实施方式，这两种实施方式均可以与前面的复合坯制备步骤的任一实施方式、后面的复合板分离矫直步骤相结合。

<复合坯轧制步骤的第一种实施方式>

在该实施方式中，参图3，所述复合坯轧制步骤具体包括以下分步骤：

采用预热、一加热、二加热、三加热和均热的五段式加热，预热温度≤850℃，停留时间为(0.45～0.55)t min/mm，一加热温度1030～1090℃，停留时间为(0.35～0.45)tmin/mm，二加热温度1100～1160℃，停留时间为(0.25～0.35)t min/mm，三加热温度1140～1180℃，停留时间为(0.15～0.25)t min/mm，均热温度1170～1210℃，停留时间为(0.10～0.20)t min/mm；

采用粗轧+精轧的两阶段控制轧制，粗轧阶段时，第1道次采用纵向轧制，轧制压下量≥46mm；第2道次开始采用横向轧制，直至到第n道次将复合坯料轧制到最终复合板的目标宽度，第2道次轧制压下量≥25mm；第n+1道次开始采用纵向轧制，轧至中间坯厚度为复合板大板的目标厚度的2.5～3.5倍时结束粗轧阶段，第n+1道次轧制压下量≥30mm；整个粗轧阶段，第1道次的轧制温度≥1060℃，剩余道次的开轧温度≤1050℃，终轧温度≥1000℃；粗轧阶段结束后，待温，期间进行浇水冷却，当中间坯的表面温度降低至840℃以下时，开始精轧阶段，精轧阶段的开轧温度810℃～840℃、终轧温度≥780℃；

轧制结束后，复合板大板进入超快速冷却系统进行间断式冷却：

所述超快速冷却系统具有沿辊道布置的24组冷却集管，每组冷却集管的冷却距离为1m，在复合板大板通过超快速冷却系统时，按照每开启N组冷却集管、而后不开启M组冷却集管的方式来控制全部24组冷却集管的开闭状态，冷却水压为0.2MPa，冷却速度为3～15℃/s，终冷温度为380～450℃；其中N取值2、3或4，M取值2、3或4。举例来讲，在复合板大板通过超快速冷却系统时，按照每开启4组冷却集管、而后不开启3组冷却集管的方式来控制，也即第1～4组冷却集管开启、第5～7组冷却集管不开启、第8～11组冷却集管开启、第12～14组冷却集管不开启、第15～18组冷却集管开启、第19～21组冷却集管不开启、第22～24组冷却集管开启；

在复合板大板离开超快速冷却系统之后，直接进入矫直机进行矫直，将矫直后的复合板大板放置于温度为T

至此完成所述步骤2)复合坯轧制而进入步骤3)复合板分离矫直。

本实施方式的加热工序，能较好的控制复合坯在各段的升温速率，确保坯料均匀升温，避免复合坯的基材和复材因材质热性能的差异而导致复合坯开裂漏气，进而可以保证界面结合效果。

而本实施方式的轧制工艺，粗轧采用先纵轧、再横轧、再纵轧的方式，可以保证大压下轧制的实现，使得复合坯心部得到有效渗透，促进心部变形，保证复合界面的结合率；待温时采用即时冷却装置进行冷却，减少待温时间，提高轧制效率，同时，避免待温时间过长，碳钢基材晶粒长大；精轧阶段的温度控制，可以细化晶粒，保证复合板厚板具有良好的低温冲击韧性。

本实施方式采用所述的间断式冷却方式，复合板大板通过超快速冷却系统时，在交替的开启冷却集管和不开启冷却集管中行进，这样，复合板大板的每个部位都会冷却、返红、冷却、返红……如此循环，直至复合板大板离开超快速冷却系统。复合板大板在冷却-返红的循环中，碳钢基板不断发生相变和自回火效应，且相变反应逐步向心部渗透，直至整个碳钢基板均完成相变。该间断式冷却工艺不同于常规的往复式冷却，往复式冷却的返红和自回火是发生在表层或者近表层已经完成相变后，表层和心部温差或冷却速度相差较大，组织和力学性能亦相差较大，而本实施方式的间断式冷却工艺，则是，在同一时刻复合板大板既有一些部位处于冷却状态、又有一些部位处于返红/自回火，并且，复合板大板的每个部位都是随时间交替进行冷却和返红/自回火，使得大板在表层和心部上的温度、冷却速度、组织、性能等差异较小，例如，最终所得的复合板的基层的厚度方向上维氏硬度差≤10，头中尾强度差≤40MPa，整板各处强度差≤40MPa。再者，可以进一步提升复合板的板形，即不平度低。

本实施方式的堆冷、尤其是堆冷中两块钢板的温度以及堆冷时间，可以相对于前述第一种实施方式可以进一步提升最终所得复合板的组织、性能和板形。

<复合坯轧制步骤的第二种实施方式>

该实施方式，与前述复合坯轧制步骤的第一种实施方式的区别在于：加热、两阶段控制轧制等分步骤，而在超快速冷却系统上的冷却以及之后的步骤相同。

具体地：

在“对所得复合坯进行加热”时，均热温度为1150～1220℃，加热总时间≥1.2×tmin/mm，t为复合坯厚度，均热段保温时间为30min～50min；

以上，对所述复合坯轧制的总步骤进行了详细说明，如前文所述，本发明的所述制备方法还包括复合板分离矫直总步骤。具体地，所述复合板分离矫直的总步骤包括以下分步骤：

将复合板大板四侧边进行切割以去除封条之外的部分，复合板大板分离成上下两张复合板小板；

将定尺后的复合板小板的复层朝上置于压平机上进行压平，其中：当横向压平时，控制压平机的压平力F1＝ν×a×b×c

最后，对复合板小板进行冷矫直，得到单面不锈钢复合板成品。

其中，关于步骤“将其四侧边进行切割以去除封条之外的部分”中的封条之外的部分，即经前面的复合坯轧制步骤之后，由前文所提到的复合坯中的所述封条及所述填充层所转变成的复合板大板上的边沿部分。如此，将这部分去除，露出不锈钢复层，而在没有这部分的连接作用的情况下，复合板大板分离成上下两张复合板小板。参看图4a～4e，对应于前文所述的坯料表面处理步骤的五种实施方式，图4a～4e分别示出了对应的两张单面复合板小板(也即最终复合板)的截面形状。

每张复合板小板由复层和基层构成，复层由原来的复材经由轧制得来，基层由原来的基材经由轧制得来，鉴于此，在图4a～4e中对复层依然标示了原复材的标号、基层也依然标示了原基材的标号。

如此，通过压平机的压平力的调控，本发明可以实现复合板的板形控制，操作方便而效果极佳。

进一步地，本发明提供一种如前所述的制备方法所制得的单面不锈钢复合板，力学性能优异，具有良好的界面结合质量、板形、均匀性和表面质量，并且冲击韧性强、耐腐蚀性能优异。

一优选实施方式中，所述复合板的总厚度为15～39mm，基层的厚度为12～36mm，复层的厚度为3mm。

一优选实施方式中，所述复合板的复层优选为奥氏体不锈钢。具体地，复层的化学成分以质量百分比计为：C≤0.15％，Si≤1.00％，Mn≤2.00％，P≤0.045％，S≤0.030％，Ni：6.0～22.0％，Cr：16.0～26.0％，Mo≤3.0％，余量为Fe及不可避免的杂质。可以理解的，该复层由复材经轧制后所得，其化学成分与复材一致。采用该化学成分，可以在前述技术效果的情况下进一步保证复合板的性能，尤其是复层的耐蚀性能，例如所得所述复合板的复层(即由)在硫酸-硫酸铜溶液中煮20h，经180°弯曲后，无晶间腐蚀裂纹。

一优选实施方式中，所述复合板的基层的化学成分以质量百分比计为：C：0.03～0.16％，Si：0.11～0.29％，Mn：1.31～1.54％，P≤0.018％，S≤0.0030％，Cr：0.06～0.29％，Ni≤0.24％，Cu≤0.24％，Mo≤0.24％，Nb：0.011～0.034％，Ti：0.011～0.019％，Al：0.030～0.040％，余量为Fe及不可避免的杂质。更优选地，化学成分以质量百分比计为：C：0.03～0.07％，Si：0.11～0.19％，Mn：1.46～1.54％，P≤0.010％，S≤0.0015％，Cr：0.21～0.29％，Ni：0.16～0.24％，Cu：0.16～0.24％，Mo：0.16～0.24％，Nb：0.026～0.034％，Ti：0.011～0.019％，Al：0.030～0.040％，其余为Fe和不可避免的杂质。可以理解的，该基层由基材经轧制后所得，其化学成分与复材一致。采用该化学成分，结合复合板制备中的各个工艺方法的可以在前述技术效果的情况下进一步提升复合板的力学性能，以及保证韧性、均匀性和板形。

例如一优选实施方式中，复合板的0℃冲击功≥120J，-20℃冲击功≥120J，-40℃冲击功≥120J；复合板外弯180°无裂纹，内弯180°无裂纹。

一优选实施方式中，屈服强度≥345MPa，抗拉强度≥490MPa，断后伸长率≥18％，屈强比≤0.86。

一优选实施方式中，所述复合板的基层的厚度方向上维氏硬度差≤10，头中尾强度差≤40MPa，整板各处强度差≤40MPa。

一优选实施方式中，所述复合板的复合界面结合率100％，剪切强度≥300MPa。

一优选实施方式中，所述复合板的不平度≤3mm/m，甚至更优的，复合板厚板不平度≤2mm/m。

上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

下面通过2个实施例来进一步说明本发明的有益效果，当然，这些实施例仅为本发明所含众多变化实施例中的一部分，而非全部。

这2个实施例中，选取Q500q钢种作为基材，选取316不锈钢作为复材。

在此，2个实施例按照本发明所提供的实施方式予以制备厚度为378mm的复合坯。其中，每个实施例都进一步分别按照基材厚度恒定的复合坯、基材变厚度的复合坯，这两种坯料表面处理步骤的实施方式进行实施。

进一步地，实施例1按照本发明复合坯轧制步骤的第一种实施方式进行实施，实施例2按照本发明复合坯轧制步骤的第二种实施方式进行实施。得到厚度均为54mm，复层厚度为3mm的复合板大板，其中：针对基材“厚度恒定”的复合坯所制得的单面不锈钢复合板，其厚度为27mm且基层厚度为24mm；而针对基材“变厚度”的复合坯所制得的单面不锈钢复合板，其厚度为23～31mm、基层厚度20～28mm，为最小厚度～最大厚度的厚度范围。

而对这些实施例的复合板进行取样并试验，发现：

1)复合界面结合率均为100％；

2)内弯180°合格(无裂纹)，外弯180°合格(无裂纹)；

3)在硫酸-硫酸铜溶液中煮20h，经180°弯曲后，复层无晶间腐蚀裂纹。

4)而2个实施例中基层厚度恒定的复合板进行性能测试，得到结果如表1所示。