CN105112614B - 一种耐热不锈钢退火罐的加工方法及制备的退火罐 - Google Patents

Abstract

本发明属金属材料加工设备领域，为解决目前移动式退火罐使用中反复承受加热、保温、缓冷至常温循环往复过程，容易出现破损失效的问题，提供一种耐热不锈钢退火罐的加工方法及制备的退火罐。包括焊接一体的罐底和罐体，罐体为16‑20mm厚的大口径无缝不锈钢钢管，罐体外表面设石英砂渗透融合层和石英砂层。罐体整体浇铸成型，罐体与罐底焊接；罐体外表面被覆石英砂质耐火材料保护层，罐体表面的钢水和石英砂在高温下形成渗透融合层，未融合渗透的石英砂颗粒形成石英砂层。高温环境下机械性能好，良好的抗热冲击、耐高温、抗氧化和耐腐蚀性能；罐体不变形，密封性能好，退火质量高；使用寿命为常规退火罐的3～5倍，年使用成本下降，生产效率提高。

Description

一种耐热不锈钢退火罐的加工方法及制备的退火罐

技术领域

本发明属于金属材料加工设备领域，提供了一种耐热不锈钢退火罐的加工方法及制备的退火罐，以耐热、抗氧化、耐腐蚀的不锈钢作为材质、离心浇铸成型、外表面被覆耐火材料保护层的退火罐，可作为冷拔铁丝、热拔钢丝、钢带退火工艺用的专用设备，还可用于其他需同时耐受高温、氧化、燃气腐蚀，特别是长期处于升温、降温循环往复的热震荡且同时承受氧化侵蚀工况环境的特殊领域。

背景技术

铁丝、钢丝及钢带是重要的金属制品，广泛应用于各行业的生产和建设，在其生产工艺中退火是不可或缺的重要工序。退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却，目的是去除冷拔铁丝、热拔钢丝、轧制钢带的残余应力，减少变形与裂纹倾向，降低金属硬度和脆性，改善其塑性和韧性。铁丝、钢丝及钢带生产企业中大部分的退火采用井式退火炉，承装退火工件为可移动式退火罐。其工作流程为装料——封罐——加温——保温——缓冷——出料，一个流程约40天，最高工作温度850～900℃。

移动式退火罐罐体一般为Ф1000mm，高2000-2500mm，采用18～20mm厚的#25碳钢板卷制对接后里外堆焊，罐底采用同质钢板与筒体堆焊连接。罐体外表面进行浸渗铝处理形成氧化铝薄膜以提高其抗氧化能力。退火罐的工作温度在850—900℃的高温区域，将铁丝放置入罐内后反复加热冷却，退火罐在一代罐役中需反复承受加热、保温、缓冷至常温循环往复的过程，因而退火罐的材质要求具有良好的抗氧化、抗腐蚀性能，以及足够高的高温强度和综合机械性能。长期以来，原始的以碳钢板圈好、对接缝焊接、渗铝形成的退火罐，因抗氧化、抗腐蚀能力差，导致退火罐在升温、降温、升温、降温循环往复的高温状态下长时间工作中，过早的氧化、剥皮、脱皮、焊缝开裂，罐体承受重量较大，在吊装移动过程中罐体容易变形等问题。

其破损失效的主要形式为：1）表面氧化铝薄膜破损，基体碳钢受到炉内烟气的氧化侵蚀，产生点蚀甚至剥蚀，蚀穿罐体后使得罐内的退火工件受氧化报废，导致退火罐及其内部工件使用寿命不超过一年，而使用一段时间后，表层氧化严重，作为废品铁进行处理也是不受欢迎的；2）罐体受氧化后蚀损使得堆焊的焊体与罐体的结合破坏，罐体漏气失效；3）罐体采用的普通碳钢抗热振性能较差，耐热疲劳性能不足，使用中容易产生变形而失效。最终不仅使产品使用寿命短，安全系数低，导致生产成本居高不下，极大的影响了用户的经济效益。

发明内容

本发明为了解决目前移动式退火罐使用中反复承受加热、保温、缓冷至常温循环往复的过程，容易出现破损失效的问题，提供了一种耐热不锈钢退火罐的加工方法及制备的退火罐。

本发明由如下技术方案实现：一种耐热不锈钢退火罐的加工方法，包括如下步骤：

A、罐体采用离心浇铸，废旧不锈钢作基料，加入耐高温耐腐蚀合金，通过中频感应炉，1600℃熔炼、精炼，钢水检测达标后，开启离心机，转速达到350--400 rpm时，均匀投入30--40目的石英砂，再将转速提升到500rpm，浇入钢水，冷却到暗红色，从管模中拖出，退火处理消除铸造应力；B、钢水在管模内，通过离心力的作用和石英砂在高温下渗透融合，形成石英砂渗透融合层；C、未融合渗透的石英砂颗粒则牢固粘附于渗透融合层表面，形成石英砂层；D、将设有石英砂渗透融合层和石英砂层的罐体与罐底焊接。

所制备的罐体控制壁厚为16-20mm。所述石英砂渗透融合层厚2mm，石英砂层厚3-4mm。

利用上述一种耐热不锈钢退火罐的加工方法制备的耐热不锈钢退火罐，包括焊接为一体的罐底和罐体，所述罐体为16-20mm厚的大口径无缝不锈钢钢管，罐体外表面覆有石英砂渗透融合层。

所述罐体为合金钢材，其组分及重量百分比为：镍3-4%，铬13%，硅1-2%，锰1-1.5%，铜0.4-0.6%，铝0.01-0.03%，钼0.1-0.2%，铌0.01-0.03%，氮0.1-0.3%，碳0.25-0.3%，其余为铁元素。

筒体整体浇铸成型，没有轴向焊缝，罐体与罐底焊接处理；罐体外表面被覆以石英砂质耐火材料保护层，罐体表面的钢水和石英砂在高温下渗透融合，形成渗透融合层，未融合渗透的石英砂颗粒则在钢水浸润、热吸附、浇铸离心力与钢模限制间产生的压力的综合作用下牢固粘附于渗透融合层表面形成致密的粘附层，两层间没有明显的界面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用耐热、抗氧化、耐腐蚀的不锈钢作为材质，其高温环境下抗热振性、耐热疲劳性能、抗氧化和耐腐蚀能力、抗磨能力远优于采用#25碳钢的普通退火罐，且高温环境下焊缝不开裂，机械性能好，罐体不变形；

2、筒体为整体浇铸成型，没有轴向焊缝，罐体外表面焊缝量减少42.4%，从而大大减少因焊缝蚀损造成的失效报废；

3、罐体外表面被覆耐火材料保护层，具有良好的抗热冲击、耐高温、抗氧化和耐腐蚀性能；

4、因罐体材料的耐高温、抗氧化性能远优于普通碳钢，罐内表面不会因氧化和高温造成缺陷；

5、使用维护方便，终身免大修；耐热钢退火罐因其特殊的合金材质可做到终身免大修。耐热钢退火罐属铸钢，其合金组织有较好的焊接性能，对于铸造气孔、砂眼、内应力引起的局部裂纹都可以用不锈钢焊条进行补焊，不会影响退火罐的整体寿命；

6、罐体密封性能好，产品退火质量高。耐热钢退火罐热强度高，在高温加热时，密封盖及罐体不会因受热不均而发生巨局部变形，引起空气进入容器内，使退火产品发生氧化、脱皮，造成产品质量事故。故使用耐热钢退火罐可有效地提高金属丝、冷轧带钢表面的光泽度和内在品质。

7、通过石英砂层和石英砂渗透融合层的作用，使罐体的抗氧化防腐蚀能力大大加强，在高温，退火反复使用的情况下，可以使用2年以上，其使用寿命为常规退火罐的3～5倍，未见损坏，氧化程度很轻，即使使用寿命到期，还可以回收再利用；使用该退火罐可大大降低生产成本，年使用成本比普通罐的使用成本下降30—50%，提高生产效率；

8、保护层为石英砂，报废后其残余保护层不会对其回收利用产生大的影响。

附图说明

图1为本申请所述耐热不锈钢退火罐的结构示意图；图2为图1中A部放大图。

图中：1-罐体；2-罐底；3-石英砂渗透融合层；4-石英砂层。

具体实施方式

实施例1：一种耐热不锈钢退火罐，包括焊接为一体的罐底2和罐体1，所述罐体1为18mm厚的大口径无缝不锈钢钢管，罐体1外表面设有石英砂渗透融合层3和石英砂层4。

所述罐体1为合金钢材，其组分及重量百分比为：镍3%，铬10%，硅1%，锰1%，铜0.6%，铝0.01%，钼0.1%，铌0.03%，氮0.1%，碳0.25%，其余为铁元素。

所述耐热不锈钢退火罐的加工方法为：A、罐体采用离心浇铸而成，利用废旧不锈钢作为基料，加入耐高温耐腐蚀合金，通过中频感应炉，1600 的高温下熔炼、精炼，钢水检测达标后开启离心机，转速达到350rpm时，均匀投入30目的石英砂，再将转速提升到500rpm，浇入钢水，冷却到暗红色，从管模中拖出，再经退火处理消除铸造应力，控制壁厚为18mm。B、钢水在管模内，通过离心力的作用和石英砂在高温下渗透融合，形成石英砂渗透融合层。C、未融合渗透的石英砂颗粒则牢固粘附于渗透融合层表面，形成石英砂层；D、将设有石英砂渗透融合层和石英砂层的罐体与罐底焊接。所述石英砂渗透融合层厚2mm，石英砂层厚3mm。

筒体整体浇铸成型，没有轴向焊缝，罐体与罐底焊接处理；罐体外表面被覆以石英砂质耐火材料保护层，罐体表面的钢水和石英砂在高温下渗透融合，形成渗透融合层，未融合渗透的石英砂颗粒则在钢水浸润、热吸附、浇铸离心力与钢模限制间产生的压力的综合作用下牢固粘附于渗透融合层表面形成致密的粘附层，两层间没有明显的界面。

采用1.5t电炉，经计算机配料，控制冶炼程序，生产出成分及温度满足要求的钢水。采用卧式离心浇铸机，采用重量法控制壁厚，按照长期研究得出转速、浇铸钢水方向和浇铸速度，生产出合格的退火罐筒体。在浇铸筒体前，采用加砂器向预热到规定温度的金属模具中加入石英砂，在浇铸钢水过程中通过调控浇铸速度和浇铸机转速以满足形成完整致密的保护层。

本实施例制备的耐热不锈钢退火罐使用寿命为常规退火罐的3倍，年使用成本比普通罐的使用成本下降30%。

实施例2：一种耐热不锈钢退火罐，罐体1为20m厚的大口径无缝不锈钢钢管，罐体1外表面设有石英砂渗透融合层3和石英砂层4。

所述罐体1为合金钢材，其组分及重量百分比为：镍5%，铬14%，硅2%，锰1.5%，铜0.4%，铝0.02%，钼0.15%，铌0.01%，氮0.2%，碳0.28%，其余为铁元素。

所述耐热不锈钢退火罐的加工方法为：A、罐体采用离心浇铸而成，利用废旧不锈钢作为基料，加入耐高温耐腐蚀合金，通过中频感应炉，1600 的高温下熔炼、精炼，钢水检测达标后开启离心机，转速达到380rpm时，均匀投入35目的石英砂，再将转速提升到500rpm，浇入钢水，冷却到暗红色，从管模中拖出，再经退火处理消除铸造应力，控制壁厚为20mm。B、钢水在管模内，通过离心力的作用和石英砂在高温下渗透融合，形成石英砂渗透融合层。C、未融合渗透的石英砂颗粒则牢固粘附于渗透融合层表面，形成石英砂层；D、将设有石英砂渗透融合层和石英砂层的罐体与罐底焊接。所述石英砂渗透融合层厚2mm，石英砂层厚4mm。

筒体整体浇铸成型，没有轴向焊缝，罐体与罐底焊接处理；罐体外表面被覆以石英砂质耐火材料保护层，罐体表面的钢水和石英砂在高温下渗透融合，形成渗透融合层，未融合渗透的石英砂颗粒则在钢水浸润、热吸附、浇铸离心力与钢模限制间产生的压力的综合作用下牢固粘附于渗透融合层表面形成致密的粘附层，两层间没有明显的界面。

采用1.5t电炉，经计算机配料，控制冶炼程序，生产出成分及温度满足要求的钢水。采用卧式离心浇铸机，采用重量法控制壁厚，按照长期研究得出转速、浇铸钢水方向和浇铸速度，生产出合格的退火罐筒体。在浇铸筒体前，采用加砂器向预热到规定温度的金属模具中加入石英砂，在浇铸钢水过程中通过调控浇铸速度和浇铸机转速以满足形成完整致密的保护层。

本实施例制备的耐热不锈钢退火罐使用寿命为常规退火罐的3-5倍，年使用成本比普通罐的使用成本下降40%。

实施例3：一种耐热不锈钢退火罐，罐体1为16m厚的大口径无缝不锈钢钢管，罐体1外表面设有石英砂渗透融合层3和石英砂层4。

所述罐体1为合金钢材，其组分及重量百分比为：镍7%，铬18%，硅1.5%，锰1.3%，铜0.2%，铝0.03%，钼0.2%，铌0.02%，氮0.3%，碳0.3%，其余为铁元素。

所述耐热不锈钢退火罐的加工方法为：A、罐体采用离心浇铸而成，利用废旧不锈钢作为基料，加入耐高温耐腐蚀合金，通过中频感应炉，1600 的高温下熔炼、精炼，钢水检测达标后开启离心机，转速达到400rpm时，均匀投入40目的石英砂，再将转速提升到500rpm，浇入钢水，冷却到暗红色，从管模中拖出，再经退火处理消除铸造应力，控制壁厚为16mm。B、钢水在管模内，通过离心力的作用和石英砂在高温下渗透融合，形成石英砂渗透融合层。C、未融合渗透的石英砂颗粒则牢固粘附于渗透融合层表面，形成石英砂层；D、将设有石英砂渗透融合层和石英砂层的罐体与罐底焊接。所述石英砂渗透融合层厚2mm，石英砂层厚3.5mm。

筒体整体浇铸成型，没有轴向焊缝，罐体与罐底焊接处理；罐体外表面被覆以石英砂质耐火材料保护层，罐体表面的钢水和石英砂在高温下渗透融合，形成渗透融合层，未融合渗透的石英砂颗粒则在钢水浸润、热吸附、浇铸离心力与钢模限制间产生的压力的综合作用下牢固粘附于渗透融合层表面形成致密的粘附层，两层间没有明显的界面。

采用1.5t电炉，经计算机配料，控制冶炼程序，生产出成分及温度满足要求的钢水。采用卧式离心浇铸机，采用重量法控制壁厚，按照长期研究得出转速、浇铸钢水方向和浇铸速度，生产出合格的退火罐筒体。在浇铸筒体前，采用加砂器向预热到规定温度的金属模具中加入石英砂，在浇铸钢水过程中通过调控浇铸速度和浇铸机转速以满足形成完整致密的保护层。

本实施例制备的耐热不锈钢退火罐使用寿命为常规退火罐的5倍，年使用成本比普通罐的使用成本下降50%。

Claims (5)

1.一种耐热不锈钢退火罐的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、罐体采用离心浇铸，废旧不锈钢作基料，加入耐高温耐腐蚀合金，通过中频感应炉，1600℃熔炼、精炼，钢水检测达标后，开启离心机，转速达到350—400rpm时，均匀投入30--40目的石英砂，再将转速提升到500rpm，浇入钢水，冷却到暗红色，从管模中拖出，退火处理消除铸造应力；B、钢水在管模内，通过离心力的作用和石英砂在高温下渗透融合，形成石英砂渗透融合层；C、未融合渗透的石英砂颗粒则牢固粘附于渗透融合层表面，形成石英砂层；D、将设有石英砂渗透融合层和石英砂层的罐体与罐底焊接。

2.根据权利要求1所述的一种耐热不锈钢退火罐的加工方法，其特征在于：所制备的罐体控制壁厚为16-20mm。

3.根据权利要求1所述的一种耐热不锈钢退火罐的加工方法，其特征在于：所述石英砂渗透融合层厚2mm，石英砂层厚3-4mm。

4.利用权利要求1所述的一种耐热不锈钢退火罐的加工方法制备的耐热不锈钢退火罐，包括焊接为一体的罐底（2）和罐体（1），其特征在于：所述罐体（1）为16-20mm厚的大口径无缝不锈钢钢管，罐体（1）外表面设有石英砂渗透融合层（3）和石英砂层（4）。

5.根据权利要求4所述的利用耐热不锈钢退火罐的加工方法制备的耐热不锈钢退火罐，其特征在于：所述罐体为合金钢材，其组分及重量百分比为：镍3-7%，铬10-18%，硅1-2%，锰1-1.5%，铜0.2-0.6%，铝0.01-0.03%，钼0.1-0.2%，铌0.01-0.03%，氮0.1-0.3%，碳0.25-0.3%，其余为铁元素。