CN102179672A - 一种不锈钢抗菌管的加工工艺 - Google Patents

Abstract

一种不锈钢抗菌管的加工工艺，包括含铜铁素体不锈钢抗菌钢卷分条、焊接成管、定长度切割并去毛刺，循环进行的碱性化学溶液去除焊接管表面油污，固溶热处理、多辊冷轧、矫直，在连续炉中抗菌热处理，以及化学抛光工序。本发明通过改良焊接管的现有加工工艺，生产的含铜铁素体焊接管内外平整、光亮、无可见焊缝、机械性能好、抗菌性能优异，达到卫生级镜面管的工艺要求；生产工艺相对简单、生产效率高、成本低。

Description

一种不锈钢抗菌管的加工工艺

技术领域

本发明涉及一种不锈钢焊接管的加工工艺，尤其涉及含铜铁素体抗菌不锈钢管。

背景技术

常规的不锈钢输送管道在经过长期的使用后，积累的水垢杂质，会附着在管道内壁滋生微生物，当管道中水流较慢或停流时，微生物将演变成细菌附着管壁内经过一段时间的繁殖形成菌群，这时水质将下降。

抗菌不锈钢按抗菌性能的产生方式分为两种：镀膜式和自身抗菌式。前者是在不锈钢上镀上带有杀菌性的金属材料、或其它有杀菌作用的无机材料，缺点是易磨损、易老化，随温差及外在环境的变化而改变，从而使不锈钢失去抗菌性；后者则是在不锈钢生产过程中添加一些具有抗菌作用的金属元素，再通过特殊的处理使不锈钢本身产生抗菌性，它没有前者的缺点，而且成本低、易于加工，如含铜铁素体不锈钢，正在食品餐饮、医疗卫生和家庭生活中逐步得到推广运用。

如果利用含铜铁素体不锈钢来加工不锈钢输送管道，按传统加工方式可分为无缝钢管和焊接钢管，前者成品精度和强度高、能够达到卫生级镜面管的工艺要求，但是加工工艺复杂、消耗高、成本高，限制了产品的推广应用；后者生产工艺简单、生产效率高、成本低，但是如果按照目前的焊接管生产工工艺来加工，由于焊缝的存在，不能达到卫生级镜面管的工艺要求。以上二种加工方式，为了达到要求的机械性能和最佳抗菌效果，在材料达到成品要求尺寸后，都是先后分别在连续炉中进行固溶处理和在真空炉中进行时效处理，这样的热处理方式加工周期长，能耗高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种采用含铜铁素体不锈钢加工、能够满足卫生级镜面管工艺要求，且具有良好的机械性能和抗菌效果的不锈钢抗 菌管的加工工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种不锈钢抗菌管的加工工艺，包括钢卷分条、焊接成管、定长度切割并去除切口毛刺、化学抛光工序，其特征在于：

所述钢卷为含铜铁素体不锈钢抗菌钢卷，

在去除切口毛刺和化学抛光工序之间，

(1)首先：

①碱性溶液去除焊接管表面油污，

②固溶处理，400±20℃预热14～18分钟、加热升温6～10分钟至900±20℃、在900±20℃保温16～20分钟、缓冷7～10分钟至500±20℃、快速急冷3～5分钟至200±20℃后空冷，

③在多辊冷轧管机上轧制，

④在矫直机上矫直，

以上①～④步循环进行多次，直至最后一次循环、焊接管断面尺寸达到成品要求，

(2)然后，

①碱性溶液去除焊接管表面油污，

②抗菌热处理，400±20℃预热14～18分钟、加热升温6～10分钟到900±20℃、在900±20保温6～10分钟、降温至730±20℃停留180～240分钟、缓冷7～10分钟至500±20℃、快速急冷3～5分钟至200±20℃后空冷，

③在矫直机上矫直，

④定长度切割并去除切口毛刺。

采用碱性化学物质溶液除去不锈钢表面上的油污，是为了达到清洁表面的作用、以利于后续的热处理加工，借助循环搅拌清洗溶液和加温控制能显著提高除油效果。如果去污去油不净，在随后的热处理工艺中往往会导致钢管内外表面局部增碳，从而影响钢管的抗菌性能和抗腐蚀性能。

固溶处理主要是为了消除不锈钢制品在加工过程中产生的内部应力，以满足次道工序的性能要求和加工工艺要求，当温度到900℃左右时，铁素体不锈 钢内部开始再结晶，变形组织消除，金属内部的加工应力减小，随着温度的升高，铁素体不锈钢硬度降低，但达到1200℃时晶粒明显粗化。因此，铁素体不锈钢的固溶处理温度一般为850～1020℃。因铁素体不锈钢焊接管为中空薄壁细长件，第(1)步第②道工序中的固溶处理工艺宜采用900±20℃保温16～20分钟。

当在铁素体不锈钢中添加适量Cu(1.5％左右)成为含铜铁素体不锈钢，并对该不锈钢材料在固溶处理后再进行时效热处理，在不锈钢基体中会有弥散、均匀分布、具有纳米级尺度，且呈条状、相间距离较为均匀的抗菌相出现。含铜铁素体抗菌不锈钢的抗菌性能就源于钢中的抗菌相，为与单质铜区分，该抗菌相被称为富铜相，或ε-Cu。抗菌处理的工艺参数对抗菌相的形貌和数量有明显的影响，从而又影响到抗菌功能。试验研究表明，时效温度达到700℃时，不锈钢才具有99.9％以上的杀菌率，700～850℃是含铜铁素体不锈钢的最佳时效处理温度区间。第(2)步第②道工序中的抗菌热处理由固溶处理和时效处理组成，由于固溶处理和时效处理的工艺条件对析出相的数量、形貌都有影响，从而影响杀菌率。但是用含铜铁素体不锈钢加工的材料，因为其形状、尺寸、对机械性能和加工要求的不同，以及采用的热处理设备的不同，其最佳的热处理工艺参数是不同的，由于含铜铁素体抗菌不锈钢焊接管为中空薄壁细长件，第(2)步第②道工序中，抗菌热处理工艺采用的方法是：在900±20℃保温6～10分钟固溶处理后，降温至730±20℃停留180～240分钟时效处理。

传统的焊接管加工中没有轧制工序，焊接管成品的壁厚就是分条前钢卷的厚度，成品管内壁上留有明显、突起的焊缝，由于表面光洁度不高，不能达到卫生级镜面管的工艺要求，在长期使用中容易附着表面残留。而经过多辊轧制后的焊接管，外径减小、壁厚减薄、长度增加，轧制过程基本去除了焊接管内外表面的焊缝，修正了外径精度，经过多道轧制的焊接管再进行化学抛光，内外表面的焊缝肉眼几乎不可见，表面光洁度显著提高，能够达到卫生级镜面管的工艺要求。

为保证每道轧制工序前后的焊接管管径、壁厚变化的均匀性，优选第(1)步第③道工序、在多辊冷轧管机上轧制，每道轧制后的焊接管比轧制前减径5 ％～7％，壁厚减薄24％～35％，轧制延伸率为1.4～1.6，直至成品规格。

由于焊接管在焊接和热处理过程中，会有一定的变形，因此在固溶处理和抗菌热处理后要利用尼龙辊进行矫直。

进一步的，考虑到第(2)步第②道工序中，抗菌热处理由多道工艺连续而成，包括固溶处理和时效处理。由于抗菌热处理设备的不同，会产生不同的热处理效果。

目前固溶处理普遍采用光亮连续炉加工，连续炉炉膛为长条形中空腔室，腔室两端分别开设进料口和出料口，腔室底部铺设连续输送带，炉膛内配置加热元件，炉内通有保护气体。炉膛沿进料方向顺次为：

用于烘干和除湿的前处理区，

用于固溶处理的主炉体加热温控区，又细分为预热区、加热升温区、保温区，

用于冷却的水冷控温区，又细分为缓冷区和急冷区。

而某些含铜铁素体不锈钢材，包括钢板、卷材、钢管等，大多采用真空炉进行周期式的时效热处理。真空炉炉膛为密封的抽真空腔室，以保证含铜铁素体不锈钢制品在高温时不会发生氧化。

如果利用连续炉和真空炉两种热处理炉分别进行周期式的固溶和时效处理加工，即一批管件在连续炉中完成固溶处理后再将管件密封在真空炉中进行时效处理加工，这种生产方式需要配备大型真空炉设备，且因二个工序二次分开加热，不但增加了能源的消耗，又延长了加工周期。本发明采用连续式光亮热处理炉将固溶和时效二步热处理工序合并成抗菌热处理在一条生产线上连续完成，可大大降低能源消耗和缩短加工周期。

连续式光亮热处理炉炉膛为长条形中空腔室，炉膛两端分别开设进料口和出料口，腔内底部铺设连续输送带；腔内通有惰性保护气体、以防止管件在高温下氧化。腔室包括多个区域，沿进料方向顺次为：前处理区、主炉体加热温控区和水冷控温区。其中，用于抗菌热处理加工的主炉体加热温控区，又细分为预热区、加热升温区、保温区和抗菌热处理区，管件在输送带上被相继送入以上各区，在前处理区经室温～300℃的热风烘干和除湿后进入主炉体加热 温控区，管件先在预热区经14～18分钟加热升温到400±20℃，在加热升温区经6～10分钟加温到900±20℃后进保温区固溶处理6～10分钟后进入抗菌热处理区，管件在该区降温至730±20℃停留180～240分钟进行时效处理后，进入水冷控温区缓冷7～10分钟至500±20℃、再快速急冷3～5分钟至200±20℃后空冷。在连续热处理炉上的管件可在5小时内连续完成固溶处理和时效处理，大大提高了生产效率。

本发明的有益效果在于：

1、通过改良焊接管的现有加工工艺，生产出的含铜铁素体焊接管内壁外表平整、光亮、无可见焊缝、机械性能好、抗菌性能优异，达到卫生级镜面管的工艺要求；

2、生产工艺相对简单、利用现有设备适当改造即可完成，生产效率高、大大降低能源消耗、成本低。

具体实施方式

现以成品尺寸为外径50.8mm、壁厚1mm、长度6000mm的定尺高精度含铜铁素体不锈钢抗菌焊接管为例，说明本发明的生产工序：

1、对壁厚为2mm、宽度为2050mm的含铜铁素体不锈钢抗菌钢卷进行宽度为178mm的分条；

2、氩弧焊焊接，焊管尺寸为外径58mm、壁厚2mm；

3、对含铜铁素体不锈钢焊接管进行定长度切割，切割后的焊管尺寸为外径58mm、壁厚2.0、长度2760mm；

4、用角向砂轮机去除切割的毛刺；

5、碱性溶液去除焊接管表面油污，去油污溶液为脱脂剂STG-01，兑水稀释比例为1∶20～25份水，溶液温度：30～40℃，处理时间：浸泡30～50min；

6、连续炉固溶处理，详细工艺参数如下表中“固溶处理”一栏所示；

7、冷轧，冷轧后的焊管尺寸：外径减为54mm，减径率为6.89％，壁厚减为1.5mm，减薄率为25％，长度延伸为3920mm，延伸率为1.42；

8、在采用尼龙辊的钢管矫直机上矫直；

循环上述5～8步一次，其中，第二道冷轧后的焊管尺寸：外径减为50.8mm， 减径率为5.93％，壁厚减为1.0mm，减薄率为33.3％，长度延伸为6190mm，延伸率为1.58；

9、碱性溶液去除焊接管表面油污，同第5步；

10、抗菌热处理，详细工艺参数如下表中“抗菌热处理”一栏所示；

11、在采用尼龙辊的钢管矫直机上矫直；

12、根据成品6000mm要求进行定长度切割，并去除切口毛刺；

13、化学抛光，根据食品级、石油化工不锈钢钢管生产工艺要求进行。

经过上述要求加工后，本铁素体抗菌焊接管内外平整、光亮、无可见焊缝、机械性能好、抗菌性能优异。

Claims (4)

1.一种不锈钢抗菌管的加工工艺，包括钢卷分条、焊接成管、定长度切割并去除切口毛刺、化学抛光工序，其特征在于：

所述钢卷为含铜铁素体不锈钢抗菌钢卷，

在去除切口毛刺和化学抛光工序之间，

(1)首先：

①碱性溶液去除焊接管表面油污，

②固溶处理，400±20℃预热14～18分钟、加热升温6～10分钟至900±20℃、在900±20℃保温16～20分钟、缓冷7～10分钟至500±20℃、快速急冷3～5分钟至200±20℃后空冷，

③在多辊冷轧管机上轧制，

④在矫直机上矫直，

以上①～④步循环进行多次，直至最后一次循环、焊接管断面尺寸达到成品要求，

(2)然后，

①碱性溶液去除焊接管表面油污，

②抗菌热处理，400±20℃预热14～18分钟、加热升温6～10分钟到900±20℃、在900±20℃保温6～10分钟、降温至730±20℃停留180～240分钟、缓冷7～10分钟至500±20℃、快速急冷3～5分钟至200±20℃后空冷，

③在矫直机上矫直，

④定长度切割并去除切口毛刺。

2.根据权利要求1所述的不锈钢抗菌管的加工工艺，其特征在于：

所述第(1)步第③道工序、在多辊冷轧管机上轧制，

每道轧制后的焊接管比轧制前减径5％～7％，壁厚减薄24％～35％，轧制延伸率为1.4～1.6，直至成品规格。

3.根据权利要求1所述的不锈钢抗菌管的加工工艺，其特征在于：

所述第(2)步第②道工序采用连续式光亮热处理炉。

4.根据权利要求3所述的不锈钢抗菌管的加工工艺，其特征在于：

所述连续式光亮热处理炉炉膛为长条形中空腔室，炉膛两端分别开设进料口和出料口，腔内底部铺设连续输送带，腔内通有惰性保护气体，

炉膛包括多个区域，沿进料方向顺次为：前处理区、主炉体加热温控区和水冷控温区，其中，主炉体加热温控区分为预热区、加热升温区、保温区和抗菌时效处理区。