本发明涉及一种预埋槽，具体说，涉及一种耐腐蚀预埋槽的新型生产方法。
背景技术：
：在轨道交通、地下管廊和幕墙中，有很多产品或设备需要固定在墙上或天花板上。传统的方法多采用膨胀螺栓、预埋钢板、化学锚栓等方式固定，但存在难以克服的破坏墙体结构、施工复杂、维护困难等固有缺点，已不适应越来越苛刻的使用条件。地铁和城市管廊通常湿度较大，但是现在使用的预埋槽产品并不能适应这种高湿度环境，往往容易出现腐蚀现象，影响了预埋槽产品的使用寿命。技术实现要素：本发明所解决的技术问题是提供一种耐腐蚀预埋槽的新型生产方法，生产得到的预埋槽具有优异的耐腐蚀性能。技术方案如下：一种耐腐蚀预埋槽的新型生产方法，包括：根据成分设计进行冶炼；冶炼过程包括铁水预处理、顶底复吹转炉冶炼、lf精炼、vd真空处理、方坯连铸机浇注；轧制过程包括坯料的加热和坯料的轧制，坯料的加热温度为1100℃-1150℃；坯料的轧制包括粗轧机轧制和精轧机组连续轧制成型，轧制成的槽道钢的化学成分按照质量百分比包括c0.08～0.12％、si0.20～0.35、mn0.85～1.05、p≤0.020、s≤0.008、cr0.90～1.10、ni0.30～0.40、cu0.20～0.50、re0.0035～0.02、als0.01～0.03；精轧后进行矫直机矫直、锯切、数控冲孔、锯切、数控弯弧和铆接预埋杆。进一步：坯料的加热过程中，坯料用锯床锯切成成所需尺寸，由轧钢车间吊车将坯料成组吊到上料台架上，由翻转设备将坯料翻转到链条输送设备上，坯料经输送到中频感应加热炉内进行加热，当坯料加热到1100℃-1150℃时，加送辊道再送入一根冷坯料，同时加热好的坯料出炉，沿滑道下滑至坯料输送辊道；加热好的坯料通过输送辊道首先送入粗轧机轧制，在这个过程中坯料被压薄、切深、延长、变形，粗轧后再进入轧机组轧制2个道次，坯料继续被延伸成型，此时属预成型阶段，最后进入精轧机组进行连续轧制，制成槽道钢。进一步：轧制后槽道钢有害元素要求中，as≤0.015，sn≤0.015，pb≤0.010，sb≤0.010，bi≤0.010。进一步：re选用的la或者ce。进一步：re选用la和ce混合稀土。进一步：顶底复吹转炉冶炼采用单渣操作，终渣碱度控制在3.0；氧枪为五孔拉瓦尔喷头，采用低、高、低枪位控制；采用硅锰、cu、ni合金化，铝锰铁合金进行终脱氧，转炉出钢后加中碳铬铁；转炉终点的质量百分比成分为c0.06％，mn0.14％，p0.008％，s0.027％；转炉终点的温度为1637℃；lf精炼对钢水进行升温、成分微调和脱s操作，在全程吹氩状态下精炼，加入造渣材料、锰铁、铝线进行脱氧合金化；钢水精炼就位温度为1552℃，离位温度1669℃，采用有铝脱氧、脱硫和成分微调，并在精炼后期加入镍铁及补加铬铁，精炼就位成分质量百分比中，c为0.09％，si为0.19，mn为0.84，p为0.011，s为0.007，als为0.01，cr为0.88，ni为0.31，cu为0.29，as为0.001；精炼离位成分质量百分比中，c为0.11％，si为0.23，mn为0.98，p为0.015，s为0.005，als为0.03，cr为0.99，ni为0.34，cu为0.29，as为0.001；vd抽真空处理中，深真空时间13min，真空处理时间26min，vd前温度1670℃，vd后温度1620℃；vd处理后喂硅钙线和稀土丝，对钢水中夹杂物进行变性处理，并进行软吹氩，软吹时间14分钟；连铸后得到坯料，浇铸的过热度为25℃，拉速为0.6m/min。进一步：还包括表面处理的步骤，表面处理包括除油、抛丸除锈、多元合金共渗、微抛清洁、涂覆。进一步：除油过程中，将铆接完的工件放置在除油炉内，保证工件之间相互有间隔；将设备温度控制在320℃～380℃之间，在此温度内停留20分钟；抛丸除锈后的工件进行多元合金共渗，先在加热罐的罐底放入10～20厘米的石英砂，再均匀地撒上锌粉和助渗剂，再将工件之间的空隙填满石英砂盖住工件，最大装炉量为罐体容积的85％，清扫密封圈，盖上罐盖拧紧，吊入加热炉中试转，确认密封后，盖上炉盖加热升温，炉膛最高为550℃，用于加热罐体物料，当罐内温度达到380℃～410℃时，加热保温，保温1.5～2小时候出炉；微抛清洁过程中，时间设定为15秒～30秒；然后进行涂覆防腐材料，表面涂覆达克罗溶液，然后在120±20℃进行预烘，预烘10-15分钟；预烘后的工件在300～340℃烧结，烧结时间20-40分钟；工件烧结后进行冷却和包装。与现有技术相比，本发明技术效果包括：1、本发明能够改善预埋槽夹杂物形态，提高钢的洁净度，从而提高钢的抗腐蚀性能。并且，本发明生产工艺独特，生产成本低，适宜工业化生产。2、本发明根据各元素在钢中的主要作用，选c和mn作为主要强化元素，以保证屈服和抗拉强度；选cr和ni、cu作为主要抗腐蚀元素，控制s和p等有害元素的含量，同时加入re改善夹杂物形态，提高钢的洁净度，从而提高钢的抗腐蚀性能。附图说明图1是本发明中耐腐蚀预埋槽的新型生产方法的轧制和表面处理流程图。具体实施方式下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。1、本发明的钢种成分设计原则。成分设计主要从各项性能和提高抗大气腐蚀能力两方面考虑。由于轧成耐腐蚀预埋槽后不需要进行轧后热处理，因此塑性和韧性完全可以满足用户要求，而最关键的是强度和抗大气腐蚀性能。通过控制c和mn含量满足强度要求，加入合金提高钢的淬透性和耐腐蚀能力，围绕如何提高抗腐蚀性能来选择合金元素和轧制工艺，通过分析各合金元素对腐蚀影响因素确定所需加入的合金元素。2、本发明的钢种设计思路。根据各元素在钢中的主要作用，选c和mn作为主要强化元素，以保证屈服和抗拉强度；选cr和ni、cu作为主要抗腐蚀元素，控制s和p等有害元素的含量，同时加入re改善夹杂物形态，提高钢的洁净度，从而提高钢的抗腐蚀性能。3、槽道钢的化学成分的作用。(1)化学元素对硫化氢应力腐蚀的影响。碳：c是最有效的强化元素，对抗h2s影响不大，碳的含量主要从考虑钢的强度和韧性的需求来确定。硅：si具有阻碍碳化物析出的趋向，是非碳化物形成元素。硅还能提高钢的屈服强度，降低碳在奥氏体中的溶解度，促使碳化物沿晶界析出，降低钢的韧性。同时硅元素含量偏高时，易偏析于晶粒边界，在应力腐蚀时会助长晶间裂纹的形成。锰：钢中含有一定量的mn可减弱应力腐蚀环境下s的有害作用，然而考虑到过高的锰含量会使裂纹敏感率及裂纹长度敏感率急剧升高，材料对hic的敏感性增大。mn促进有害元素p、s、sn、sb等向晶界偏析，偏析在晶界的p、sn、sb等和h能发生交互作用，从而使晶界键合力大幅度下降，容易引起氢致沿晶断裂。因此，控制钢中mn的含量对提高钢材的抗腐蚀性能有重要意义。但是，除c以外，mn和si是提高强度的最有效且最便宜的合金元素。考虑到mn对大气腐蚀的有害程度比si要小，故选mn作为提高强度的合金元素。铬：cr含量对钢的抗腐蚀性能的影响很大，能促使钢的表面形成致密的氧化膜，提高钢的钝化能力。钢中cr含量愈多，硫对钢的相对腐蚀就愈小。cr能增进钢的硬化和渗碳作用，使钢在高温时仍具高强度，同时能增加钢的耐磨耗性，提高钢的淬火温度，能增进钢的抗腐蚀性。cr在结构钢和工具钢中，能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。镍：在耐腐蚀钢种，ni的存在可抑制cu的热脆性，ni含量每提高0.1％,可使腐蚀引起的损失降低4％,腐蚀速率降低7％，侵入250μm深度所需的时间提高12％。同时能提高钢的强度和韧性，提高淬透性。含量高时，可显著改变钢和合金的一些物理性能，提高钢的抗腐蚀能力。镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。镍在钢中的影响有:a.增进钢的硬化能力。b.能降低热处理时的淬火温度，因而在热处理时变形小。c.能增加钢的韧性。d.高镍合金钢能耐腐蚀，例如：不锈钢就含有8％左右的镍。硫：硫是耐腐蚀钢中的有害元素。磷：固溶强化及冷作硬化作用很好，与铜联合使用，提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能，但降低其冷冲压性能，与硫、锰联合使用，改善切削性，增加回火脆性及冷脆敏感性；在钢的凝固过程中，由于受碳对凝固前沿溶质扩散行为的影响，p偏析会显著增加，尤其在铸坯凝固末端会产生磷的富集，成为氢的聚集源。在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045％，优质钢要求更低些。铜：它的突出作用是改善普通低合金钢的抗大气腐蚀性能，特别是和磷配合使用时更为明显；铜能提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5％塑性显著降低。当铜含量小于0.50％对焊接性无影响；合金钢中铜之含量不可以超过1.5％，否则会使钢变脆，此外铜在钢中有抵抗大气腐蚀之性能。低碳钢内含铜1％，其抵抗大气腐蚀性约较不含铜者高出四倍。在不锈钢中加铜3～4％，亦有助不锈钢之防蚀作用。含量低时，作用和镍相似，含量较高时，对热变形加工不利，如超过0.30％时，在热变形加工时导致高温铜脆现象，含量高于0.75％时，经固溶处理和时效后可产生时效强化作用。在低碳合金钢中，特别是与磷同时存在，可提高钢的抗大气腐蚀性，2％～3％的铜在不锈钢中可提高对硫酸、磷酸及盐酸等的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性。(2)稀土对钢抗腐蚀性的影响。在钢中加入适当的稀土，有利于脱氧、脱硫、除去气体，减少有害元素的影响，显著提高钢的韧性、耐磨性、抗蚀性、改善钢的焊接性能和低温性能。具体来说稀土在钢中的作用主要有以下几个方面：1)净化钢液稀土金属的化学性质异常活跃，在钢液温度(1550～1600℃)下，同氧、硫、氮、碳和氢等有害杂质的作用能力极强，分别作用生成密度小、熔点高的化合物而浮于钢液表面可以被分离出去，因而起到净化钢液的作用。稀土金属是炼钢工业中良好的脱氧剂和脱硫剂。2)变质作用钢铁等金属的断裂过程是裂缝不断发生和发展的过程，夹杂物往往作为显微裂缝的发源地，因而对于与断裂过程密切相关的一系列性能，如塑性、韧性以及疲劳性能会带来显著的影响。稀土在钢中的净化变质作用，正是改变了钢中夹杂物的数量、性质、形态、大小和分布，从而显著提高钢材的机械性能。一般钢中，其夹杂主要是硅、铁、锰、铝的氧化物、硫化物、硫氧化物，其中大部分在钢液凝固之前上浮成渣。对钢性能危害较大的夹杂物是硫化锰，硫以细长的mns形式存在。在轧钢时，夹杂物mns(沿钢的晶界分布)沿轧制方向延伸，可塑性大，强度低，因而显著的降低了钢的韧性和钢的横向性能。导致管道、钢材等在寒冷地区发生延展性破坏和氢致裂纹。经稀土处理的钢，由于钢液得到净化，其中有害的硫化锰大为减少。那些尚未除尽的硫化物，即钢中长条状mns被球状、纺锤状稀土硫化物和硫氧化物所取代，并使夹杂物细化和弥散分布，从而显著提高了钢的横向冲压性能，并改善了钢材的各向异性。此外，经稀土处理，稀土可使钢中脆性氧化铝夹杂转变成球状稀土铝酸盐(realo3)等，显著提高钢的抗疲劳性能。3)细化晶粒稀土化合物微小的固态质点提供了异质形核或在结晶界面上的偏聚，阻碍晶胞长大。在钢受热时，奥氏体的晶粒会长大变粗，但经过稀土处理的钢其晶粒较细，这是由于稀土金属形成高熔点稳定的化合物成为极微小的异质晶核，提供了细化结晶的良好条件，因此经稀土处理的钢具有细化晶粒的效果。此外，镧、铈等稀土金属可阻止无镍的铬锰钢在1100～1250℃温度范围奥氏体晶粒的长大，由于这些结晶和晶界情况的改善，一些钢种加入稀土后在钢材表面形成致密的稀土氧化膜，提高了耐热、抗腐蚀和抗氧化性能，对高温持久强度和抗蠕变性能也有所改善。4)微合金化钢的洁净度不断提高，稀土元素的微合金强韧化作用日益突出。微合金化的强韧化程度决定于微量稀土元素的固溶强化、稀土元素与其它溶质元素的交互作用、稀土的存在状态(原子、夹杂物或化合物)，特别是在晶界的偏聚，以及稀土对钢表面和基体组织结构的影响等。由稀土—铁系相图可知，稀土元素在铁液中与铁原子是互溶的，但其在铁基固溶体中的分配系数极小，在铁液凝固过程中，被固/液界面推移最后富集于枝晶间或晶界。由于稀土原子半径比铁原子大，对固溶体能提供强化作用。固溶在钢中的稀土往往通过扩散机制富集于晶界，减少了杂质元素在晶界的偏聚。未加稀土的钢，虽然硫含量很低，但硫磷仍明显偏聚在晶界，磷比硫在晶界偏聚更为严重。加稀土后，由于稀土在晶界的偏聚，明显改善了硫和磷在晶界的偏聚，并随着稀土固溶量的增加，偏聚逐渐减小。晶界上硫的偏聚要比磷偏聚更容易消除。5)抗氢脆致应力腐蚀稀土金属有很强的吸氢作用并形成相应的稀土氢化物，从而抑制钢中氢引起的氢脆。20世纪80年代，一些研究发现添加稀土能减少和消除钢的氢致裂纹(hic)。实验表明，钢中铈或镧的含量要超过0.1％时才可产生明显效果，这时可能在re-fe共晶体内形成了氢化物。随着海洋、石油和化学工业的发展，钢中加入稀土以提高抗氢致裂纹将是今后稀土在钢中应用最具潜力的新领域。结合上述设计原则，耐腐蚀预埋槽的新型生产方法，总的工艺流程包括：转炉冶炼→轧制。具体步骤如下：步骤1：转炉冶炼；铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→lf精炼→vd真空处理→方坯连铸机浇注。1、顶底复吹转炉冶炼。炼钢采用顶底复吹转炉冶炼，单渣操作，终渣碱度控制在3.0，保证脱磷效果；氧枪为五孔拉瓦尔喷头，采用低—高—低枪位控制；采用硅锰、cu、ni合金化，铝锰铁合金进行终脱氧，转炉出钢后加中碳铬铁。优选实施例中，转炉终点控制成分和温度，具体参数见表1。表1转炉终点成分和温度(质量百分比％)c/％mn/％p/％s/％温度/℃0.060.140.0080.02716372、lf精炼。钢水罐运至lf钢包炉精炼，对钢水进行升温、成分微调和脱s操作。在全程吹氩状态下精炼，加入白灰、矾土、萤石、电石等造渣材料；加入锰铁、铝线进行脱氧合金化，lf炉白渣精炼实现深度脱硫。钢水精炼就位温度为1552℃，离位温度1669℃。在精炼炉采用有铝脱氧、脱硫和成分微调，并在精炼后期加入镍铁及补加铬铁。优选实施例中，精炼就位、离位成分见表2。表2lf炉钢水就位、离位成分(质量百分比％)csimnpsalscrnicuas就位0.090.190.840.0110.0070.010.880.310.290.001离位0.110.230.980.0150.0050.030.990.340.290.0013、vd真空处理。精炼后采用vd抽真空处理，vd处理时间及温度、真空度见表3。vd处理后喂硅钙线200m，稀土丝200m，对钢水中夹杂物进行变性处理，并进行软吹氩，软吹时间14分钟。表3vd处理时间深真空时间/min真空处理时间/minvd前温度/℃vd后温度/℃1326167016204、连铸后得到坯料。vd后的钢水罐转送到圆坯连铸机进行浇铸，铸坯规格为319×410㎜，浇铸工艺参数见表4。表4连铸工序参数过热度△t/℃拉速v/m/min250.65、铸坯的质量检验。连铸坯具有良好的低倍组织是保证预埋槽道合格率的首要条件。由于在炼钢连铸生产中严格控制了过热度与拉速的匹配，选择了合适的二冷配水工艺和保护渣，因此铸坯表面和内部质量控制较好，铸坯缺陷级别为0-1级，连铸坯组织较为致密，无肉眼可见的残余缩孔、白点、裂纹、气泡、金属异物、夹杂等。硫印结果较好，达到相关标准的要求。表5硫印检验结果/级中间裂纹中心裂纹皮下裂纹夹杂物0101表6各项性能检验结果表7金相检验结果管样abcdds晶粒度1头10.50.5118.51尾10.50.5118.511头110.50.518.511尾10.50.50.51.58.5步骤2：轧制；如图1所示，是本发明中耐腐蚀预埋槽的新型生产方法的轧制和表面处理流程图。步骤201：坯料的加热；坯料首先用锯床锯切成成所需尺寸，由轧钢车间吊车将坯料成组吊到上料台架上，又由翻转设备将坯料翻转到链条输送设备上输送到中频感应加热炉内进行加热。当坯料加热到1100℃-1150℃时，加送辊道再送入一根冷坯料，同时加热好的坯料出炉，沿滑道下滑至坯料输送辊道。步骤202：坯料的轧制；加热好的坯料通过输送辊道首先送入粗轧机轧制，在这个过程中坯料被压薄、切深、延长、变形，粗轧后再进入轧机组轧制2个道次，坯料继续被延伸成型，此时属预成型阶段，最后进入精轧机组进行连续轧制成型，确保轧件得到所需的规格尺寸及壁厚，以及精确铆钩的成型，即轧制成所需槽道钢。槽道钢的化学成分如表8所示。表8化学成分要求/质量百分比％本优选实施例中，re选用的la或者ce，也可以选用la、ce混合稀土。表9有害元素要求/质量百分比％assnpbsbbi≤0.015≤0.015≤0.010≤0.010≤0.010槽道钢的成分检验。分批次取样后，用化学分析法对成分进行了检验，检验结果见下表10。表10槽道钢的成分/质量百分比％csimnpscrnicualsre0.110.250.980.0080.0060.980.320.280.0190.00430.100.270.960.0080.0060.940.340.280.0200.00600.100.261.020.0090.0050.970.310.260.0180.00350.120.270.950.0110.0070.980.300.250.0220.00452017年1月18日，槽道钢经中国铁道科学研究院金属及化学研究所检验，得出检验报告((2017)jhc字第307号)，具体参数见表11。表11通过对比可以看出，槽道钢的耐腐蚀的各项指标均明显高于q345b钢材。步骤203：矫直机矫直及检验；送到冷床上的槽道钢冷却后，通过冷床输出辊道送入十四辊矫直机进行矫直，产品符合要求后进入下一道工序。步骤204：锯切；矫直后的槽道钢由人工进行弯曲度、平直度的检验，不合格品再次进入矫直程序。通过卡尺精确测量壁厚，根据客户的需要进行锯切。步骤205：数控冲孔；按照生产计划选取最佳的原材料，根据客户的图纸要求在数控冲孔设备进行连续编程。程序编程完毕后要检查设备模具的完好情况，然后进行试冲孔，根据冲的位置调节定位，调节完毕后方可进行连续作业，并对每支进行检查测量孔径、孔距。步骤206：锯切；按照图纸尺寸要求用锯床锯切出要求的成品尺寸。步骤207：数控弯弧；对于需要弯弧的槽道钢部位，按照图纸给定的半径、弧长、进行数据设置及补偿量，弯好的工件和样板进行比对确定是否合格。步骤208：铆接预埋杆；将冲孔后的工件放在数控铆接机台架上，在冲孔处铆接预埋杆，调节铆头给进距离，使铆头直径达到图纸要求。为了进一步增加防腐蚀功能，还包括后续的表面处理工艺。步骤3：表面处理。步骤301：除油；将铆接完的工件放置在除油炉内，保证工件之间相互有间隔。将设备温度控制在320℃～380℃之间，保证此温度后，将槽道在此温度内停留20分钟。等待槽道温度降低后进行检查除油效果合格可以进入下一工序。步骤302：抛丸除锈；正确选择工件装载量和抛丸时间，如工件形状复杂或有深孔、盲孔、窄隙，适当延长此工序时间。手工出料以防止将槽钢碰伤。抛丸后的工件要及时转入下道工序，如果时间放置太长时间容易再次氧化。步骤303：多元合金共渗；先在加热罐的罐底放入10～20厘米的石英砂，再均匀地撒上一层锌粉和些许助渗剂(nh4cl或h2nconh2)，再将工件均匀地摆放，摆放的层数视工件的大小和形状确定，石英砂、锌粉、助渗剂根据一炉的需要量均匀按撒放；将工件之间的空隙填满石英砂，并刚好盖住工件为好，最大装炉量为罐体容积的85％，清扫密封圈，盖上罐盖拧紧，吊入加热炉中试转，确认密封后，盖上炉盖加热升温。炉膛最高控制温度为550℃，用于加热罐体物料，当罐内温度达到380℃～410℃时，加热保温，保温1.5～2小时候出炉。因温度检测不与工件直接接触，工件温度与测得的温度略有偏差，对于上述温度可进行微调。石英砂经过2～4次使用后，砂中混有铁屑、锌粉和氧化锌，继续使用会使渗锌件表面沾有粉末，并且会在丝扣中夹杂铁屑，使渗锌质量受到影响，因此应将石英砂经振动筛进行筛选后再使用。步骤304：微抛清洁；经过多元合金共渗的工件放入抛丸机进行抛丸去除工件表面灰尘，一般时间设定为15秒～30秒，取出工件吹掉表面灰尘检查表面是否干净。步骤305：涂覆；1、浸涂、沥干；经过除油除锈的清洁工件必须尽快通过浸涂的方式进行表面涂覆达克罗溶液。工件涂覆加工时，达克罗溶液涂液的比重、ph值、粘度、cr6+(六价铬)含量、涂液的温度及流动状况等将直接影响工件的涂覆效果，影响涂层的各项性能。所以涂覆过程中要调整好温度、溶液指标。2、预烘；达克罗湿膜的工件必须尽快在120±20℃的温度下，预烘10-15分钟(根据工件吸热量定)，使涂液水分蒸发，流平均匀。3、烧结；预烘后的工件必须在规定的高温下烧结(300～340℃)，烧结时间20-40分钟(根据工件的吸热量定)，也可适当提高温度来缩短烧结时间。4、冷却。工件烧结后，必须经过冷却系统充分冷却后进行再次涂覆或成品检验。步骤4：包装。将检测完毕合格的耐腐蚀预埋槽进行槽道内腔加填充物(低密度聚乙烯)，槽道两端加上端盖，槽道槽口表面覆盖单面胶等进行包装。本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。当前第1页12