專利名稱：一種不銹鋼抗菌管的加工工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種不銹鋼焊接管的加工工藝，尤其涉及含銅鐵素體抗菌不銹鋼管。
背景技術(shù)：
常規(guī)的不銹鋼輸送管道在經(jīng)過長期的使用后，積累的水垢雜質(zhì)，會附著在管道內(nèi)壁滋生微生物，當管道中水流較慢或停流時，微生物將演變成細菌附著管壁內(nèi)經(jīng)過一段時間的繁殖形成菌群，這時水質(zhì)將下降?？咕讳P鋼按抗菌性能的產(chǎn)生方式分為兩種鍍膜式和自身抗菌式。前者是在不銹鋼上鍍上帶有殺菌性的金屬材料、或其它有殺菌作用的無機材料，缺點是易磨損、易老化，隨溫差及外在環(huán)境的變化而改變，從而使不銹鋼失去抗菌性；后者則是在不銹鋼生產(chǎn)過程中添加一些具有抗菌作用的金屬元素，再通過特殊的處理使不銹鋼本身產(chǎn)生抗菌性，它沒有前者的缺點，而且成本低、易于加工，如含銅鐵素體不銹鋼，正在食品餐飲、醫(yī)療衛(wèi)生和家庭生活中逐步得到推廣運用。如果利用含銅鐵素體不銹鋼來加工不銹鋼輸送管道，按傳統(tǒng)加工方式可分為無縫鋼管和焊接鋼管，前者成品精度和強度高、能夠達到衛(wèi)生級鏡面管的工藝要求，但是加工工藝復雜、消耗高、成本高，限制了產(chǎn)品的推廣應用；后者生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)效率高、成本低， 但是如果按照目前的焊接管生產(chǎn)工工藝來加工，由于焊縫的存在，不能達到衛(wèi)生級鏡面管的工藝要求。以上二種加工方式，為了達到要求的機械性能和最佳抗菌效果，在材料達到成品要求尺寸后，都是先后分別在連續(xù)爐中進行固溶處理和在真空爐中進行時效處理，這樣的熱處理方式加工周期長，能耗高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種采用含銅鐵素體不銹鋼加工、能夠滿足衛(wèi)生級鏡面管工藝要求，且具有良好的機械性能和抗菌效果的不銹鋼抗菌管的加工工藝。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的—種不銹鋼抗菌管的加工工藝，包括鋼卷分條、焊接成管、定長度切割并去除切口毛刺、化學拋光工序，其特征在于所述鋼卷為含銅鐵素體不銹鋼抗菌鋼卷，在去除切口毛刺和化學拋光工序之間，(1)首先①堿性溶液去除焊接管表面油污，②固溶處理，400士20°C預熱14 18分鐘、加熱升溫6 10分鐘至900士20°C、 在900士20°C保溫16 20分鐘、緩冷7 10分鐘至500士20°C、快速急冷3 5分鐘至 200 士 20°C后空冷，③在多輥冷軋管機上軋制，④在矯直機上矯直，
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以上① ④步循環(huán)進行多次，直至最后一次循環(huán)、焊接管斷面尺寸達到成品要求，(2)然后，①堿性溶液去除焊接管表面油污，②抗菌熱處理，400士20°C預熱14 18分鐘、加熱升溫6 10分鐘到900士20°C、 在900士20保溫6 10分鐘、降溫至730士20°C停留180 240分鐘、緩冷7 10分鐘至 500士20°C、快速急冷3 5分鐘至200士20°C后空冷，③在矯直機上矯直，④定長度切割并去除切口毛刺。采用堿性化學物質(zhì)溶液除去不銹鋼表面上的油污，是為了達到清潔表面的作用、 以利于后續(xù)的熱處理加工，借助循環(huán)攪拌清洗溶液和加溫控制能顯著提高除油效果。如果去污去油不凈，在隨后的熱處理工藝中往往會導致鋼管內(nèi)外表面局部增碳，從而影響鋼管的抗菌性能和抗腐蝕性能。固溶處理主要是為了消除不銹鋼制品在加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)部應力，以滿足次道工序的性能要求和加工工藝要求，當溫度到900°C左右時，鐵素體不銹鋼內(nèi)部開始再結(jié)晶，變形組織消除，金屬內(nèi)部的加工應力減小，隨著溫度的升高，鐵素體不銹鋼硬度降低，但達到1200°C時晶粒明顯粗化。因此，鐵素體不銹鋼的固溶處理溫度一般為850 1020°C。 因鐵素體不銹鋼焊接管為中空薄壁細長件，第(1)步第②道工序中的固溶處理工藝宜采用 900士20°C保溫16 20分鐘。當在鐵素體不銹鋼中添加適量Cu (1. 5%左右)成為含銅鐵素體不銹鋼，并對該不銹鋼材料在固溶處理后再進行時效熱處理，在不銹鋼基體中會有彌散、均勻分布、具有納米級尺度，且呈條狀、相間距離較為均勻的抗菌相出現(xiàn)。含銅鐵素體抗菌不銹鋼的抗菌性能就源于鋼中的抗菌相，為與單質(zhì)銅區(qū)分，該抗菌相被稱為富銅相，或ε -Cu?？咕幚淼墓に噮?shù)對抗菌相的形貌和數(shù)量有明顯的影響，從而又影響到抗菌功能。試驗研究表明，時效溫度達到700°C時，不銹鋼才具有99. 9%以上的殺菌率，700 850°C是含銅鐵素體不銹鋼的最佳時效處理溫度區(qū)間。第( 步第②道工序中的抗菌熱處理由固溶處理和時效處理組成， 由于固溶處理和時效處理的工藝條件對析出相的數(shù)量、形貌都有影響，從而影響殺菌率。但是用含銅鐵素體不銹鋼加工的材料，因為其形狀、尺寸、對機械性能和加工要求的不同，以及采用的熱處理設備的不同，其最佳的熱處理工藝參數(shù)是不同的，由于含銅鐵素體抗菌不銹鋼焊接管為中空薄壁細長件，第( 步第②道工序中，抗菌熱處理工藝采用的方法是在 900士20°C保溫6 10分鐘固溶處理后，降溫至730士20°C停留180 240分鐘時效處理。傳統(tǒng)的焊接管加工中沒有軋制工序，焊接管成品的壁厚就是分條前鋼卷的厚度， 成品管內(nèi)壁上留有明顯、突起的焊縫，由于表面光潔度不高，不能達到衛(wèi)生級鏡面管的工藝要求，在長期使用中容易附著表面殘留。而經(jīng)過多輥軋制后的焊接管，外徑減小、壁厚減薄、 長度增加，軋制過程基本去除了焊接管內(nèi)外表面的焊縫，修正了外徑精度，經(jīng)過多道軋制的焊接管再進行化學拋光，內(nèi)外表面的焊縫肉眼幾乎不可見，表面光潔度顯著提高，能夠達到衛(wèi)生級鏡面管的工藝要求。為保證每道軋制工序前后的焊接管管徑、壁厚變化的均勻性，優(yōu)選第(1)步第③ 道工序、在多輥冷軋管機上軋制，每道軋制后的焊接管比軋制前減徑5 % 7%，壁厚減薄 24% 35%，軋制延伸率為1.4 1.6，直至成品規(guī)格。
由于焊接管在焊接和熱處理過程中，會有一定的變形，因此在固溶處理和抗菌熱處理后要利用尼龍輥進行矯直。進一步的，考慮到第( 步第②道工序中，抗菌熱處理由多道工藝連續(xù)而成，包括固溶處理和時效處理。由于抗菌熱處理設備的不同，會產(chǎn)生不同的熱處理效果。目前固溶處理普遍采用光亮連續(xù)爐加工，連續(xù)爐爐膛為長條形中空腔室，腔室兩端分別開設進料口和出料口，腔室底部鋪設連續(xù)輸送帶，爐膛內(nèi)配置加熱元件，爐內(nèi)通有保護氣體。爐膛沿進料方向順次為用于烘干和除濕的前處理區(qū)，用于固溶處理的主爐體加熱溫控區(qū)，又細分為預熱區(qū)、加熱升溫區(qū)、保溫區(qū)，用于冷卻的水冷控溫區(qū)，又細分為緩冷區(qū)和急冷區(qū)。而某些含銅鐵素體不銹鋼材，包括鋼板、卷材、鋼管等，大多采用真空爐進行周期式的時效熱處理。真空爐爐膛為密封的抽真空腔室，以保證含銅鐵素體不銹鋼制品在高溫時不會發(fā)生氧化。如果利用連續(xù)爐和真空爐兩種熱處理爐分別進行周期式的固溶和時效處理加工， 即一批管件在連續(xù)爐中完成固溶處理后再將管件密封在真空爐中進行時效處理加工，這種生產(chǎn)方式需要配備大型真空爐設備，且因二個工序二次分開加熱，不但增加了能源的消耗， 又延長了加工周期。本發(fā)明采用連續(xù)式光亮熱處理爐將固溶和時效二步熱處理工序合并成抗菌熱處理在一條生產(chǎn)線上連續(xù)完成，可大大降低能源消耗和縮短加工周期。連續(xù)式光亮熱處理爐爐膛為長條形中空腔室，爐膛兩端分別開設進料口和出料口，腔內(nèi)底部鋪設連續(xù)輸送帶；腔內(nèi)通有惰性保護氣體、以防止管件在高溫下氧化。腔室包括多個區(qū)域，沿進料方向順次為前處理區(qū)、主爐體加熱溫控區(qū)和水冷控溫區(qū)。其中，用于抗菌熱處理加工的主爐體加熱溫控區(qū)，又細分為預熱區(qū)、加熱升溫區(qū)、保溫區(qū)和抗菌熱處理區(qū)，管件在輸送帶上被相繼送入以上各區(qū)，在前處理區(qū)經(jīng)室溫 300°C的熱風烘干和除濕后進入主爐體加熱溫控區(qū)，管件先在預熱區(qū)經(jīng)14 18分鐘加熱升溫到400士20°C，在加熱升溫區(qū)經(jīng)6 10分鐘加溫到900士20°C后進保溫區(qū)固溶處理6 10分鐘后進入抗菌熱處理區(qū)，管件在該區(qū)降溫至730士20°C停留180 240分鐘進行時效處理后，進入水冷控溫區(qū)緩冷7 10分鐘至500士20°C、再快速急冷3 5分鐘至200士20°C后空冷。在連續(xù)熱處理爐上的管件可在5小時內(nèi)連續(xù)完成固溶處理和時效處理，大大提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明的有益效果在于1、通過改良焊接管的現(xiàn)有加工工藝，生產(chǎn)出的含銅鐵素體焊接管內(nèi)壁外表平整、 光亮、無可見焊縫、機械性能好、抗菌性能優(yōu)異，達到衛(wèi)生級鏡面管的工藝要求；2、生產(chǎn)工藝相對簡單、利用現(xiàn)有設備適當改造即可完成，生產(chǎn)效率高、大大降低能源消耗、成本低。
具體實施例方式現(xiàn)以成品尺寸為外徑50. 8mm、壁厚1mm、長度6000mm的定尺高精度含銅鐵素體不
銹鋼抗菌焊接管為例，說明本發(fā)明的生產(chǎn)工序1、對壁厚為2mm、寬度為2050mm的含銅鐵素體不銹鋼抗菌鋼卷進行寬度為178mm 的分條；
2、氬弧焊焊接，焊管尺寸為外徑58mm、壁厚2mm ；3、對含銅鐵素體不銹鋼焊接管進行定長度切割，切割后的焊管尺寸為外徑58mm、 壁厚2. 0、長度2760mm ；4、用角向砂輪機去除切割的毛刺；5、堿性溶液去除焊接管表面油污，去油污溶液為脫脂劑STG-01，兌水稀釋比例為 1 20 25份水，溶液溫度30 40°C，處理時間浸泡30 50min ；6、連續(xù)爐固溶處理，詳細工藝參數(shù)如下表中“固溶處理” 一欄所示；7、冷軋，冷軋后的焊管尺寸外徑減為54mm，減徑率為6. 89%，壁厚減為1. 5mm，減薄率為25%，長度延伸為3920mm，延伸率為1. 42 ；8、在采用尼龍輥的鋼管矯直機上矯直；循環(huán)上述5 8步一次，其中，第二道冷軋后的焊管尺寸外徑減為50. 8mm，減徑率為5. 93%，壁厚減為1. 0mm，減薄率為33. 3%，長度延伸為6190mm，延伸率為1. 58 ；9、堿性溶液去除焊接管表面油污，同第5步；10、抗菌熱處理，詳細工藝參數(shù)如下表中“抗菌熱處理” 一欄所示；11、在采用尼龍輥的鋼管矯直機上矯直；12、根據(jù)成品6000mm要求進行定長度切割，并去除切口毛刺；13、化學拋光，根據(jù)食品級、石油化工不銹鋼鋼管生產(chǎn)工藝要求進行。
工藝條件固溶處理抗菌熱處理工工藝階段工藝目的要求工藝溫度 (0C)輸送速度300mm/min輸送速度150mm/min序機組長度 (mm)處理時間 (min)機組長度 (mm)處理時間 (min)1前處理區(qū)烘干室溫 3004200142100142除濕6000203000203預熱100/4004800162400164主爐體升溫400/90024008120085加熱固溶^900540018120086溫控區(qū)時效900\一75000180001207750\—710009000608水箱緩冷710 (900) \50024008120089溫控區(qū)急冷500 \ \ 20012004600410自然冷卻空冷200 \室溫----合計264008842700278
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經(jīng)過上述要求加工后，本鐵素體抗菌焊接管內(nèi)外平整、光亮、無可見焊縫、機械性能好、抗菌性能優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼抗菌管的加工工藝，包括鋼卷分條、焊接成管、定長度切割并去除切口毛刺、化學拋光工序，其特征在于所述鋼卷為含銅鐵素體不銹鋼抗菌鋼卷，在去除切口毛刺和化學拋光工序之間，(1)首先①堿性溶液去除焊接管表面油污，②固溶處理，400士 20°C預熱14 18分鐘、加熱升溫6 10分鐘至900 士 20°C、在 900 士 20°C保溫16 20分鐘、緩冷7 10分鐘至500 士 20°C、快速急冷3 5分鐘至 200 士 20°C后空冷，③在多輥冷軋管機上軋制，④在矯直機上矯直，以上① ④步循環(huán)進行多次，直至最后一次循環(huán)、焊接管斷面尺寸達到成品要求，(2)然后，①堿性溶液去除焊接管表面油污，②抗菌熱處理，400士20°C預熱14 18分鐘、加熱升溫6 10分鐘到900士20°C、在 900士20°C保溫6 10分鐘、降溫至730士20°C停留180 240分鐘、緩冷7 10分鐘至 500士20°C、快速急冷3 5分鐘至200士20°C后空冷，③在矯直機上矯直，④定長度切割并去除切口毛刺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼抗菌管的加工工藝，其特征在于所述第(1)步第③道工序、在多輥冷軋管機上軋制，每道軋制后的焊接管比軋制前減徑5 % 7 %，壁厚減薄M % 35 %，軋制延伸率為 1.4 1.6，直至成品規(guī)格。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼抗菌管的加工工藝，其特征在于所述第( 步第②道工序采用連續(xù)式光亮熱處理爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的不銹鋼抗菌管的加工工藝，其特征在于所述連續(xù)式光亮熱處理爐爐膛為長條形中空腔室，爐膛兩端分別開設進料口和出料口，腔內(nèi)底部鋪設連續(xù)輸送帶，腔內(nèi)通有惰性保護氣體，爐膛包括多個區(qū)域，沿進料方向順次為前處理區(qū)、主爐體加熱溫控區(qū)和水冷控溫區(qū)， 其中，主爐體加熱溫控區(qū)分為預熱區(qū)、加熱升溫區(qū)、保溫區(qū)和抗菌時效處理區(qū)。
全文摘要
一種不銹鋼抗菌管的加工工藝，包括含銅鐵素體不銹鋼抗菌鋼卷分條、焊接成管、定長度切割并去毛刺，循環(huán)進行的堿性化學溶液去除焊接管表面油污，固溶熱處理、多輥冷軋、矯直，在連續(xù)爐中抗菌熱處理，以及化學拋光工序。本發(fā)明通過改良焊接管的現(xiàn)有加工工藝，生產(chǎn)的含銅鐵素體焊接管內(nèi)外平整、光亮、無可見焊縫、機械性能好、抗菌性能優(yōu)異，達到衛(wèi)生級鏡面管的工藝要求；生產(chǎn)工藝相對簡單、生產(chǎn)效率高、成本低。
文檔編號B23P15/00GK102179672SQ20111010188
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者何為民, 吳愛國, 張培麗, 趙江山, 陳強 申請人:上海神洲陽光特種鋼管有限公司