一种不锈钢管的加工工艺的制作方法

文档序号：14393514阅读：189来源：国知局

本发明属于不锈钢管制造技术领域，尤其是涉及一种不锈钢管的加工工艺。

背景技术：

不锈钢是一种中空的长条圆形钢材，主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。现有的不锈钢管成分配比合理性较差，虽然能够满足抵抗一般化学腐蚀的需求，但对于抗微生物腐蚀的效果较差，使用寿命较短。同时，现有不锈钢管中的氮含量通常较低，基本为2.5wt%以下，不锈钢管的强度、抗拉性、耐蚀性均较差。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种抗微生物腐蚀能力强、含氮量高的不锈钢管的加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种不锈钢管的加工工艺，包括以下步骤：

（1）钢水炼制：

a:烧结：选取胚料，经过研磨机研磨后置入烧结炉中，进行烧结还原；

b：熔炼：将经过烧结还原之后的胚料、钢水以及稀土元素投入至熔炼炉内，熔融后得到原料;冶炼过程中向熔炼炉中通入氮气；

（2）连铸：通过连铸机将经过步骤（1）处理之后的原料进行连续铸钢，制得圆形的管坯；

（3）加热：将坯料置于环形加热炉中，升温至850-1020℃对坯料进行加热软化；

（4）穿孔：软化后的坯料通过压力穿孔机进行内部穿孔，中空的圆形不锈钢管。

在不锈钢内加入了稀土元素，稀土元素可有效杀死细菌、放线菌等微生物；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；氮元素的含量高达3.5-5wt%，保证不锈钢管具有良好的抗腐蚀性、抗拉性及高强度。

作为优选，所述胚料为铁矿石、红土镍矿、焦炭、二氧化硅、二氧化锰、铜矿，所述铁矿石的含水量为10-30%，所述红土镍矿的含水量为20-40%。

作为优选，所述胚料为铁矿石、镍黄铁矿、焦炭、二氧化硅、硬锰矿、黄铜矿，所述铁矿石的含水量为15-35%，所述镍黄铁矿的含水量为10-30%；矿石含水量低，降低烧结中的耗能，实现节能；且上述矿石均为常见矿石，成本低，便于获得原料。

还包括步骤（5）矫直：对步骤（4）中的不锈钢管进行清洗并烘干后，再置于环形加热炉中，升温至850-875℃对坯料进行加热软化，软化后通过矫直机对不锈钢管进行矫直，得到不锈钢管成品；在矫直时，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℃，故矫直前的软化温度控制在580-575℃，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。

作为优选，所述步骤（1）中，胚料经研磨机研磨后，需过800-1000目筛；所述烧结炉的温度为1200℃，压强为1-5mpa，烧结时间为72-96h；试验得出，当烧结温度低于1200℃，压强低于1mpa，烧结时间少于72h时，胚料的烧结情况较差，烧结完成制得的原料a的密化效果较差，所含的杂质较多，影响后期工件加工的纯度以及冶炼熔融的效果；当烧结温度高于1200℃，压强高于5mpa，烧结时间大于96h时，容易出现原料熔化将杂质粘结在最终的原料a内，同样会影响后期的熔融液的纯度；而当烧结温度等于1200℃，压强处于1-5mpa，烧结时间处于72-96h时，烧结得到的原料a的密化程度最好，其内含有的杂质量最少；上述数据比值是经过大量的配比搭配试验得到的最佳数据。

作为优选，所述步骤（1）中，熔炼炉的温度为1500-1600℃，压强为1.2-1.5mpa，熔炼时间为20-40min；经过大量试验试验后得知，上述数据范围下，熔炼炉内的原料能够充分熔融，熔炼炉也处于最为节能的情况；且熔融液温度适宜，后期连铸过程中无需再进行加热处理，降低能源消耗。

作为优选，所述氮气的通入量维持在5-8l/min，通入时间为20-30min；当氮气的通入量小于5l/min，通入时间小于1h时，最终成型后工件内的氮含量将小于2.5wt%，无法满足氮含量需高于3.5wt%的要求；而当氮气的通入量高于8l/min时，通入时间大于2h后，即使通入时间持续延长，最终成型后工件内的氮含量也只能维持在5wt%不会进行增长，过多的通入氮气只会造成能源的浪费；上述数据范围是在经过大量的试验之后得到的最佳数值，当氮气通入量维持在5-8l/min，通入时间为1-2h的状态下，既能保证工件成型后氮含量满足要求，又能够防止资源浪费。

进一步的，所述熔炼炉的炉壳上设有氮气入口，该入口处向外延伸形成一连接部，入口处向内延伸形成与炉膛相连通的通道；所述连接部上设有一进气部件。

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。

进一步的，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。

综上所述，本发明具有以下优点：在不锈钢内加入了稀土元素，稀土元素可有效杀死细菌、放线菌等微生物；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；氮元素的含量高达3.5-5wt%，保证不锈钢管具有良好的抗腐蚀性、抗拉性及高强度。

说明书附图

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的局部放大图。

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

一种不锈钢管，其组分的质量百分比为：c：0.001％，si：0.2％，mn：0.1%,ni：8.0％,cu：5%，n：3%，稀土元素3%，其余为fe及不可避免的杂质。

具体的，所述稀土元素的组分质量百分比为:镧(la)52%，镨(pr)15%，钕(nd)12%，钆(gd)10%，铽(tb)8%，镥(lu)3%。

具体的，上述不锈钢管的加工工艺包括以下步骤：

（1）钢水炼制：a:烧结：选取胚料，所述胚料为铁矿石200kg、红土镍矿120kg、焦炭10kg、二氧化硅50kg、二氧化锰30kg、铜矿100kg，所述铁矿石的含水量为10%，所述红土镍矿的含水量为20%；经过研磨机研磨后置入烧结炉中，进行烧结还原；具体的，胚料经研磨机研磨后，需过800目筛；所述烧结炉的温度为1200℃，压强为1mpa，烧结时间为72h；b：熔炼：将经过烧结还原之后的胚料、钢水500l以及稀土元素50kg投入至熔炼炉内，熔融后得到原料;具体的，熔炼炉的温度为1500℃，压强为1.2mpa，熔炼时间为20min；c:通氮：熔炼过程中，维持5l/min的通入量向熔炼炉中通入氮气，维持通入20min；在通氮气之前需要对熔炼炉进行抽真空操作，之后再向其内通入氮气；且通气过程中，每隔5min需要打开再一次对熔炼炉进行抽真空操作，防止熔炼炉内的气压过大；（2）连铸：通过连铸机将经过步骤（1）处理之后的原料进行连续铸钢，制得圆形的管坯；（3）定切及清洗：通过切割机将管坯切割为4m长的坯料，之后通过不锈钢清洗钝化液对坯料进行清洗钝化；（3）加热：将坯料置于环形加热炉中，升温至850℃对坯料进行加热软化；（4）穿孔：软化后的坯料通过压力穿孔机进行内部穿孔，中空的圆形不锈钢管；（5）矫直：对步骤（4）中的不锈钢管进行清洗，具体为采用脱脂剂清洗对上述不锈钢管进行清洗，去除不锈钢管外表面的油脂；之后经过烘干机烘干后，再置于环形加热炉中，升温至850℃对坯料进行加热软化，软化后通过矫直机对不锈钢管进行矫直，得到不锈钢管成品；（6）超声波探伤：通过超声波自动探伤设备对成品进行探伤，检测合格后进行出库处理。

上述研磨机、烧结炉、连铸机、环形加热炉、压力穿孔机、烘干机、矫直机、超声波自动探伤设备均为现有技术可以实现，可直接由市面上购买得到，具体型号不做限定；不锈钢清洗钝化液由市面上直接采购得到，具体成分为现有技术，不再赘述；脱脂剂为购买得到的碱性脱脂剂，具体成分不做赘述。

如图1-2所示，所述熔炼炉1的炉壳11上设有氮气入口，该入口处向外延伸形成一连接部12，入口处向内延伸形成与炉膛相连通的通道13；所述连接部12上设有一进气管14，所述氮气通过该进气管14充入至炉膛内；具体的，所述进气部件14包括第一管体142、第二管体143及用于连接第一管体142和第二管体143的不锈钢接头144；所述连接部12上设有连接腔，该连接腔内壁上设有内螺纹，所述第一管体142端部设于外螺纹，从而进气部件可与连接部螺接；为了提高两者之间的密封性，防止出现漏气情况，保证熔炼炉内部始终处于真空状态；具体的，所述连接腔内底壁上通过第一粘接层2固连有环形的密封件3，所述第一管体142的端部同样通过第二粘接层4与所述密封件3固连，且作为优选的，所述进气部件14端面上间隔均匀的分布有多圈环形凹槽141，所述第一粘接层2、第二粘接层4均为市面上直接购买得到的耐高温密封胶，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；当进气部件端部与密封件粘接时，通过环形凹槽141的设置，使得耐高温密封胶可更多的留在进气部件的端面上，从而使得进气部件端部与密封件之间的连接更为牢固，密封效果好；进一步的，所述连接腔内螺纹与进气部件外螺纹之间设有粘接层，该粘接层为市面上直接购买得到的耐高温密封胶，熔炼炉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；具体的，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。

当第一管体142与连接部连接时，先行在密封件外表面上涂覆耐高温密封胶，之后将密封件置入至连接腔内，与连接腔底壁连接；之后在第一管体142需与连接部的端面上涂覆耐高温密封胶，并将第一管体142端部与连接部螺接；螺接完成后，在第一管体142侧壁与连接腔内壁之间的缝隙内填耐高温密封胶，最终完成第一管体142与连接部的连接。

作为优选，所述第一管体142为不锈钢管，即该第一管体的材质为不锈钢；所述第二管体143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143也可为pvc管或ppc管，即该第而管体的材质为pvc或ppc。

熔炼炉的其他部件均为现有技术，可参考中国专利cn101347836b公开的《真空感应熔炼炉》中公开的结构，故不再赘述。

实施例2

一种不锈钢管，其组分的质量百分比为：c：0.03％，si：0.5％，mn：0.4%,ni：10％,cu：8%，n：5%，稀土元素5%，其余为fe及不可避免的杂质。

作为优选，所述稀土元素的组分质量百分比为:镧(la)52%，镨(pr)15%，钕(nd)12%，钆(gd)10%，铽(tb)8%，镥(lu)3%。

具体的，上述不锈钢管的加工工艺包括以下步骤：

（1）钢水炼制：a:烧结：选取胚料，所述胚料为铁矿石220kg、红土镍矿180kg、焦炭15kg、二氧化硅70kg、二氧化锰50kg、铜矿150kg，所述铁矿石的含水量为30%，所述红土镍矿的含水量为40%；经过研磨机研磨后置入烧结炉中，进行烧结还原；具体的，胚料经研磨机研磨后，需过1000目筛；所述烧结炉的温度为1200℃，压强为5mpa，烧结时间为96h；b：熔炼：将经过烧结还原之后的胚料、钢水500l以及稀土元素70kg投入至熔炼炉内，熔融后得到原料;具体的，熔炼炉的温度为1600℃，压强为1.5mpa，熔炼时间为40min；c:通氮：熔炼过程中，维持8l/min的通入量向熔炼炉中通入氮气，维持通入30min；在通氮气之前需要对熔炼炉进行抽真空操作，之后再向其内通入氮气；且通气过程中，每隔5min需要打开再一次对熔炼炉进行抽真空操作，防止熔炼炉内的气压过大；（2）连铸：通过连铸机将经过步骤（1）处理之后的原料进行连续铸钢，制得圆形的管坯；（3）定切及清洗：通过切割机将管坯切割为6m长的坯料，之后通过不锈钢清洗钝化液对坯料进行清洗钝化；（3）加热：将坯料置于环形加热炉中，升温至1020℃对坯料进行加热软化；（4）穿孔：软化后的坯料通过压力穿孔机进行内部穿孔，中空的圆形不锈钢管；（5）矫直：对步骤（4）中的不锈钢管进行清洗，具体为采用脱脂剂清洗对上述不锈钢管进行清洗，去除不锈钢管外表面的油脂；之后经过烘干机烘干后，再置于环形加热炉中，升温至875℃对坯料进行加热软化，软化后通过矫直机对不锈钢管进行矫直，得到不锈钢管成品；（6）超声波探伤：通过超声波自动探伤设备对成品进行探伤，检测合格后进行出库处理。