CN113996668B - 利用废料生产不锈钢板的方法和不锈钢板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废料生产不锈钢板的方法和不锈钢板，包括以下步骤：将不锈钢材料加工成含有内腔且顶端开口的包套，并在包套的侧壁开设有与管路连通的通孔；将不锈钢废料清洗去除杂质，再剪切形成不锈钢碎料；将不锈钢碎料通过开口平铺在包套的内腔中，振实，将封盖板盖合在开口处以对包套进行封口，获得板坯；通过管路与真空装置连接，以对板坯进行抽真空处理；将抽真空后的板坯进行热轧，轧制成厚度为3mm～10mm的不锈钢板。本发明的利用废料生产不锈钢板的方法，与常规不锈钢板相比，利用回收的不锈钢废料制备成板坯，直接热轧成型，减少了冶炼环节，节能降耗，成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及不锈钢板领域，特别地，涉及一种利用废料生产不锈钢板的方法。此外，本发明还涉及一种包括上述利用废料生产不锈钢板的方法获得的不锈钢板。
背景技术
不锈钢生产和消费都非常大，一方面，由于金属制品在服役过程中受到腐蚀、损坏或者是自然淘汰，日常生活中使用过的报废不锈钢用具非常多，另一方面产业生产过程中剪切、冲压下来的不锈钢边角料(新料)也很多。然而，这些废弃的不锈钢材料如果直接丢弃，不仅会对环境造成污染，还对有限的金属资源造成浪费。废金属作为一种再生资源，在矿产资源日益紧缺的背景下，地位日渐突出。
目前不锈钢板的热轧生产工艺是要先冶炼不锈钢板坯，然后再将冶炼好的不锈钢板坯作为原料，经加热后由粗轧机组、精轧机组制成钢板，工艺复杂且流程长，成本高。
发明内容
本发明提供了一种利用废料生产不锈钢板的方法和不锈钢板，以解决废弃的不锈钢材料直接丢弃，污染环境并造成资源浪费的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种利用废料生产不锈钢板的方法，包括以下步骤：
S1、将不锈钢材料加工成含有内腔且顶端开口的包套，并在包套的侧壁开设有与管路连通的通孔；
S2、将不锈钢废料清洗去除杂质，再剪切形成条形状的不锈钢碎料；
S3、将步骤S2中的不锈钢碎料通过步骤S1的开口平铺在包套的内腔中，振实，将封盖板盖合在开口处以对包套进行封口，获得板坯；
S4、通过管路与真空装置连接，以对步骤S3的板坯进行抽真空处理；
S5、将步骤S4抽真空后的板坯进行热轧，轧制成厚度为3mm～10mm的不锈钢板。
进一步地，步骤4中抽真空处理的具体步骤包括以下步骤：先在常温条件下进行第一次抽真空1h～6h，再对板坯边加热边进行第二次抽真空，加热温度为300℃～500℃，第二次抽真空的时间为3h～12h。
进一步地，第一次抽真空后真空度为1～10Pa；第二次抽真空后真空度为0.0001～0.002Pa。
进一步地，步骤S2中再剪切采用切割机、剪板机、液压钳中的一种将不锈钢废料剪切成不锈钢碎料；不锈钢碎料采用条状、柱状、块状中的至少一种。
进一步地，步骤S3中平铺在包套的内腔中具体包括以下步骤：将不锈钢碎料平铺在内腔中，振实，形成第一碎料层，在第一碎料层上面平铺不锈钢碎料，振实，形成第二碎料层，重复上述操作，直至不锈钢碎料达到开口处；不锈钢碎料的空隙率小于等于30％。
进一步地，步骤S5中的热轧具体包括：板坯的加热温度控制在1200℃～1250℃，加热保温时间6h～8h，开轧温度为1100℃～1200℃，轧制过程中控制第一道轧制变形量大于等于20％，板料的终轧温度950℃～1000℃。
进一步地，包套采用矩形基体构造；包套的长度为6m～9m，宽度为0.6m～1m，高度为120mm～180mm。
进一步地，包套的壁厚为1mm～3mm。
进一步地，步骤S2中不锈钢废料清洗采用酸洗，以去除不锈钢材料表面的油污、杂质和氧化物；不锈钢材料、不锈钢废料、盖板均采用304不锈钢。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述利用废料生产不锈钢板的方法获得的不锈钢板。
本发明具有以下有益效果：
本发明的利用废料生产不锈钢板的方法，将不锈钢材料加工含有内腔且顶端开口的包套，将不锈钢废料剪切成不锈钢碎料，再将不锈钢碎料装填至包套的内腔内，振实，增加不锈钢碎料在内腔中的密实度，降低包套内的空气，再将封盖板盖合在开口处，以使包套内部形成密闭空间，抽真空，使得包套内部处于真空环境，最后进行热轧，形成厚度为3mm～10mm的不锈钢板。包套的内腔填充不锈钢碎料，由于不锈钢碎料彼此之间具有一定的间隙，在后续板坯热轧过程中，含有一定空隙的板坯促进板坯塑性变形均匀，获得更高的密实度，在外力和高温条件下将不锈钢碎料与包套、封盖板融为一体。上述利用废料生产不锈钢板的方法，一方面，将不锈钢废料加工后重新再利用，不但可消耗大量的不锈钢废料，提高不锈钢废料资源化利用率，变废为宝，降低了不锈钢板的生产成本。另一方面，不锈钢废料仅加工成为不锈钢碎料，并通过振实方式紧密填充在包套内，无需加工不锈钢粉末，也没有冶炼环节，从而大大降低了能耗和缩短了工艺环节。本发明的利用废料生产不锈钢板的方法，与常规不锈钢板相比，利用回收的不锈钢废料制备成板坯，直接热轧成型，减少了冶炼环节，节能降耗，成本更低。因此，本发明的利用废料生产不锈钢板的方法，旨在以更节能的工艺，生产质优价廉的单金属不锈钢板。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的包套和封盖板示意图；
图2是本发明优选实施例的含有不锈钢碎料的包套示意图；
图3是本发明优选实施例的封盖板盖合在包套顶端示意图；以及
图4是本发明优选实施例的板坯示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明优选实施例的包套和封盖板示意图；图2是本发明优选实施例的含有不锈钢碎料的包套示意图；图3是本发明优选实施例的封盖板盖合在包套顶端示意图；图4是本发明优选实施例的板坯示意图。
如图1、图2、图3和图4所示，本实施例的利用废料生产不锈钢板的方法，包括以下步骤：
S1、将不锈钢材料加工成含有内腔且顶端开口的包套，并在包套的侧壁开设有与管路连通的通孔；
S2、将不锈钢废料清洗去除杂质，再剪切形成条形状的不锈钢碎料；
S3、将步骤S2中的不锈钢碎料通过步骤S1的开口平铺在包套的内腔中，振实，将封盖板盖合在开口处以对包套进行封口，获得板坯；
S4、通过管路与真空装置连接，以对步骤S3的板坯进行抽真空处理；
S5、将步骤S4抽真空后的板坯进行热轧，轧制成厚度为3mm～10mm的不锈钢板。
本发明的利用废料生产不锈钢板的方法，将不锈钢材料加工含有内腔且顶端开口的包套，将不锈钢废料剪切成不锈钢碎料，再将不锈钢碎料装填至包套的内腔内，振实，增加不锈钢碎料在内腔中的密实度，降低包套内的空气，再将封盖板盖合在开口处，以使包套内部形成密闭空间，抽真空，使得包套内部处于真空环境，最后进行热轧，形成厚度为3mm～10mm的不锈钢板。包套的内腔填充不锈钢碎料，由于不锈钢碎料彼此之间具有一定的间隙，在后续板坯热轧过程中，含有一定空隙的板坯促进板坯塑性变形均匀，获得更高的密实度，在外力和高温条件下将不锈钢碎料与包套、封盖板融为一体。上述利用废料生产不锈钢板的方法，一方面，将不锈钢废料加工后重新再利用，不但可消耗大量的不锈钢废料，提高不锈钢废料资源化利用率，变废为宝，降低了不锈钢板的生产成本。另一方面，不锈钢废料仅加工成为不锈钢碎料，并通过振实方式紧密填充在包套内，无需加工不锈钢粉末，也没有冶炼环节，从而大大降低了能耗和缩短了工艺环节。本发明的利用废料生产不锈钢板的方法，与常规不锈钢板相比，利用回收的不锈钢废料制备成板坯，直接热轧成型，减少了冶炼环节，节能降耗，成本更低。因此，本发明的利用废料生产不锈钢板的方法，旨在以更节能的工艺，生产质优价廉的单金属不锈钢板。
本实施例中，步骤S4中抽真空处理的具体步骤包括以下步骤：先在常温条件下进行第一次抽真空1h～6h，再对板坯边加热边进行第二次抽真空，加热温度为300℃～500℃，第二次抽真空的时间为3h～12h。上述抽真空处理过程中，先在常温状态下，进行第一次抽真空1h～6h，以将板坯内的大部分空气抽走，以使得在后续加热时，由于板坯内大部分空气已经被抽走，因此在加热过程中不会产生二次氧化。而将板坯边加热至300℃～500℃边进行第二次抽真空，主要目的是板坯内的不锈钢碎料较多，通过振实处理后，不锈钢碎料之间的间隙很少，但仍然有少量的空气藏在间隙处且不容易排出，因此，较难将板坯内的真空度抽到高真空状态。然而，通过300℃～500℃的加热处理，一方面空气基于热胀冷缩原理，加热条件下空气体积膨胀，更容易排出；另一方面，热空气分子运动比较活跃，增加气体的流动性，也更容易排出，从而有利于使板坯内达到高真空，同时也缩短了抽真空的时间。
优选地，第一次抽真空后真空度为1Pa～10Pa。所述第二次抽真空后真空度为0.0001～0.002Pa。
本实施例中，步骤S2中剪切采用切割机、剪板机、液压钳中的一种将不锈钢废料剪切成不锈钢碎料；所述不锈钢碎料采用条状、柱状、块状中的至少一种本实施例中，步骤S2中平铺在包套的内腔中，振实。
本实施例中，步骤S3中平铺在包套的内腔中具体包括以下步骤：将不锈钢碎料平铺在内腔中，振实，形成第一碎料层，在第一碎料层上面平铺不锈钢碎料，振实，形成第二碎料层，重复上述操作，直至不锈钢碎料达到开口处；不锈钢碎料的空隙率小于等于30％。上述不锈钢碎料分批次加入到包套的内腔中，每形成一层碎料层时，都进行振实处理，以降低不锈钢碎料之间的空隙，增加密实度，从而保证当不锈钢碎料平铺完成后，即不锈钢碎料达到开口处，不锈钢碎料的空隙率小于等于30％。包套的内腔体填充不锈钢碎料并通过封盖板密封盖合，由于不锈钢碎料彼此之间具有一定的间隙，在后续板坯热轧过程中，各不锈钢碎料受热轧作用力的影响而向间隙内延展变形，使得板坯塑性变形均匀，进而获得更高的密实度，且在热轧过程中对于轧辊的反作用力更小，压延变形能力更好，同时由于各不锈钢碎料延展周边间隙延展变形而增大了表面积，进而在外力和高温条件下将不锈钢碎料与包套、封盖板融为一体，且热熔结合后的结构稳定性更好。而且，不锈钢碎料装填至包套的内腔内，不锈钢碎料由不锈钢废料加工获得，可消耗大量的不锈钢废料，提高不锈钢废料资源化利用率，变废为宝，降低了不锈钢板的生产成本。
本实施例中，步骤S5中的热轧具体包括：板坯的加热温度控制在1200℃～1250℃，加热保温时间6h～8h，开轧温度为1100℃～1200℃，轧制过程中控制第一道轧制变形量大于等于20％，板料的终轧温度950℃～1000℃。
步骤S5中的热轧中，板坯的保温时间较普通热轧板材的保温时间更长，主要因为板坯内是高真空环境，碎料与碎料之间的导热更慢，达到1200℃～1250℃所需要的时间也就更长，因此，延长加热保温时间6h～8h，以保证板坯内外都能达到1200℃～1250℃的温度。轧制过程中控制第一道轧制变形量大于等于20％，由于板坯大部分由不锈钢碎料组成，第一道轧制采用较大的压缩比有利于板坯内不锈钢碎料的压实，以及不锈钢碎料彼此之间的结合。
如图1所示，本实施例中，包套采用矩形基体构造。包套的长度为6m～9m，宽度为0.6m～1m，高度为120mm～180mm。上述包套采用矩形基体构造，包套制作由不锈钢薄板焊接成矩形的顶端无盖的箱体，并将焊缝部位和包套内壁清理干净。包套的焊接方法采用埋弧焊、氩弧焊、熔化极气体保护焊中的一种。包套留一个面不封口，用于填装不锈钢碎料，包套焊接完成后内表面和焊缝要清理干净，不能有油污、杂质和氧化物，焊缝质量要保证不漏气。将封盖板盖合在开口处，还可通过焊接将封盖板与包套连接固定。在包套的侧壁开设有通孔，并将管路与侧壁焊接，使得管路通过通孔与包套内腔连通，因此，通过将管路与真空装置连接，以实现对板坯进行抽真空处理。管路采用低碳钢管(20钢、A3钢、Q35)制备而成。在抽完真空之后，在管路上靠近板坯100mm～200mm的位置用液压钳将管路夹紧，然后切断远离板坯一端的管路，将断口焊接封口，确保封口处不漏气。上述包套的长度为6m～9m，宽度为0.6m～1m，高度为120mm～180mm，包套与不锈钢碎料的配比大，热轧压延过程中的稳定性更好，不易由于压延膨胀、折弯等原因而导致破裂，既能够起到约束不锈钢碎料的目的，又尽可能地减少对于热轧过程地阻碍。
优选地，包套的壁厚为1mm～3mm。从而实现板坯内至少含有80％以上的不锈钢废料，从而大量的消耗不锈钢废料。上述包套的壁厚为1mm～3mm，不易破裂开口，否则导致热轧压延过程中破裂，进而导致不锈钢碎料溢出，热轧压延变形能力更好。
本实施例中，步骤S2中不锈钢废料清洗采用酸洗，以去除不锈钢材料表面的油污、杂质和氧化物。不锈钢材料、不锈钢废料和盖板均采用304不锈钢。对回收的不锈钢废料采用酸洗工艺处理，去除表面的油污、杂质和氧化物，使获得的不锈钢碎料达到清净的目的。为后续的轧制作准备，提高不锈钢钢板的纯净度，减少在成品材料中含有氧化物、夹渣等缺陷。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述利用废料生产不锈钢板的方法获得的不锈钢板。
实施例
实施例1
S1、选用2mm厚的304不锈钢板焊接包套，包套尺寸8m×1m×150mm(长×宽×高)，顶端开口，在包套的长度方向的侧壁开1个通孔，将20钢制备的管路焊接在包套的侧壁上并与通孔连通；
S2、对回收的不锈钢废料采用酸洗工艺处理，去除表面的油污、杂质和氧化物，通过剪板机将不锈钢废料剪切形成条状不锈钢碎料；
S3、将步骤S2中的不锈钢碎料通过步骤S1的开口平铺在内腔中，振实，形成第一碎料层，在第一碎料层上面平铺不锈钢碎料，振实，形成第二碎料层，在第二碎料层上面平铺不锈钢碎料，振实，形成第三碎料层，不锈钢碎料的空隙率小于等于30％，将封盖板通过焊接盖合在开口处以对包套进行封口，获得板坯；
S4、通过管路与真空装置连接，以对步骤S3的板坯进行抽真空处理，抽真空包括：先在常温条件下进行第一次抽真空5h，达到真空度为7Pa，再对板坯边加热至400℃后边进行第二次抽真空，第二次抽真空的时间为8h，达到真空度为0.0001Pa，在抽完真空后，在管路上靠近板坯100mm的位置用液压钳将管路夹紧，然后切断远离板坯一端的管路，将断口焊接封口，确保封口处不漏气；
S5、将步骤S4抽真空后的板坯进行热轧，热轧包括：板坯的加热温度控制在1200℃，加热保温时间6h，开轧温度为1100℃，板料的终轧温度1000℃，轧制成厚度为3mm、宽度为1m的304不锈钢板。
实施例2
S1、选用2mm厚的304不锈钢板焊接包套，包套尺寸8m×1m×150mm(长×宽×高)，顶端开口，在包套的长度方向的侧壁开1个通孔，将20钢制备的管路焊接在包套的侧壁上并与通孔连通；
S2、对回收的不锈钢废料采用酸洗工艺处理，去除表面的油污、杂质和氧化物，通过切割机将不锈钢废料剪切形成柱状不锈钢碎料；
S3、将步骤S2中的不锈钢碎料通过步骤S1的开口平铺在内腔中，振实，形成第一碎料层，在第一碎料层上面平铺不锈钢碎料，振实，形成第二碎料层，在第二碎料层上面平铺不锈钢碎料，振实，形成第三碎料层，在第三碎料层上面平铺不锈钢碎料，振实，形成第四碎料层，不锈钢碎料的空隙率小于等于30％，将封盖板通过焊接盖合在开口处以对包套进行封口，获得板坯；
S4、通过管路与真空装置连接，以对步骤S3的板坯进行抽真空处理，抽真空包括：先在常温条件下进行第一次抽真空6h，达到真空度为7Pa，再对板坯边加热至400℃后边进行第二次抽真空，第二次抽真空的时间为10h，达到真空度为0.0001Pa，在抽完真空后，在管路上靠近板坯100mm的位置用液压钳将管路夹紧，然后切断远离板坯一端的管路，将断口焊接封口，确保封口处不漏气；
S5、将步骤S4抽真空后的板坯进行热轧，热轧包括：板坯的加热温度控制在1200℃，加热保温时间6h，开轧温度为1150℃，板料的终轧温度1000℃，轧制成厚度为3mm、宽度为1m的304不锈钢板。
对比例1
市销的304不锈钢板。
将上述实施例1和实施例2获得的304不锈钢板，对比例1的304不锈钢板进行拉伸试验和硬度检测。
表1拉伸试验和硬度检测结果
由上述表1可知，经过测试后，上述实施例1和实施例2获得的304不锈钢板的拉伸性能均优于对比例1，实施例1和实施例2的304不锈钢板的硬度与对比例1的304不锈钢板的硬度相近。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用废料生产不锈钢板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将不锈钢材料加工成含有内腔且顶端开口的包套，并在包套的侧壁开设有与管路连通的通孔；
S2、将不锈钢废料清洗去除杂质，再剪切形成不锈钢碎料；
S3、将步骤S2中的不锈钢碎料通过步骤S1的开口平铺在包套的内腔中，振实，将封盖板盖合在开口处以对包套进行封口，获得板坯，所述平铺在包套的内腔中具体包括：
将不锈钢碎料平铺在内腔中，振实，形成第一碎料层，在第一碎料层上面平铺不锈钢碎料，振实，形成第二碎料层，重复上述操作，直至不锈钢碎料达到开口处；其中，不锈钢碎料的空隙率小于等于30%；
S4、通过管路与真空装置连接，以对步骤S3的板坯进行抽真空处理，具体步骤包括：
先在常温条件下进行第一次抽真空1h～6h，再对板坯边加热边进行第二次抽真空，加热温度为300℃～500℃，第二次抽真空的时间为3h～12h，所述第一次抽真空后真空度为1～10Pa；所述第二次抽真空后真空度为0.0001～0.002Pa；
S5、将步骤S4抽真空后的板坯进行热轧，轧制成厚度为3mm～10mm的不锈钢板，所述热轧具体包括：
板坯的加热温度控制在1200℃～1250℃，加热保温时间6h～8h，开轧温度为1100℃～1200℃，轧制过程中控制第一道轧制变形量大于等于20%，板坯的终轧温度为950℃～1000℃。
2.根据权利要求1所述的利用废料生产不锈钢板的方法，其特征在于，
步骤S2中剪切采用切割机、剪板机、液压钳中的一种将不锈钢废料剪切成不锈钢碎料；
所述不锈钢碎料采用条状、柱状、块状中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的利用废料生产不锈钢板的方法，其特征在于，
所述包套采用矩形基体构造；
所述包套的长度为6m～9m，宽度为0.6m～1m，高度为120mm～180mm。
4.根据权利要求3所述的利用废料生产不锈钢板的方法，其特征在于，
所述包套的壁厚为1mm～3mm。
5.根据权利要求1所述的利用废料生产不锈钢板的方法，其特征在于，
步骤S2中不锈钢废料清洗采用酸洗，以去除不锈钢废料表面的油污、杂质和氧化物；
所述不锈钢材料、不锈钢废料、封盖板均采用304不锈钢。
6.一种根据权利要求1至5任一项所述的利用废料生产不锈钢板的方法获得的不锈钢板。
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