CN107858587B - 一种不锈钢加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不锈钢加工工艺，包括炉壳、炉膛、设于炉膛上的进气部、设于炉壳上与该进气部相配合的开口及与所述进气部相配合的进气管；所述进气部上设有连接腔，该连接腔底部设有进气口；所述连接腔内设有密封件，所述密封件与所述连接腔底面之间设有第一密封层，所述密封件与所述进气管之间设有第二密封层。本发明中通过密封件、第一密封层、第二密封层之间的配合，有效实现了进气管与连接腔之间的密封配合，保证两者之间不会出现漏气的情况，实现炉膛内部始终保持真空状态，实现对于炉膛内的熔融物料的除气精炼。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢制造技术领域，尤其是涉及一种不锈钢加工工艺。
背景技术
不锈钢是耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种。当不锈钢中的氮元素较高时，不锈钢的耐腐蚀性将会得到极大程度的提高。但由于受到制备工艺的限制，现有的不锈钢中氮含量难以达到2.5wt%以上，不锈钢的强度、抗拉性、耐腐蚀性均较差。
且为了进一步提高不锈钢的耐腐蚀性，通常会在不锈钢表面进行镀锌处理，但现有的热镀锌工艺中，镀液在工件上的附着力较差，锌层厚度难以达标，且均匀度不高，极易形成暗灰镀层。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种制备得到的不锈钢耐腐蚀性强、锌层均匀度高的不锈钢加工工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种不锈钢加工工艺，包括以下步骤：
（1）不锈钢水炼制：选取原料并进行烧结，得到胚料；将制得的胚料、钢水、钼元素添加剂投入熔炼炉进行熔融处理，熔融的同时向熔炼炉内通入氮气；
（2）轧钢：将经过步骤（1）处理后的原料进行轧钢操作得到坯件；
（3）脱脂和酸洗；
（4）助镀：将坯件置于助镀液中反应10-15s；
（5）热浸锌:将步骤（4）中助镀完成后的坯件置于镀液中热浸锌5-10min，得到钢件；上述镀液包括以下质量分数比的组分：Al 0.005%~0.006%，Ni 0.01%~0.02%，其余为锌和不可避免的杂质。
本发明中的镀液内存在铝和镍元素，从而在镀锌的过程中，镀液可在钢件表面形成含有锌铝合金和镍锌合金的镀层，锌铝合金可有效提高钢件表面的光洁度、耐腐蚀，避免钢件表面出现锌灰、锌渣；镍锌合金可抑制超厚镀层的形成，提高锌层在工件表面上的附着力，镀锌完成后的均匀度高，有效避免暗灰镀层的生成，降低镀层的色差，镀锌效果好，产品质量高，热浸镀效率高；不锈钢水的制备过程中加入了稀土元素，稀土元素可有效杀死细菌、放线菌等微生物。提高不锈钢成品的耐腐蚀性；加入了钼元素，通过钼元素可有效提高不锈钢的淬透性、回火稳定性以及回火脆性，从而有效提高不锈钢的强度，且使得不锈钢具有良好的耐还原性，耐腐蚀性强；制备过程中持续通入氮气，保证氮气能够充分与熔融的物料发生反应，有效提高最终成型的不锈钢中的氮含量，且氮元素的含量高达4 wt%以上，保证制得的不锈钢管具有极高的强度和良好的抗腐蚀性、抗拉性。
作为优选，还包括（6）矫直：步骤（5）中的钢件在经过烘干并加热后，通过矫直机进行矫直；保证最终得到的成品不会出现完全或表面不平整的情况，提高工件合格率。
优选的，所述步骤（6）中的加热通过以下方式实现：将钢件置于环形加热炉中，将环形加热炉升温至850-875℃对坯料进行加热软化；矫直时，管坯内部无需软化，只需外部部分软化即可，而由于钢的软化起始温度为850℃，熔点为1050℃，故采用850-875℃的温度对不锈钢管坯进行加热时，管坯外部部分可发生软化，而内部部分并不会发生软化，从而既能有效满足矫直的软化需求，又能防止加热温度过高而造成能源的过多浪费，节能环保。
进一步的，所述钼元素添加剂为钼铁。
优选的，所述原料为黄铁矿、镍黄铁矿、焦炭、二氧化硅、二氧化锰、黄铜矿，所述黄铁矿的含水量为10-20%，所述镍黄铁矿的含水量为10-25%；铜元素可杀死致病菌、藻类等微生物；从而不锈钢中的稀土元素和铜元素可实现协同作用，有效提高杀死不锈钢内的细菌微生物的种类及大幅度的缩短时间，提高效率，提高不锈钢的抗腐蚀能力，延长使用寿命。
进一步的，所述熔炼炉包括炉壳、炉膛、设于炉膛上的进气部、设于炉壳上与该进气部相配合的开口及与所述进气部相配合的进气管；所述进气部上设有连接腔，该连接腔底部设有进气口；所述连接腔内设有密封件，所述密封件与所述连接腔底面之间设有第一密封层，所述密封件与所述进气管之间设有第二密封层；通过在进气管和连接腔之间设置密封件，同时增设了第一密封层和第二密封层，达到了三重密封的效果，即使其中一个或两个的密封性失效时，剩余的密封部件也能够实现进气管与连接腔之间的密封配合，从而即使长期使用也不会漏气的情况，极大程度的延长设备的使用寿命，避免出现氮气泄漏的情况，避免造成环境污染和危害工人的健康，具有良好的安全性。
进一步的，所述密封件下表面上间隔均匀的分布有与所述第一密封件相配合的多个环形凹槽；通过凹槽的设置，使得密封件下表面具有更多的空间来容纳第一密封层，使得密封件与第一密封层之间连接更为牢固，配合更为紧密，密封性能良好。
进一步的，所述密封件上表面上间隔均匀的分布有多与所述第二密封层相配合的多圈开口槽；通过开口槽的设置，使得密封件上表面具有更多的空间来容纳第二密封层，使得密封件与第二密封层之间连接更为牢固，配合更为紧密，密封性能良好。
进一步的，所述进气管包括与所述进气部相连的第一管体、第二管体及用于连接该第一管体和第二管体的接头；所述第一管体为不锈钢管，所述第二管体为橡胶管；由于炉膛的工作温度非常高，从而与连接部相连的第一管体将会受到高温的影响，故而将第一管体设置为不锈钢管，从而第一管体不会受到高温的影响，不会出现第一管体变形的情况，进一步保证第一管体与进气部之间的密封配合；而第二管体与炉膛的距离较远，无需考虑因为高温造成的形变或融化的情况，故而第二管体可采用橡胶管，不仅节省成本，且橡胶管具有较大的形变的能力，从而与第一管体之间的密封性较好，在降低设备成本的同时，进一步提高设备的密封性能。
进一步的，所述进气管包括与所述进气部相连的第一管体、第二管体及用于连接该第一管体和第二管体的接头；所述第一管体为不锈钢管，所述第二管体为PVC管或PPC管；由于炉膛的工作温度非常高，从而与连接部相连的第一管体将会受到高温的影响，故而将第一管体设置为不锈钢管，从而第一管体不会受到高温的影响，不会出现第一管体变形的情况，进一步保证第一管体与进气部之间的密封配合；而第二管体与炉膛的距离较远，无需考虑因为高温造成的形变或融化的情况，故而第二管体可采用PVC管或PPC管，有效降低设备成本。
进一步的，所述接头包括接头本体和设于接头本体一端的扩口段，所述接头本体上设有供所述第二管体穿过的第一通腔，所述扩口段上设有供该第二管体穿过的第二通腔；所述接头本体上设有供所述第二管体穿过的第一通腔，所述扩口段上设有供该第二管体穿过的第二通腔；所述接头本体与所述第一管体螺接配合，所述扩口段侧壁上对称地设有第一V形槽和第二V形槽；扩口段的存在，使得第二管体能够更加容易的插入接头内，而由于第一V形槽和第二V形槽的存在，从而使得扩口段可产生一定的形变，保证扩口段能够插入至第一管体内；且扩口段在第一管体内时，可对第二管体进行压紧，实现第一管体和第二管体之间的紧密配合，密封性能良好。
进一步的，所述第二管体与该扩口段相配合的一端上设有撑件，所述撑件设于该第二管体内，且撑件为环形结构，该撑件的外径大于所述第二管体的外径；所述扩口段的最大内径大于所述撑件的外径，扩口段的最小内径等于所述撑件的外径；由于设置了撑件，且撑件设置在第二管体内，当接头与第二管体连接时，接头将向内挤压第二管体，而撑件的外径大于第二管体的内径，从而撑件将向外挤压第二管体，从而使得第二管体外壁与接头内壁之间受到两个相反方向上的挤压力，第二管体与接头之间配合相较传统过盈配合而言，紧密度提高了不止一倍，保证了即使长期使用后，也不会出现泄漏的情况。
综上所述，本发明具有以下优点：在进气管和连接腔之间达到了三重密封的效果，即使其中一个或两个的密封性失效时，剩余的密封部件也能够实现进气管与连接腔之间的密封配合，从而即使长期使用也不会漏气的情况，极大程度的延长设备的使用寿命，避免出现氮气泄漏的情况，避免造成环境污染和危害工人的健康，具有良好的安全性；且通过凹槽的设置，使得密封件与连接腔之间的连接牢固，密封性能得到极大的提升。
说明书附图
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中的B处的放大图。
图3为本发明中接头的结构示意图。
图4为图3的左视图。
图5为图1中D处的放大图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
本实施例中以制造角钢为例，加工工艺如下：（1）不锈钢水炼制：取得原料：含水量为10的黄铁矿150kg、含水量为10的镍黄铁矿50kg、焦炭50kg、二氧化硅30kg、二氧化锰40kg、黄铜矿70kg，将上述原料投入至烧结炉中进行30min的烧结还原，得到坯料；之后取胚料50kg、钢水500L、钼铁30kg投入至熔炼炉中，维持熔炼炉的温度为1500℃，压强为1.2Mpa，进行熔炼20min；熔炼的过程中维持5L/min的通入量向熔炼炉中通入氮气，通入时间为20min，熔炼完成后制得熔融状态的不锈钢原料；（2）轧钢：将熔融状态的不锈钢原料通过轧钢机进行轧钢操作得到角钢坯件；（3）脱脂和酸洗：取碳酸钠10kg，表面活化剂2.5 kg、磷酸三钠4 kg，纯化水200L，投入搅拌器中搅拌溶解后得到脱脂液，之后将角钢坯件置于该脱脂液中反应10min，进行去脂处理；之后再用摩尔浓度为10mol/L的盐酸溶液对工件进行洗涤20min，之后采用清水对工件进行冲洗，并进行烘干；（4）助镀：取质量浓度为80g/L氯化锌溶液10kg，质量浓度为220g/L的氯化铵溶液30kg，纯化水400L，混合后得到助镀液；之后将角钢坯件置于助镀液中反应10s；（5）热浸锌:取镍黄铁矿100kg，通过烧结炉进行烧结还原后得到还原物，之后取铝锭，上述还原物及锌锭在熔炼炉中进行熔融后，得到镀液，该镀液中Al 的含量为0.005%%，Ni的含量为 0.01%%，其余含量为锌和不可避免的杂质；之后将助镀完成后的角钢坯件置于镀液中热浸锌5min；（6）矫直：步骤（5）中的角钢坯件经过烘干机烘干后，再置于环形加热炉中，将环形加热炉升温至850℃对角钢坯件进行加热软化，软化后通过矫直机对角钢坯件进行矫直，最终得到角钢成品。
如图1-5所示，所述熔炼炉包括炉壳1、炉膛2、设于炉膛2上的进气部3、设于炉壳上与该进气部相配合的开口4及与所述进气部相配合的进气管5；所述进气部3由所述炉膛上部直接向外延伸形成，所述开口4为圆形，开设于所述炉壳上部，所述进气部端部位于该开口内；所述进气部3上设有柱形的连接腔，该连接腔底部设有圆形的进气口31，该进气口与所述炉膛相连通；所述进气管5包括第一管体51和第二管体52，第一管体51与所述连接部螺接配合；进一步的，所述第一管体与连接腔之间设有环形结构的密封件，且密封件与所述连接腔底面之间设有第一密封层7，所述密封件6与所述进气管5之间设有第二密封层8；具体的，所述密封件为市面上直接采购得到的柔性石墨复合垫片，该材料能承受高温，从而在冶炼的高温环境下，也能够发挥良好的密封作用，且不易损坏，使用寿命长；所述第一密封层和第二密封层为市面上直接购买得到的耐高温密封胶，耐高温密封胶可实现密封件分别与连接腔、第一管体之间的牢固连接，且在炉膛反应温度极高的情况下，耐高温密封胶也不易出现硬化开裂或脱胶的情况，实现良好的密封效果；粘接层对两者的连接处进行有效密封，进一步降低漏气的可能。
作为优选，所述第一管体51为不锈钢管，即该第一管体的材质为不锈钢；所述第二管体52为橡胶管，即该第二管体的材质为橡胶；当然，于其他实施例中，所述第二管体52也可为PVC管或PPC管，即该第而管体的材质为PVC或PPC；进一步的，所述密封件6下表面上设有多个环形凹槽61，这些多个环形凹槽61相邻之间的距离设置为相等，当密封件与连接腔相连时，第一密封层7可更多的容纳在凹槽内，有效提高密封件与连接腔之间的连接牢固度；同样的，所述密封件6上表面设有多圈开口槽62，相邻开口槽62之间的间距设置为相等，当密封件与第一管体连接时，这些开口槽62可更多的容纳可更多的容纳第二密封层8，有效提高密封件与连接腔之间的连接牢固度。
所述第二管体52通过接头53与第一管体相连，具体的，所述接头53由不锈钢制成，该接头53包括接头本体531和设于接头本体一端的扩口段532，所述接头本体531上设有供所述第二管体穿过的第一通腔533，所述扩口段532上设有供该第二管体穿过的第二通腔534，且所述扩口段532侧壁上对称地设有第一V形槽536和第二V形槽537；具体的，所述扩口段532为左右对称设置的两半圆筒形不锈钢板，且扩口段532为在接头本体左右两侧上分别开一条缝后，将两块不锈钢板向外弯折形成，两不锈钢板之间的间距就构成了上述的第一V形槽536和第二V形槽537，当扩口段受到外力挤压时，第一V形槽536和第二V形槽537将消失不见，两块半圆筒形不锈钢板将重新拼凑成圆筒形状。
进一步的，所述接头本体531与所述第一管体51螺接配合，所述第二管体52的一端上设有撑件9，具体为插入至接头53内后与扩口段相配合的一端；所述撑件9为塑料制成，其为环形结构，且设于该第二管体内，且该撑件9的外径大于所述第二管体52的外径；作为优选，所述扩口段532的最大内径大于所述撑件9的外径，扩口段632的最小内径等于所述撑件9的外径；从而当接头与第一管体相连时，扩口段和撑件将紧紧挤压第二管体，实现第二管体与接头之间的良好密封；该设备优选为真空熔炼炉，真空熔炼炉的其他具体结构，为现有技术，可参考中国专利CN101347836B公开的《真空感应熔炼炉》中公开的结构。
实施例2
本实施例中以制造角钢为例，加工工艺如下：（1）不锈钢水炼制：取得原料：含水量为20%的黄铁矿150kg、含水量为25%的镍黄铁矿50kg、焦炭50kg、二氧化硅30kg、二氧化锰40kg、黄铜矿70kg，将上述原料投入至烧结炉中进行40min的烧结还原，得到坯料；之后取胚料50kg、钢水500L、钼铁30kg投入至熔炼炉中，维持熔炼炉的温度为1500℃，压强为1.2Mpa，进行熔炼20min；熔炼的过程中维持5L/min的通入量向熔炼炉中通入氮气，通入时间为20min，熔炼完成后制得熔融状态的不锈钢原料；（2）轧钢：将熔融状态的不锈钢原料通过轧钢机进行轧钢操作得到角钢坯件；（3）脱脂和酸洗：取碳酸钠10kg，表面活化剂2.5 kg、磷酸三钠4 kg，纯化水200L，投入搅拌器中搅拌溶解后得到脱脂液，之后将角钢坯件置于该脱脂液中反应10min，进行去脂处理；之后再用摩尔浓度为10mol/L的盐酸溶液对工件进行洗涤20min，之后采用清水对工件进行冲洗，并进行烘干；（4）助镀：取质量浓度为80g/L氯化锌溶液10kg，质量浓度为220g/L的氯化铵溶液30kg，纯化水400L，混合后得到助镀液；之后将角钢坯件置于助镀液中反应15s；（5）热浸锌:取镍黄铁矿100kg，通过烧结炉进行烧结还原后得到还原物，之后取铝锭，上述还原物及锌锭在熔炼炉中进行熔融后，得到镀液，该镀液中Al 的含量为0.006%，Ni的含量为 0.02%，其余含量为锌和不可避免的杂质；之后将助镀完成后的角钢坯件置于镀液中热浸锌10min；（6）矫直：步骤（5）中的角钢坯件经过烘干机烘干后，再置于环形加热炉中，将环形加热炉升温至875℃对角钢坯件进行加热软化，软化后通过矫直机对角钢坯件进行矫直，最终得到角钢成品。
本实施例中熔炼炉的结构与实施例1中的结构相同，不再赘述。
实施例3
本实施例中以制造角钢为例，加工工艺如下：（1）不锈钢水炼制：取得原料：含水量为15%的黄铁矿150kg、含水量为15%的镍黄铁矿50kg、焦炭50kg、二氧化硅30kg、二氧化锰40kg、黄铜矿70kg，将上述原料投入至烧结炉中进行30min的烧结还原，得到坯料；之后取胚料50kg、钢水500L、钼铁30kg投入至熔炼炉中，维持熔炼炉的温度为1500℃，压强为1.2Mpa，进行熔炼20min；熔炼的过程中维持5L/min的通入量向熔炼炉中通入氮气，通入时间为20min，熔炼完成后制得熔融状态的不锈钢原料；（2）轧钢：将熔融状态的不锈钢原料通过轧钢机进行轧钢操作得到角钢坯件；（3）脱脂和酸洗：取碳酸钠10kg，表面活化剂2.5 kg、磷酸三钠4 kg，纯化水200L，投入搅拌器中搅拌溶解后得到脱脂液，之后将角钢坯件置于该脱脂液中反应10min，进行去脂处理；之后再用摩尔浓度为10mol/L的盐酸溶液对工件进行洗涤20min，之后采用清水对工件进行冲洗，并进行烘干；（4）助镀：取质量浓度为80g/L氯化锌溶液10kg，质量浓度为220g/L的氯化铵溶液30kg，纯化水400L，混合后得到助镀液；之后将角钢坯件置于助镀液中反应12s；（5）热浸锌:取镍黄铁矿100kg，通过烧结炉进行烧结还原后得到还原物，之后取铝锭，上述还原物及锌锭在熔炼炉中进行熔融后，得到镀液，该镀液中Al 的含量为0.005%%，Ni的含量为0.02%，其余含量为锌和不可避免的杂质；之后将助镀完成后的角钢坯件置于镀液中热浸锌8min；（6）矫直：步骤（5）中的角钢坯件经过烘干机烘干后，再置于环形加热炉中，将环形加热炉升温至870℃对角钢坯件进行加热软化，软化后通过矫直机对角钢坯件进行矫直，最终得到角钢成品。
本实施例中的熔炼炉结构与实施例1中的结构相同，故不再赘述。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种不锈钢加工工艺，包括以下步骤：
不锈钢水炼制：选取原料并进行烧结，得到胚料；将制得的胚料、钢水、钼元素添加剂投入熔炼炉进行熔融处理，熔融的同时向熔炼炉内通入氮气；
轧钢：将经过步骤（1）处理后的原料进行轧钢操作得到坯件；
脱脂和酸洗；
助镀：将坯件置于助镀液中反应10-15s；
热浸锌:将步骤（4）中助镀完成后的坯件置于镀液中热浸锌5-10min，得到钢件；上述镀液包括以下质量分数比的组分：Al 0.005% ~ 0.006%，Ni 0.01% ~ 0.02%，其余为锌和不可避免的杂质；
矫直：上一步的钢件在经过烘干并加热后，通过矫直机进行矫直，加热通过以下方式实现：将钢件置于环形加热炉中，将环形加热炉升温至850-875℃对坯料进行加热软化；
所述熔炼炉包括炉壳（1）、炉膛（2）及设于炉膛（2）上的进气部（3）；所述进气部（3）上设有连接腔，所述连接腔内设有密封件（6），所述密封件（6）与所述连接腔底面之间设有第一密封层（7），所述密封件（6）与所述进气管（5）之间设有第二密封层（8）；所述进气管（5）包括与所述进气部相连的第一管体（51）、第二管体（52）及用于连接该第一管体和第二管体的接头（53）；所述第一管体（51）为不锈钢管，所述第二管体（52）为PVC管或PPC管；所述接头（53）包括接头本体（531）和设于接头本体一端的扩口段（532），所述接头本体（531）上设有供所述第二管体穿过的第一通腔（533），所述扩口段（532）上设有供该第二管体穿过的第二通腔（534）；所述接头本体（531）与所述第一管体（51）螺接配合，所述扩口段（532）侧壁上对称地设有第一V形槽（536）和第二V形槽（537）。
2.根据权利要求1所述的不锈钢加工工艺，其特征在于：所述钼元素添加剂为钼铁。
3. 根据权利要求1所述的不锈钢加工工艺，其特征在于：所述原料为黄铁矿、镍黄铁矿、焦炭、二氧化硅、二氧化锰、黄铜矿，所述黄铁矿的含水量为10-20%，所述镍黄铁矿的含水量为10-25%。
4.根据权利要求1所述的不锈钢加工工艺，其特征在于：所述密封件（6）下表面上间隔
均匀的分布有与所述第一密封层（7）相配合的多个环形凹槽（61）；所述密封件（6）上表面上间隔均匀的分布有所述第二密封层（8）相配合的多圈开口槽（62）。
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