CN107739809B - 一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法，用静电喷塑机于不锈钢钢带表面均匀地喷涂一层氧化锌粉末，再通过1050～1080℃固溶处理炉处理后，快速用碱浴冷却至室温，然后通过氢氧化钠溶液除去不锈钢钢带表面的氧化锌膜层即可。本发明通过在不锈钢钢带的表面喷涂氧化锌层，能够使不锈钢带受热更加均匀，并起到保温的效果，使不锈钢钢带在恒温段的温度波动更小，进而使碳化物彻底溶解于奥氏体中，同时氧化锌层能够隔离Fe元素和其他元素的反应，无需在固溶处理炉中充氢气作为保护气体，处理成本低、安全系数高。
Description
技术领域
本发明涉及奥氏体不锈钢带加工技术领域，尤其涉及一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法。
背景技术
不锈钢钢带的固溶处理是为了溶解基体内碳化物等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力，使不锈钢钢带发生再结晶，充分、彻底、均匀地转化为奥氏体。不锈钢钢带固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合金高温抗蠕变性能，其处理的温度范围大约在980～1250℃之间，主要根据各种不锈钢钢带中相析出和溶解规律及使用要求来选择，以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。
然而，现有的不锈钢钢带的固溶处理过程中，由于设备误差，容易导致不锈钢钢带受热不均，使不锈钢钢带在恒温段的温度波动更大，而导致不锈钢钢带局部碳化物溶解不彻底，导致奥氏体晶粒的晶体方向的有序性差，形成的晶粒度不均一，导致固溶处理后的奥氏体组织表面光亮度低，不锈钢钢带的抗应力腐蚀和抗晶间腐蚀弱；同时为了防止固溶处理过程中不锈钢钢带中的Fe元素和其他元素的反应，需在固溶处理炉中充氢气作为保护气体，处理成本高、安全系数低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法，使不锈钢钢带的固溶处理过程中受热均匀，固溶处理后的奥氏体组织表面光亮度高，不锈钢钢带的应力腐蚀和晶间腐蚀弱，且无需在固溶处理炉中充氢气作为保护气体。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法，包括以下具体步骤：
S1.用静电喷塑机于不锈钢钢带表面均匀地喷涂一层氧化锌粉末，形成的氧化锌粉末层的厚度为0.03～0.10mm，氧化锌粉末为近球形颗粒，近球形氧化锌颗粒的粒径为60～100nm；氧化锌作为一个“经典的”金属氧化物可以通过多种方法合成低维或高维的微米和纳米结构，例如纳米带、纳米棒、纳米片、微米塔以及分级结构微球，且氧化锌具有价格低廉、结构稳定和形貌可控性强等特点；用静电喷塑机把氧化锌粉末涂料喷涂到不锈钢钢带的表面后，在静电作用下，氧化锌粉末会均匀的吸附于工件表面，并自组装形成纳米结构，纳米结构在奥氏体晶粒的形成过程中能够起到软模板的作用，进而引导奥氏体晶粒的晶体方向和晶粒形状大小。微球结构的氧化锌结构稳定、比表面积大以及容易使客体分子进入其内表面，因此将微球结构的氧化锌作为软模板引导奥氏体晶粒的晶体方向和晶粒形状大小，能够形成的奥氏体晶粒的晶体方向更加有序，并使晶粒呈近球形，晶粒大小均一，进而提高固溶处理后的奥氏体组织表面光亮度，降低不锈钢钢带的应力腐蚀和晶间腐蚀，提高了不锈钢钢带的质量。
S2.将喷涂有氧化锌粉末层的不锈钢钢带以2.5～12.3m/min的运行速度通过固溶处理炉，固溶处理炉内的温度为1050～1080℃，不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间为40s～200s。
S3.将从固溶处理炉中出炉后的不锈钢钢带快速用水浴冷却至室温；水浴冷却与空气冷却相比冷却速度更快，使不锈钢钢带在敏化温度区停留时间更短，能够防止Cr23C6在奥氏体晶界析出。
S4.将冷却至室温的不锈钢钢带通过氢氧化钠溶液，彻底除去不锈钢钢带表面的氧化锌膜层即可；氢氧化钠属于碱浴，当不锈钢带浸入碱浴后，其表面的氧化锌能快速与氢氧化钠和水反应生成四羟基合锌酸钠，进而彻底除去不锈钢带表面的氧化锌。
进一步，不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间，与其宽度和厚度成正比。
进一步，近球形氧化锌颗粒的制备方法如下：
取0.8～1mol/L硫酸锌溶液于反应器中，然后在机械搅拌下，滴加1mol/L的碳酸氢铵溶液进行中和反应，反应后得到碱式碳酸锌沉淀，经过滤、洗涤、甩干，于120℃下干燥，得到碱式碳酸锌，将碱式碳酸锌置于马弗炉中，在600℃煅烧4h，即得到近球形氧化锌颗粒。
进一步，不锈钢钢带从固溶处理炉中出炉后快速用碱浴冷却至室温，所述碱浴为碳酸氢钠和硝酸钠的水溶液。高温的不锈钢带使碱浴中的碳酸氢钠快速分解，产生大量二氧化碳，二氧化碳的挥发会带走溶液中大量的热量，进而加速不锈钢带的降温；同时碱浴、硝盐流动性好，温度均匀达到±2℃，温度波动小，热容量大，导热率高，热损失小，处理后的不锈钢钢带表面光洁，无氧化色。
进一步，碳酸氢钠和硝酸钠的水溶液中，每升水含有碳酸氢钠30～50g、硝酸钠20～30g。
本发明的有益效果：
1.本发明通过在不锈钢钢带的表面喷涂氧化锌层，能够使不锈钢带受热更加均匀，并起到保温的效果，使不锈钢钢带在恒温段的温度波动更小，进而使碳化物彻底溶解于奥氏体中，同时氧化锌层能够隔离Fe元素和其他元素的反应，无需在固溶处理炉中充氢气作为保护气体，处理成本低、安全系数高；
2.本发明的纳米级氧化锌颗粒起到软模板的作用，引导奥氏体晶粒形成方向的有序性和晶粒度的均一性，使固溶处理后的奥氏体不锈钢钢带表面光亮度高，奥氏体组织的抗应力腐蚀和抗晶间腐蚀强，在不锈钢钢带后期的加工应用中，不会因应力腐蚀和晶间腐蚀低而出现表面质量问题；
3.本发明高温的不锈钢带使碱浴中的碳酸氢钠快速分解，产生大量二氧化碳，二氧化碳的挥发会带走溶液中大量的热量，进而加速不锈钢带的降温，不锈钢带在敏化温度区停留时间短，能够防止Cr23C6在奥氏体晶界析出。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明进行详细说明：
实施例一
用静电喷塑机于不锈钢钢带表面均匀地喷涂一层氧化锌粉末，形成的氧化锌粉末层的厚度为0.03～0.10mm；然后将喷涂有氧化锌粉末层的不锈钢钢带以2.5～12.3m/min的运行速度通过固溶处理炉，固溶处理炉内的温度为1050～1080℃，不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间为40s～200s，且不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间与其宽度和厚度成正比；再将从固溶处理炉中出炉后的不锈钢钢带快速用水浴冷却至室温；将冷却至室温的不锈钢钢带通过氢氧化钠溶液，彻底除去不锈钢钢带表面的氧化锌膜层即可。
实施例二
取0.8～1mol/L硫酸锌溶液于反应器中，然后在机械搅拌下，滴加1mol/L的碳酸氢铵溶液进行中和反应，反应后得到碱式碳酸锌沉淀，经过滤、洗涤、甩干，于120℃下干燥，得到碱式碳酸锌，将碱式碳酸锌置于马弗炉中，在600℃煅烧4h，即得到氧化锌粉末，氧化锌粉末为近球形颗粒，近球形氧化锌颗粒的粒径为60～100nm；用静电喷塑机于不锈钢钢带表面均匀地喷涂一层氧化锌粉末，形成的氧化锌粉末层的厚度为0.03～0.10mm；然后将喷涂有氧化锌粉末层的不锈钢钢带以2.5～12.3m/min的运行速度通过固溶处理炉，固溶处理炉内的温度为1050～1080℃，不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间为40s～200s，且不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间与其宽度和厚度成正比；再将从固溶处理炉中出炉后的不锈钢钢带快速用水浴冷却至室温；将冷却至室温的不锈钢钢带通过氢氧化钠溶液，彻底除去不锈钢钢带表面的氧化锌膜层即可。
实施例三
取0.8～1mol/L硫酸锌溶液于反应器中，然后在机械搅拌下，滴加1mol/L的碳酸氢铵溶液进行中和反应，反应后得到碱式碳酸锌沉淀，经过滤、洗涤、甩干，于120℃下干燥，得到碱式碳酸锌，将碱式碳酸锌置于马弗炉中，在600℃煅烧4h，即得到氧化锌粉末，氧化锌粉末为近球形颗粒，近球形氧化锌颗粒的粒径为60～100nm；用静电喷塑机于不锈钢钢带表面均匀地喷涂一层氧化锌粉末，形成的氧化锌粉末层的厚度为0.03～0.10mm；然后将喷涂有氧化锌粉末层的不锈钢钢带以2.5～12.3m/min的运行速度通过固溶处理炉，固溶处理炉内的温度为1050～1080℃，不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间为40s～200s，且不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间与其宽度和厚度成正比；不锈钢钢带从固溶处理炉中出炉后快速用碱浴冷却至室温，所述碱浴为碳酸氢钠和硝酸钠的水溶液，且每升水含有碳酸氢钠30～50g、硝酸钠20～30g；将冷却至室温的不锈钢钢带通过氢氧化钠溶液，彻底除去不锈钢钢带表面的氧化锌膜层即可。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (5)
1.一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.用静电喷塑机于不锈钢钢带表面均匀地喷涂一层氧化锌粉末，形成的氧化锌粉末层的厚度为0.03～0.10mm，所述氧化锌粉末为近球形颗粒，所述近球形氧化锌颗粒的粒径为60～100nm；
S2.将喷涂有氧化锌粉末层的不锈钢钢带以2.5～12.3m/min的运行速度通过固溶处理炉，所述固溶处理炉内的温度为1050～1080℃，所述不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间为40s～200s；
S3.将从固溶处理炉中出炉后的不锈钢钢带快速用水浴冷却至室温；
S4.将冷却至室温的不锈钢钢带通过氢氧化钠溶液，彻底除去不锈钢钢带表面的氧化锌膜层即可。
2.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法，其特征在于，所述不锈钢钢带在固溶处理炉内的运行时间，与其宽度和厚度成正比。
3.根据权利要求1或2所述的一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法，其特征在于，所述近球形氧化锌颗粒的制备方法如下：
取0.8～1mol/L硫酸锌溶液于反应器中，然后在机械搅拌下，滴加1mol/L的碳酸氢铵溶液进行中和反应，反应后得到碱式碳酸锌沉淀，经过滤、洗涤、甩干，于120℃下干燥，得到碱式碳酸锌，将碱式碳酸锌置于马弗炉中，在600℃高温下煅烧4h，即得到近球形氧化锌颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法，其特征在于，所述不锈钢钢带从固溶处理炉中出炉后快速用碱浴冷却至室温，所述碱浴为碳酸氢钠和硝酸钠的水溶液。
5.根据权利要求4所述的一种奥氏体不锈钢钢带的固溶处理方法，其特征在于，所述碳酸氢钠和硝酸钠的水溶液中，每升水含有碳酸氢钠30～50g、硝酸钠20～30g。
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