本發(fā)明涉及鋼管生產(chǎn)領(lǐng)域，具體為一種常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝。

背景技術(shù)：

奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~25%、C約0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素發(fā)展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。

奧氏體不銹鋼1913年在德國問世，在不銹鋼中一直扮演著最重要的角色，其生產(chǎn)量和使用量約占不銹鋼總產(chǎn)量及用量的70%。鋼號(hào)也最多，中國常用奧氏體不銹鋼的牌號(hào)就有40多個(gè)，最常見的就是18-8型。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用高壓鑄造的方式進(jìn)行高氮奧氏體不銹鋼材料的生產(chǎn)，但是這種方式耗能高，在常壓下進(jìn)行鑄造，又存在氮?dú)庖绯龅那闆r，造成鋼管內(nèi)部有氣泡，并且鋼管中的氮含量降低，導(dǎo)致鋼管強(qiáng)度降低，影響其使用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝，該工藝包括以下步驟：

S1：準(zhǔn)備材料：選取奧氏體不銹鋼的鋼坯作為原料，加入到熔化爐中，進(jìn)行加熱至熔融狀態(tài)；

S2：添加金屬材料：向熔融的鋼水中添加金屬鎳和金屬錳，繼續(xù)進(jìn)行加熱，并且進(jìn)行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速控制為300-500轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)溫度控制為1600-1800攝氏度，反應(yīng)時(shí)間為30-50分鐘；

S3：添加氮元素：向上一步驟制得的鋼水中通入氮?dú)?，通入氮?dú)獾牧繛?噸鋼水對(duì)1千克氮?dú)?，在通入氮?dú)獾倪^程中，保持?jǐn)嚢?，攪拌轉(zhuǎn)速為200-300轉(zhuǎn)/分，通入氮?dú)鈺r(shí)，釋放多余的氮?dú)?，使熔化爐內(nèi)保持一個(gè)大氣壓，并將氮?dú)饣厥?，反?fù)向鋼水中加入，反應(yīng)時(shí)間為30-50分鐘，反應(yīng)溫度控制為1800-2000攝氏度，然后即可制得高氮奧氏體不銹鋼的鋼水；

S4：澆注鋼水進(jìn)行鋼管鑄造：使用臥式離心鑄造機(jī)，設(shè)定鋼管的參數(shù)，然后將上一步制得的鋼水導(dǎo)入臥式離心鑄造機(jī)，進(jìn)行離心鑄造，離心鑄造機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度控制為850-1050轉(zhuǎn)/分，在旋轉(zhuǎn)鑄造的過程中對(duì)離心鑄造機(jī)進(jìn)行降溫處理，在離心鑄造機(jī)進(jìn)行離心鑄造20-30分鐘之后，待鋼管初步成型，且溫度降至900-1000攝氏度時(shí)，通入空氣進(jìn)行冷卻，在5分鐘內(nèi)，使鋼管溫度降至600攝氏度，然后將鋼管取出，制得鋼管半成品；

S5：表面防腐處理：在上一步制得的鋼管半成品表面和內(nèi)壁涂布涂料，該過程在充滿氮?dú)獾沫h(huán)境中實(shí)施；

S6：冷卻：將上一步涂完涂料的鋼管使用噴霧器噴水霧進(jìn)行冷卻，冷卻噴霧時(shí)間為10-20分鐘，即可制得高氮奧氏體不銹鋼鋼管。

優(yōu)選的，所述步驟S1中進(jìn)行加熱時(shí)的溫度為2300-2500攝氏度，熔化爐內(nèi)部壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓，反應(yīng)時(shí)間為50-60分鐘。

優(yōu)選的，所述步驟S2中添加的金屬鎳的重量為：鋼水/金屬鎳=100/1，添加的金屬錳的重量為：鋼水/金屬錳=100/0.8。

優(yōu)選的，所述步驟S6中的水霧氣流速度控制為40-60km/h，噴霧器中的水溫控制為15-25攝氏度。

優(yōu)選的，所述步驟S5中，還可以采用電鍍鉻的方式進(jìn)行防腐處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的鑄造工藝簡單，流程少，并且在常壓下進(jìn)行，因此耗能低，符合當(dāng)前社會(huì)節(jié)能環(huán)保的主題，并且本發(fā)明的方案能夠提高鋼管的含氮量，減少氮?dú)忤T造過程中的溢出，能夠有效增鋼管的強(qiáng)度，適合推廣使用。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝，該工藝包括以下步驟：

S1：準(zhǔn)備材料：選取奧氏體不銹鋼的鋼坯作為原料，加入到熔化爐中，進(jìn)行加熱至熔融狀態(tài)；

S2：添加金屬材料：向熔融的鋼水中添加金屬鎳和金屬錳，繼續(xù)進(jìn)行加熱，并且進(jìn)行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速控制為350轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)溫度控制為1600攝氏度，反應(yīng)時(shí)間為35分鐘；

S3：添加氮元素：向上一步驟制得的鋼水中通入氮?dú)猓ㄈ氲獨(dú)獾牧繛?噸鋼水對(duì)1千克氮?dú)?，在通入氮?dú)獾倪^程中，保持?jǐn)嚢?，攪拌轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分，通入氮?dú)鈺r(shí)，釋放多余的氮?dú)猓谷刍癄t內(nèi)保持一個(gè)大氣壓，并將氮?dú)饣厥眨磸?fù)向鋼水中加入，反應(yīng)時(shí)間為35分鐘，反應(yīng)溫度控制為1800攝氏度，然后即可制得高氮奧氏體不銹鋼的鋼水；

S4：澆注鋼水進(jìn)行鋼管鑄造：使用臥式離心鑄造機(jī)，設(shè)定鋼管的參數(shù)，然后將上一步制得的鋼水導(dǎo)入臥式離心鑄造機(jī)，進(jìn)行離心鑄造，離心鑄造機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度控制為1050轉(zhuǎn)/分，在旋轉(zhuǎn)鑄造的過程中對(duì)離心鑄造機(jī)進(jìn)行降溫處理，在離心鑄造機(jī)進(jìn)行離心鑄造22分鐘之后，待鋼管初步成型，且溫度降至920攝氏度時(shí)，通入空氣進(jìn)行冷卻，在5分鐘內(nèi)，使鋼管溫度降至600攝氏度，然后將鋼管取出，制得鋼管半成品；

S5：表面防腐處理：在上一步制得的鋼管半成品表面和內(nèi)壁涂布涂料，該過程在充滿氮?dú)獾沫h(huán)境中實(shí)施；

S6：冷卻：將上一步涂完涂料的鋼管使用噴霧器噴水霧進(jìn)行冷卻，冷卻噴霧時(shí)間為12分鐘，即可制得高氮奧氏體不銹鋼鋼管。

其中，步驟S1中進(jìn)行加熱時(shí)的溫度為2300攝氏度，熔化爐內(nèi)部壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓，反應(yīng)時(shí)間為50分鐘。步驟S2中添加的金屬鎳的重量為：鋼水/金屬鎳=100/1，添加的金屬錳的重量為：鋼水/金屬錳=100/0.8。步驟S6中的水霧氣流速度控制為45km/h，噴霧器中的水溫控制為18攝氏度。步驟S5中，還可以采用電鍍鉻的方式進(jìn)行防腐處理。

實(shí)施例二

本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝，該工藝包括以下步驟：

S1：準(zhǔn)備材料：選取奧氏體不銹鋼的鋼坯作為原料，加入到熔化爐中，進(jìn)行加熱至熔融狀態(tài)；

S2：添加金屬材料：向熔融的鋼水中添加金屬鎳和金屬錳，繼續(xù)進(jìn)行加熱，并且進(jìn)行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速控制為380轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)溫度控制為1700攝氏度，反應(yīng)時(shí)間為40分鐘；

S3：添加氮元素：向上一步驟制得的鋼水中通入氮?dú)?，通入氮?dú)獾牧繛?噸鋼水對(duì)1千克氮?dú)?，在通入氮?dú)獾倪^程中，保持?jǐn)嚢?，攪拌轉(zhuǎn)速為280轉(zhuǎn)/分，通入氮?dú)鈺r(shí)，釋放多余的氮?dú)猓谷刍癄t內(nèi)保持一個(gè)大氣壓，并將氮?dú)饣厥眨磸?fù)向鋼水中加入，反應(yīng)時(shí)間為40分鐘，反應(yīng)溫度控制為1900攝氏度，然后即可制得高氮奧氏體不銹鋼的鋼水；

S4：澆注鋼水進(jìn)行鋼管鑄造：使用臥式離心鑄造機(jī)，設(shè)定鋼管的參數(shù)，然后將上一步制得的鋼水導(dǎo)入臥式離心鑄造機(jī)，進(jìn)行離心鑄造，離心鑄造機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度控制為950轉(zhuǎn)/分，在旋轉(zhuǎn)鑄造的過程中對(duì)離心鑄造機(jī)進(jìn)行降溫處理，在離心鑄造機(jī)進(jìn)行離心鑄造5分鐘之后，待鋼管初步成型，且溫度降至950攝氏度時(shí)，通入空氣進(jìn)行冷卻，在5分鐘內(nèi)，使鋼管溫度降至600攝氏度，然后將鋼管取出，制得鋼管半成品；

S5：表面防腐處理：在上一步制得的鋼管半成品表面和內(nèi)壁涂布涂料，該過程在充滿氮?dú)獾沫h(huán)境中實(shí)施；

S6：冷卻：將上一步涂完涂料的鋼管使用噴霧器噴水霧進(jìn)行冷卻，冷卻噴霧時(shí)間為18分鐘，即可制得高氮奧氏體不銹鋼鋼管。

其中，步驟S1中進(jìn)行加熱時(shí)的溫度為2400攝氏度，熔化爐內(nèi)部壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓，反應(yīng)時(shí)間為55分鐘。步驟S2中添加的金屬鎳的重量為：鋼水/金屬鎳=100/1，添加的金屬錳的重量為：鋼水/金屬錳=100/0.8。步驟S6中的水霧氣流速度控制為45km/h，噴霧器中的水溫控制為20攝氏度。步驟S5中，還可以采用電鍍鉻的方式進(jìn)行防腐處理。

實(shí)施例三

本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種常壓下離心鑄造高氮奧氏體不銹鋼鋼管的工藝，該工藝包括以下步驟：

S1：準(zhǔn)備材料：選取奧氏體不銹鋼的鋼坯作為原料，加入到熔化爐中，進(jìn)行加熱至熔融狀態(tài)；

S2：添加金屬材料：向熔融的鋼水中添加金屬鎳和金屬錳，繼續(xù)進(jìn)行加熱，并且進(jìn)行攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速控制為500轉(zhuǎn)/分，反應(yīng)溫度控制為1800攝氏度，反應(yīng)時(shí)間為50分鐘；

S3：添加氮元素：向上一步驟制得的鋼水中通入氮?dú)猓ㄈ氲獨(dú)獾牧繛?噸鋼水對(duì)1千克氮?dú)?，在通入氮?dú)獾倪^程中，保持?jǐn)嚢瑁瑪嚢柁D(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，通入氮?dú)鈺r(shí)，釋放多余的氮?dú)?，使熔化爐內(nèi)保持一個(gè)大氣壓，并將氮?dú)饣厥?，反?fù)向鋼水中加入，反應(yīng)時(shí)間為50分鐘，反應(yīng)溫度控制為2000攝氏度，然后即可制得高氮奧氏體不銹鋼的鋼水；

S4：澆注鋼水進(jìn)行鋼管鑄造：使用臥式離心鑄造機(jī)，設(shè)定鋼管的參數(shù)，然后將上一步制得的鋼水導(dǎo)入臥式離心鑄造機(jī)，進(jìn)行離心鑄造，離心鑄造機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度控制為1050轉(zhuǎn)/分，在旋轉(zhuǎn)鑄造的過程中對(duì)離心鑄造機(jī)進(jìn)行降溫處理，在離心鑄造機(jī)進(jìn)行離心鑄造30分鐘之后，待鋼管初步成型，且溫度降至1000攝氏度時(shí)，通入空氣進(jìn)行冷卻，在5分鐘內(nèi)，使鋼管溫度降至600攝氏度，然后將鋼管取出，制得鋼管半成品；

S5：表面防腐處理：在上一步制得的鋼管半成品表面和內(nèi)壁涂布涂料，該過程在充滿氮?dú)獾沫h(huán)境中實(shí)施；

S6：冷卻：將上一步涂完涂料的鋼管使用噴霧器噴水霧進(jìn)行冷卻，冷卻噴霧時(shí)間為10-20分鐘，即可制得高氮奧氏體不銹鋼鋼管。

其中，步驟S1中進(jìn)行加熱時(shí)的溫度為2500攝氏度，熔化爐內(nèi)部壓強(qiáng)為一個(gè)大氣壓，反應(yīng)時(shí)間為60分鐘。步驟S2中添加的金屬鎳的重量為：鋼水/金屬鎳=100/1，添加的金屬錳的重量為：鋼水/金屬錳=100/0.8。步驟S6中的水霧氣流速度控制為60km/h，噴霧器中的水溫控制為25攝氏度。步驟S5中，還可以采用電鍍鉻的方式進(jìn)行防腐處理。

提高對(duì)上述三組實(shí)施例和傳統(tǒng)鑄造方法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，測算鑄造每噸鋼管所消耗的電量、鋼管的含氮量以及鋼管強(qiáng)度，制得下表：

從上表可知，本發(fā)明的方案在含氮量上較傳統(tǒng)的常壓鑄造方案有很大提高，含氮量提高了，鋼管的強(qiáng)度也隨之提高，并且本方案的能耗相對(duì)較低，因此具有推廣價(jià)值。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。