CN115740075A - 一种奥氏体不锈钢槽钢的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，过程为：⑴制备钢锭、⑵钢锭加热、⑶钢锭锻压、⑷坯料加工、⑸坯料加热、⑹坯料润滑、⑺热挤压成型、⑻热处理、⑼酸洗、⑽扭正拉伸矫直、⑾平头‑分切、⑿整形撑口处理、⒀修磨‑去油‑白化；⒁成品检验‑喷标‑打捆。本发明利用电磁感应快速加热、热挤压一次成型和旋转扭正拉伸矫直相结合，生产出不锈钢槽钢的产品，避免了出现焊缝，使整体性能保持一致。本发明生产的不锈钢槽钢的表面质量、尺寸精度和组织性能优异，使用过程中质量稳定性好，具有良好的性价比。

Description

一种奥氏体不锈钢槽钢的生产方法

技术领域

本发明属于机械加工生产技术领域，涉及无焊缝的槽钢生产技术，尤其涉及一种奥氏体不锈钢槽钢的生产方法。

背景技术

槽钢是一种截面积分配较为优化、强重比较为合理的经济高效型材，各个部位均以直角排布，因此，槽钢在各个方向上的抗弯能力强，具有结构强度高、重量轻、节约成本的特点，作为结构件已被广泛使用。槽钢一般采用热轧和焊接的成型方法。伴随着热轧技术和焊接技术的不断提高，采用不锈钢厚板热轧成型方法和不锈钢钢板焊接方法制作不锈钢槽钢的工艺技术已成熟。

焊接槽钢是将厚度合适的带钢裁成合适的宽度，在连续式焊接机组上将边部和腰部焊接在一起。焊接槽钢有金属消耗大、生产的经济效益低、不易保证产品性能均匀等缺点。热槽钢根据不同用途合理分配截面尺寸的高宽比，具有优良的力学性能和优越的使用性能，但是热轧方式成型会导致的表面质量差，影响产品的尺寸精度。

采用热挤压成型方法生产槽型不锈钢在此之前没有相关报道。正是由于热挤压成型方法可以一火次一道次成型且保证表面质量、组织性能、尺寸精度，制作出的槽钢可以拓展到一些高端领域，因此，广泛受高端领域的青眛。

发明内容

本发明的目的是提供一种奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，以避免现有焊接方式成型过程焊缝的出现，使其整体性能保持一致，克服热轧方式成型导致的表面质量差，尺寸精度低的缺点，提高不锈钢槽钢产品的综合质量。

本发明的技术方案是：奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，生产过程如下：

⑴制备钢锭：以废钢和辅助材料为原料，通过EBT电弧炉+AOD精炼炉+LF精炼炉工艺流程冶炼出不锈钢钢水，然后模铸出不锈钢钢锭。

⑵钢锭加热：将钢锭加热炉炉温升至500～600℃，把不锈钢钢锭放入到加热炉中，钢锭分阶段加热到1200～1240℃。

⑶钢锭锻压：钢锭移至液压锻机开始锻压，锻压过程始锻温度不低于1150℃，终锻温度不低于880℃，每一道次压下量30～60mm，进给量50～120mm，旋转角度30～45°，锻压比≥3.0，锻压后进行水冷处理成锻压坯料。

⑷坯料加工：包括对锻压坯料加工处理和坯料检验，坯料加工处理包括锯断下料、剥皮、车外圆、去掉定心孔、加工出半径R30～50mm的外圆角、修磨和抛光。坯料检验包括化学成分符合相关标准要求，表面粗糙度Ra≤1.6μm，直径偏差±1.0mm，长度偏差±10mm，两端数控平端面90°。

⑸坯料加热：将冷态的锻压坯料直接送进感应加热炉进行电磁感应加热，加热后坯料外表面温度到1220～1250℃，中心温度到1050～1150℃。

⑹坯料润滑：包括外表面玻璃粉润滑和玻璃垫润滑，外表面玻璃粉润滑为：加热后坯料先经过高压水除鳞，快速转移到(玻璃粉润滑设备)铺满玻璃粉的粉床上，通过旋转使外表面均匀粘上一层玻璃粉润滑剂；玻璃垫的润滑：挤压前事先制备孔腔形状和槽钢形状一致的玻璃垫，玻璃垫孔腔比槽钢模具孔腔大2～20mm,将玻璃垫贴在槽钢模具的入口侧。

⑺挤压成型：坯料润滑后，快速转移到63MN卧式挤压机的挤压筒内，利用槽钢成型模具进行挤压成型为槽钢，挤压成型的槽钢入水冷池中快速冷却或在空气中自然冷却。

⑻热处理：将槽钢在辊底炉中加热到1030～1100℃，保温20～50min，然后水中冷却或者水雾冷却或者吹风冷却到常温。

⑼酸洗：热处理后的槽钢在酸洗池中用混酸洗去除氧化皮，混酸按体积配比为氢氟酸：硝酸：水＝3％：18％：79％，混酸的温度10～50℃。

⑽扭正拉伸矫直：将槽钢放置在旋转拉伸矫直机设备上，两头用钳口夹紧，一头钳口旋转将槽钢扭正，随后另一头向后拉伸，拉伸总长度的3～6％。

⑾平头-分切：用带锯切掉两头夹坑的部分，分切出长度合格的槽钢。

⑿整形撑口处理：选用与槽钢尺寸对应的撑口模具，在整形撑口机上对矫直后槽钢侧板进行整形撑口处理。

⒀修磨-去油-白化：对整形撑口后的槽钢修磨去掉划伤、裂纹和凹坑缺陷，然后在去油池中除掉表面油污，再在白化池中进行白化处理，提高表面质量。去油和白化的溶液为酸溶液，酸溶液按体积配比为氢氟酸：硝酸：水＝2％：10％：88％。

⒁成品检验-喷标-打捆：对修磨-去油-白化后的槽钢进行表面质量、尺寸、力学性能和腐蚀性能进行检测，然后喷标、打捆、入库。

步骤⑴中控制不锈钢钢锭中按质量百分比：P：≤0.02、S：≤0.01、B：≤0.0018。步骤⑵中，钢锭在加热炉中控制炉温500～600℃，保温2.0h；以40～60℃/h升温速度到850～900℃，保温1.5～2.0h；以80～90℃/h升温速度到1200～1240℃，保温3～6h。步骤⑶中，当钢锭温度低于880℃时，回炉补温，回炉温度1100～1140℃，保温时间2h，最后一火次变形量大于20～25％。步骤⑸中，冷态的锻压坯料在感应炉中加热4遍，第1遍加热功率360KW，坯料外表面温度到920～950℃时，均热2～3min；第2遍加热功率405KW，外表面温度到1080～1120℃时，均热2～3min；第3遍加热功率405KW，坯料外表面温度到1190～1230℃时，均热2～4min；第4遍加热功率700～900KW，坯料外表面温度到1220～1250℃，完成加热。步骤⑺中，挤压成型槽钢的坯料直径为216～218mm或者246～248mm或者303～305mm或者363～365mm或者423～425mm，坯料长度为500～1000mm，坯料直径比挤压筒内径小7～15mm，挤压速度为150～350mm/s，挤压比为15～30。步骤⑺中，挤压成型前，挤压筒用电磁感应线圈预热到温度250～350℃，合理安排生产节奏，确保挤压前挤压筒温度在250℃以上。

奥氏体不锈钢材质为06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、07Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2、06Cr17Ni12Mo2或06Cr18Ni11Ti。

步骤⑺热挤压成型之前对槽钢成型模具进行装配，从挤出方向，装配顺序为安装模座、槽钢模具、模支撑、模中撑和模尾撑。模支撑的孔腔比挤压模孔腔大15～30mm，模中撑的孔腔比模支撑孔腔大15～40mm，模尾撑的孔腔比模中撑孔腔大20～45mm。槽钢模具设计和加工：根据槽钢成品热膨胀量、拉伸矫直变形量和修磨量，设计模具孔腔尺寸。槽钢模具定径区孔腔形状与槽钢形状一致，入口一侧带有尺寸渐变的过度带，出口一侧带有反向锥度。槽钢模具的模支撑、模中撑和模尾撑的孔腔形状都和槽钢形状一致，槽钢模具和模支撑之间有两个圆柱形定位销，模支撑和模中撑之间有两个圆台形定位销.

分析现有技术条件：从变形特点的角度分析，热挤压工艺具有三向应力压缩的特点，极大发挥了金属的塑性变形，获得较大的变形量，挤压变形可以改善金属材料的组织，提高其力学性能，产品综合质量高，非常适用于不锈钢等难变形材料的制造。热挤压成型方法与焊接成型相比，可以避免焊缝的出现，使其整体性能保持一致。热挤压成型方法与热轧成型相比，由于在变形中受到三向压应力，热挤压出的制品组织更致密且一次成型，尺寸精度更接近于设计尺寸，由于采用玻璃粉润滑，挤压成型后的槽钢表面质量要由于热轧后的槽钢表面质量。

本发明不锈钢槽钢的生产方法利用电磁感应快速加热、热挤压一次成型和旋转扭正拉伸矫直相结合，实现较大的变形量，生产出不锈钢槽钢的产品。与现有技术焊接成型相比，本发明可以避免出现焊缝，使整体性能保持一致。与热轧成型相比，由于在变形中受到三向压应力热挤压出的制品组织更致密且一次成型，尺寸精度更接近于设计尺寸，挤压成型后的槽钢表面质量优于热轧后的槽钢表面质量。采用本发明生产的不锈钢槽钢的表面质量、尺寸精度和组织性能优异，使用过程中质量稳定性好，具有良好的性价比。

附图说明

图1为不锈钢槽钢的结构示意图；

图2本发明不锈钢槽钢成型方法的工艺流程示意图；

图3为不锈钢槽钢成型生产系统的流程示意图；

图4为钢槽模具的结构示意图；

图5为挤压模具装配结构示意图；

图6为模座结构立体示意图；

图7为图6的剖视图；

图8为图7中F处放大图。

其中：1—不锈钢锭制备单元、2—钢锭加热炉、3—液压锻机、4—坯料加工检验单元、5—感应加热炉、6—玻璃粉润滑设备、7—挤压成型机、8—辊底热处理炉、9—酸洗池、10—旋转拉矫机、11—锯床、12—整形撑口机、13—修磨处理设备、14—成品检测设备、15—喷标打捆机、16—成品仓库、23—钢槽模具、24—模支撑、25—模座、26—模中撑、27—模尾撑、17—圆柱定位销、18—圆台定位销。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

不锈钢槽钢成型生产系统如图3所示，包括不锈钢锭制备单元1、钢锭加热炉2、液压锻机3、坯料加工检验单元4、感应加热炉5、玻璃粉润滑设备6、挤压机成型7、辊底热处理炉8、酸洗池9、旋转拉矫机10、锯床11、整形撑口机12、修磨处理设备13、成品检测设备14、喷标打捆机15和成品仓库16。不锈钢锭制备单元设有EBT电弧炉、AOD精炼炉和LF精炼炉。修磨处理设备设有修磨机、去油池和白化池。不锈钢锭制备单元、钢锭加热炉、液压锻机、坯料加工检验单元、感应加热炉、玻璃粉润滑设备、挤压机成型、辊底热处理炉、酸洗池、旋转拉矫机、锯床、整形撑口机、修磨处理设备、成品检测设备、喷标打捆机和成品仓库依次布置。

其中，坯料加工检验单元4包括坯料加工设备和坯料检测设备。坯料加工设备包括锯切设备、剥皮设备、数控车床、抛光机、检验设备、修磨机和清洗机。成品检测设备14包括尺寸检测仪、粗糙度检测仪、理化性能检测机、超声波探伤仪、渗透探伤仪和精整检验切合机。挤压成型机7为63MN卧式挤压机。槽钢成型模具如图5所示，包括模座25、槽钢模具23、模支撑24、模中撑26和模尾撑27。热挤压成型之前对槽钢成型模具进行装配，从挤出方向装配顺序为模座、槽钢模具、模支撑、模中撑和模尾撑。另外还设有锻后固溶槽、模具加工设备。

槽钢生产规格为h100mm×b50mm×d8mm×t8mm，材质022Cr19Ni10，化学成分如表1所示，满足GB13296的要求。

不锈钢槽钢的生产方法如图2所示，包括制备钢锭、钢锭加热、钢锭锻压、坯料加工、坯料加热、坯料润滑、挤压成型、热处理、酸洗、扭正矫直、平头分切、整形撑口、修模处理和检验包装步骤。具体生产过程如下：

⑴制备钢锭：以废钢和辅助材料为原料，通过EBT电弧炉+AOD精炼炉+LF精炼炉工艺流程冶炼出不锈钢钢水，然后模铸出不锈钢钢锭。控制不锈钢钢锭中按质量百分比：P：≤0.02、S：≤0.01、B：≤0.0018。

⑵钢锭加热：将钢锭加热炉2炉温升至550～570℃，把不锈钢钢锭放入到加热炉中进行加热，控制炉温550～570℃，保温2.0h；以50℃/h升温速度到900℃，保温2.0h；以85℃/h升温速度到1220℃，保温5h。

⑶钢锭锻压：钢锭移至液压锻机3开始锻压，锻压过程始锻温度不低于1150℃，终锻温度不低于880℃，每一道次压下量50mm，进给量100mm，旋转角度35～40°，锻压比3.2，锻压后进行水冷处理成锻压坯料。当钢锭温度低于880℃时，回炉补温，回炉温度1120℃，保温时间2h，最后一火次变形量23％。

⑷坯料加工：包括对锻压坯料加工处理和坯料检验，坯料加工处理包括锯断下料、剥皮、车外圆、去掉定心孔、加工出半径R40mm的外圆角、修磨和抛光，坯料检验包括化学成分符合相关标准要求，表面粗糙度Ra≤1.6μm，直径偏差±1.0mm，长度偏差±10mm，两端数控平端面90°。

⑸坯料加热：将冷态的锻压坯料直接送进感应加热炉5进行电磁感应加热，冷态的锻压坯料在感应炉中加热4遍，第1遍加热功率360KW，坯料外表面温度到940℃时，均热3min；第2遍加热功率405KW，外表面温度到1110℃时，均热3min；第3遍加热功率405KW，坯料外表面温度到1200℃时，均热3min；第4遍加热功率750KW，坯料外表面温度到1240℃，完成加热。

⑹坯料润滑：包括外表面玻璃粉润滑和玻璃垫润滑，外表面玻璃粉润滑为：加热后坯料先经过高压水除鳞，快速转移到玻璃粉润滑设备的铺满玻璃粉的粉床上，通过旋转使外表面均匀粘上一层玻璃粉润滑剂。玻璃垫的润滑：挤压前事先制备孔腔形状和槽钢形状一致的玻璃垫，玻璃垫孔腔比槽钢模具孔腔大10mm,将玻璃垫贴在槽钢模具的入口侧。

⑺热挤压成型：坯料润滑后，快速转移到63MN卧式挤压机的挤压筒内，利用槽钢成型模具进行挤压成型为槽钢。热挤压成型之前对槽钢成型模具进行装配，从挤出方向，装配顺序为安装模座25、槽钢模具23、模支撑24、模中撑26和模尾撑27。模支撑的孔腔比挤压模孔腔大15～30mm，模中撑的孔腔比模支撑孔腔大30mm，模尾撑的孔腔比模中撑孔腔大35mm。

槽钢模具23如图4所示，其设计和加工根据槽钢成品热膨胀量、拉伸矫直变形量和修磨量，设计模具孔腔尺寸。槽钢模具定径区孔腔形状与槽钢形状一致，入口一侧带有尺寸渐变的过度带，出口一侧带有反向锥度。槽钢模具的模支撑、模中撑和模尾撑的孔腔形状都和槽钢形状一致，槽钢模具和模支撑之间有两个圆柱形定位销17，模支撑和模中撑之间有两个圆台形定位销18。

挤压成型前，挤压筒用电磁感应线圈预热到温度300℃，合理安排生产节奏，确保挤压前挤压筒温度在250℃以上。挤压成型槽钢的坯料直径为216～218mm，坯料长度为750mm，坯料直径比挤压筒内径小10mm，挤压速度为250mm/s，挤压比为20。挤压成型的槽钢入水冷池中快速冷却或在空气中自然冷却。

⑻热处理：将槽钢在辊底炉中加热到1080℃，保温40min，然后水中冷却或者水雾冷却或者吹风冷却到常温。

⑼酸洗：热处理后的槽钢在酸洗池中用混酸洗去除氧化皮，混酸按体积配比为氢氟酸：硝酸：水＝3％：18％：79％，混酸的温度30℃。

⑽扭正拉伸矫直：将槽钢放置在旋转拉伸矫直机设备上，两头用钳口夹紧，一头钳口旋转将槽钢扭正，随后另一头向后拉伸，拉伸总长度的5％。

⑾平头-分切：用带锯切掉两头夹坑的部分，分切出长度合格的槽钢。

⑿整形撑口处理：选用与槽钢尺寸对应的撑口模具，在整形撑口机上对矫直后槽钢侧板进行整形撑口处理。

⒀修磨-去油-白化：对整形撑口后的槽钢修磨去掉划伤、裂纹、凹坑等缺陷，然后在去油池中除掉表面油污，再在白化池中进行白化处理，提高表面质量。去油和白化的溶液为酸溶液，酸溶液按体积配比为氢氟酸：硝酸：水＝2％：10％：88％。

⒁成品检验-喷标-打捆：对修磨-去油-白化后的槽钢进行表面质量、尺寸、力学性能和腐蚀性能进行检测，然后喷标、打捆、入库。

对生产的022Cr19Ni10槽钢进行理化、性能及加工尺寸进行检测，坚检测结果如表1-表3所示，其中表1为22Cr19Ni10合金钢成分化验结果，表2为槽钢成品的物理性能，表3为槽钢尺寸检验结果。

表1.022Cr19Ni10合金槽钢成分化验数据/(质量百分数％)

表2.022Cr19Ni10槽钢成品的性能

表3槽钢尺寸检验结果

产品编号	h/mm	b/mm	d/mm	t/mm
					1	100.2	49.6	8.1	8.3
2	100.0	50.3	8.3	8.1
					3	99.7	50.4	7.8	8.0

Claims (10)

1.一种奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：所述生产过程如下：

⑴制备钢锭：以废钢和辅助材料为原料，通过EBT电弧炉+AOD精炼炉+LF精炼炉工艺流程冶炼出不锈钢钢水，然后模铸出不锈钢钢锭；

⑵钢锭加热：将钢锭加热炉炉温升至500～600℃，把不锈钢钢锭放入到加热炉中，钢锭分阶段加热到1200～1240℃；

⑶钢锭锻压：钢锭移至液压锻机开始锻压，锻压过程始锻温度不低于1150℃，终锻温度不低于880℃，每一道次压下量30～60mm，进给量50～120mm，旋转角度30～45°，锻压比≥3.0，锻压后进行水冷处理成锻压坯料；

⑷坯料加工：包括对锻压坯料加工处理和坯料检验，所述坯料加工处理包括锯断下料、剥皮、车外圆、去掉定心孔、加工出半径R30-50mm的外圆角、修磨和抛光，所述坯料检验包括化学成分符合相关标准要求，表面粗糙度Ra≤1.6μm，直径偏差±1.0mm，长度偏差±10mm，两端数控平端面90°；

⑸坯料加热：将冷态的锻压坯料直接送进感应加热炉进行电磁感应加热，加热后坯料外表面温度到1220～1250℃，中心温度到1050～1150℃；

⑹坯料润滑：包括外表面玻璃粉润滑和玻璃垫润滑，外表面玻璃粉润滑为：加热后坯料先经过高压水除鳞，快速转移到铺满玻璃粉的粉床上，通过旋转使外表面均匀粘上一层玻璃粉润滑剂；玻璃垫的润滑：挤压前事先制备孔腔形状和槽钢形状一致的玻璃垫，玻璃垫孔腔比槽钢模具孔腔大2～20mm,将玻璃垫贴在槽钢模具的入口侧；

⑺热挤压成型：坯料润滑后，快速转移到63MN卧式挤压机的挤压筒内，利用槽钢成型模具进行挤压成型为槽钢，挤压成型的槽钢入水冷池中快速冷却或在空气中自然冷却；

⑻热处理：将槽钢在辊底炉中加热到1030～1100℃，保温20～50min，然后水中冷却或者水雾冷却或者吹风冷却到常温；

⑼酸洗：热处理后的槽钢在酸洗池中用混酸洗去除氧化皮，混酸按体积配比为氢氟酸：硝酸：水＝3％：18％：79％，混酸的温度10～50℃；

⑽扭正拉伸矫直：将槽钢放置在旋转拉伸矫直机设备上，两头用钳口夹紧，一头钳口旋转将槽钢扭正，随后另一头向后拉伸，拉伸总长度的3～6％；

⑾平头-分切：用带锯切掉两头夹坑的部分，分切出长度合格的槽钢；

⑿整形撑口处理：在整形撑口机上对矫直后槽钢侧板进行整形撑口处理；

⒀修磨-去油-白化：对整形撑口后的槽钢修磨去掉划伤、裂纹和凹坑缺陷，然后在去油池中除掉表面油污，再在白化池中进行白化处理，去油和白化的溶液为酸溶液，酸溶液按体积配比为氢氟酸：硝酸：水＝2％：10％：88％；

⒁成品检验-喷标-打捆：对修磨-去油-白化后的槽钢进行表面质量、尺寸、力学性能和腐蚀性能进行检测，然后喷标、打捆、入库。

2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：步骤⑴中控制不锈钢钢锭中按质量百分比：P：≤0.02、S：≤0.01、B：≤0.0018。

3.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：步骤⑵中，钢锭在钢锭加热炉中控制炉温500～600℃，保温2.0h；以40～60℃/h升温速度到850～900℃，保温1.5～2.0h；以80～90℃/h升温速度到1200～1240℃，保温3～6h。

4.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：步骤⑶中，当钢锭温度低于880℃时，回炉补温，回炉温度1100～1140℃，保温时间2h，最后一火次变形量大于20～25％。

5.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：步骤⑸中，冷态的锻压坯料在感应炉中加热4遍，第1遍加热功率360KW，坯料外表面温度到920～950℃时，均热2～3min；第2遍加热功率405KW，外表面温度到1080～1120℃时，均热2～3min；第3遍加热功率405KW，坯料外表面温度到1190～1230℃时，均热2～4min；第4遍加热功率700～900KW，坯料外表面温度到1220～1250℃，完成加热。

6.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：所述步骤⑺中，所述挤压成型槽钢的坯料直径为216～218mm或者246～248mm或者303～305mm或者363～365mm或者423～425mm，坯料长度为500～1000mm，坯料直径比挤压筒内径小7～15mm，挤压速度为150～350mm/s，挤压比为15～30。

7.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：所述步骤⑺中，挤压成型前，所述挤压筒用电磁感应线圈预热到温度250～350℃，确保挤压前挤压筒温度在250℃以上。

8.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：所述奥氏体不锈钢材质为06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、07Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2、06Cr17Ni12Mo2或06Cr18Ni11Ti。

9.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：步骤⑺热挤压成型之前对所述槽钢成型模具进行装配，装配顺序为安装模座(25)、槽钢模具(23)、模支撑(24)、模中撑(26)和模尾撑(27)。

10.根据权利要求9所述的奥氏体不锈钢槽钢的生产方法，其特征是：所述模支撑的孔腔比挤压模孔腔大15～30mm，所述模中撑的孔腔比模支撑孔腔大15～40mm，所述模尾撑的孔腔比模中撑孔腔大20～45mm。

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