高氮耐磨不锈钢矿筛丝加工工艺.pdf

本发明公开了一种高氮耐磨不锈钢矿筛丝加工工艺，本发明采用锰加氮和添加钒氮合金，提高氮在钢液中的含量，实现氮的合金化，减少镍的用量或无镍，净化细化匀化钢液；用锰加氮替代镍，实现了氮合金在不锈钢生产中的直接应用，提高了不锈钢矿筛丝的强度，无磁性，耐腐、耐磨等；同时降低不锈钢生产和应用成本30%以上。

权利要求书
1.  一种高氮耐磨不锈钢矿筛丝加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据矿筛网对矿筛丝的耐磨耐腐的要求，准备原材料，以质量百分数计：锰14-15%、铬14-15%、硅1%、磷0.003%、硫0.001%、氮0.2-0.25%、镍1.3-1.5%、钼0.02%；
（2）洗炉、加温至300-500℃，边加原材料边烘料，升温至1400℃以上，加氮化铬铁3公斤/吨、碳化硅75公斤/吨，脱氧融清，取样进行炉前分析；
（3）待成分合格后，加入钒氮合金20-30公斤/吨，升温至1600℃让氮与铬结合形成陶瓷结构，并净化细化钢液；
（4）对钢水进行搅拌5-10分钟；
（5）出钢温度控制在在1630℃，钢水倒入钢模冷却后，倒入沙坑，进行表面打磨，并进行切头处理；
（6）在轧制前，对钢坯进行预热并对坯料保温15-20分钟，待坯料热透后，将其轧制成5.5mm的盘圆；
（7）根据需要的规格，进行拉丝，拉丝至最后一道时改变退火降温方式，由水冷改为干冷；
（8）采用扎拉一体机，将原料丝采用1轧1拉工艺形成梯形丝而后进行焊接加工成需要的矿筛网。

2.  如权利要求1所述的高氮耐磨不锈钢矿筛丝加工工艺，其特征在于，所述的钒氮合金中的钒含量不低于10%。

说明书高氮耐磨不锈钢矿筛丝加工工艺
技术领域
本发明涉及一种高氮耐磨不锈钢矿筛丝加工工艺，是在增加锰、铬的同时，添加钒氮合金，改变冶炼轧制和拉丝等加工工艺，这属于不锈钢冶炼加工领域。
背景技术
目前，全国煤炭开采企业为了解决煤炭产业转型升级、开拓新的发展路子，大都在开采筛选洗精煤方面采取措施，提高煤的质量、增加煤的品种。为此，大多在煤矿开采后采用不锈钢矿筛网，进行洗、筛。由于其采用的304不锈钢矿筛网，耐磨程度不高，筛网破损频率高，一张筛网的使用寿命仅为7-15天，增加换网时间，提高生产成本。于是，许多煤矿选用304不锈钢或进口不锈钢材料来加工矿筛网，生产成本增加更多。
而无论是304不锈钢还是310不锈钢，都需要用镍作为主要原料，在不锈钢生产成本中占50%以上，镍的价格直接影响不锈钢的价格，进而影响矿筛网乃至煤炭生产的成本。加之镍属于国际资源，进口镍的价格在10万元/吨至57万元左右，且非常不稳定。由于目前国内主要采用的304或316不锈钢材料加工矿筛网，其强度、韧性和无磁、耐磨耐腐性能与矿筛网的性能要求差距较大：强度≥520Mpa延伸率≥40。急需一种耐腐、耐磨、高强度、无磁性、价格优惠的新材料来代替304或316不锈钢。
因此，开发生产一种低镍或无镍的、耐磨耐腐性能好的、生产成本低的新型不锈钢矿筛丝，对于煤矿产业降低生产成本、提高产品质量，是一项紧迫的战略选择。
近年来，国际国内研究开发新型不锈钢主要采取加锰、加铬等方法来减少镍的使用量，晶粒细化达不到要求，材料相变几率高，因此磁化现象突出，抗腐蚀和耐磨性能差，只能用于一般的建筑装修材料。
为了解决这个问题，许多不锈钢生产企业都尝试通过加氮方式来改变新型不锈钢的性能和生产成本，但因为氮是一种气体，如何使得不锈钢在冶炼过程中尽可能多的吸收，需要寻找一种有效方法来添加氮，并配套解决的冶炼轧制拉丝工艺，以确保不锈钢矿筛网的耐磨耐腐程度的提高，从而延长不锈钢矿筛网的使用寿命，达到降低煤炭生产成本、提高煤炭质量、增加煤炭品种的目的。
发明内容
本发明目的就是提供一种适于规模化生产的高氮不锈钢矿筛丝的加工工艺，既确保不锈钢新材料的生产成本降低30%以上，克服镍供应瓶颈；又避免高氮不锈钢生产加工过程中出现韧变脆、有磁性等问题。
实现本发明的目的是通过以下技术方案及加工步骤来实现的：
一种高氮耐磨不锈钢矿筛丝加工工艺，包括如下步骤：
（1）根据矿筛网对矿筛丝的耐磨耐腐的要求，配置其主要原材料，即以质量百分数计：锰14-15%、铬14-15%、硅1%、磷0.003%、硫0.001%、氮0.2-0.25%、镍1.3-1.5%、钼0.02%；
（2）洗炉、加温至300-500℃，边加原材料边烘料，升温至1400℃以上，加氮化铬铁3公斤/吨、碳化硅75公斤/吨，脱氧融清，取样进行炉前分析；
（3）待成分合格后，加入钒氮合金20-30公斤/吨，升温至1600℃让氮与铬结合形成陶瓷结构，并净化细化钢液；
（4）对钢水进行搅拌5-10分钟；
（5）出钢温度控制在在1630℃，钢水倒入钢模冷却后，倒入沙坑，进行表面打磨，并进行切头处理；
（6）在轧制前，对钢坯进行预热并对坯料保温15-20分钟，待坯料热透后，将其轧制成5.5mm的盘圆；
（7）根据需要的规格，进行拉丝，拉丝至最后一道时改变退火降温方式，由水冷改为干冷；
（8）采用扎拉一体机，将原料丝采用1轧1拉工艺形成梯形丝而后进行焊接加工成需要的矿筛网。
本发明的工作原理是：
（1）增加氮的含量，使之达到0.2-0.25%以上，使原本有害的氮元素变为积极因素，而氮原子再与锰原子结合后，其原子结构就变得与镍原子结构一样，替代镍元素。
（2）氮加入后与锰结合形成氮化锰，形成陶瓷结构，使晶体不易滑移，强度增加，提高耐磨性能。
（3）正确掌握添加剂釩氮合金加入的时间，确保氮的充分结合，并净化细化钢液，减少晶体中空穴结构，明显提高晶粒韧性。
（4）改变拉丝退火方法，控制退火的温度和速度，改变固溶方式，避免骤冷，以防止材料的变形量。
（5）改变材料再加工方式，采用轧拉一体机，减少再加工的轧拉次数和方法，有效解决材料再加工中的相变和变形量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）冶炼高氮不锈钢，采用锰加氮和添加钒氮合金，提高氮在钢液中的含量，实现氮的合金化，减少镍的用量或无镍，净化细化匀化钢液，确保高氮不锈钢的耐腐耐磨等性能优于304、316不锈钢。
（2）用锰加氮替代镍，实现了氮合金在不锈钢生产中的直接应用，提高了不锈钢矿筛丝的强度，无磁性，耐腐、耐磨等性能均超过304和316国标不锈钢矿筛丝，确保使用期内不产生锈蚀，是国内目前强度最高、使用寿命最长的不锈钢矿筛丝，其强度≥800Mpa、延伸率≥70，使用寿命由304不锈钢矿筛丝的15天延长至75天以上。
（3）降低不锈钢生产和应用成本30%以上，且所有原材料全部可以在国内解决，并实现了废料的循环使用，摆脱了国际镍资源的控制瓶颈，能够适应各种不锈钢冶炼轧制企业的生产加工。
（4）采取新工艺生产加工的不锈钢矿筛丝，强度大大超过304和316不锈钢矿筛丝，售价也比304和316不锈钢低30%。通过使用寿命对比：304和316不锈钢矿筛丝织成的筛网只可使用15天，而采用新工艺生产的不锈钢矿筛丝可使用75天，为304和316不锈钢矿筛网的5倍。
（5）对于不锈钢企业和筛网加工企业的转型升级、产品结构调整具有很好的促进带动作用。
具体实施方式
本发明矿筛丝不锈钢的生产流程示意如下：
洗炉（炉衬必须是碱性材料）→加温→放石灰→温度达到300-500℃→边加料边烘料（加锰铁合金、铬（V16）、纯铁、硅铁、少量高碳铬）→升温至1400℃以上→加碳化硅、造渣剂、再加石灰、扒渣→加硅铁、脱氧融清→加稀土、加氮化铬铁→取样进行炉前分析、成分合格后→保温、加添加剂→升温至1600以上→搅拌5至10分钟→出钢浇注钢锭→钢锭加热1200℃→轧制成5.5mm盘元→分两次拉丝5道、到3道时退一次火→采用干冷却方式让丝冷却→入库。
本发明矿筛丝不锈钢的工艺步骤如下：
（1）根据矿筛网对矿筛丝的耐磨耐腐的要求，配置其主要原材料，即以质量百分数计：锰14-15%、铬14-15%、硅1%、磷0.003%、硫0.001%、氮0.2-0.25%、镍1.3-1.5%、钼0.02%；
（2）洗炉、加温至300-500℃，边加原材料边烘料，升温至1400℃以上，加氮化铬铁3公斤/吨、碳化硅75公斤/吨，脱氧融清，取样进行炉前分析；
（3）待成分合格后，加入钒氮合金添加剂20-30公斤/吨，升温至1600℃让氮与铬结合形成陶瓷结构，并净化细化钢液；
（4）对钢水进行搅拌5-10分钟，提高钢水晶粒均匀度，减少偏析，净化钢液；
（5）出钢温度控制在在1630℃，钢水倒入钢模冷却后，倒入沙坑，进行表面打磨，并进行切头处理；
（6）在轧制前，对钢坯进行预热并适当延长坯料保温15-20分钟，待坯料热透后，将其轧制成5.5mm的盘圆，确保盘圆的圆度，不出现椭圆形和耳朵；
（7）根据需要的规格，进行拉丝，拉丝至最后一道时改变退火降温的处理方法减少材料再次加工的变形量；
（8）采用扎拉一体机，将原料丝的加工工艺由3轧缩减为1轧1拉成梯形丝，而后进行焊接加工成需要的矿筛网，其中改变盘圆丝轧拉工艺，能够有效解决高强度的原料丝再加工中容易产生的脆性、断裂等问题。
实施例1：LJ301高氮不锈钢矿筛丝的生产加工方法
（1）按照锰≦15、铬≦15、氮0.2、碳≦0.12、硅≦1、磷0.003、硫0.001、镍1.5的配比，进入中频炉冶炼；
（2）待成分合格后，加入钒氮合金添加剂20公斤/吨，升温至1600℃让氮与铬结合形成陶瓷结构，并净化细化钢液；
（3）对钢水进行搅拌10分钟，提高钢水晶粒均匀度，减少偏析，净化钢液；
（4）提高出钢温度由1550℃提高到1630℃，将钢水倒入钢模冷却；
（5）将钢锭倒出，对钢锭表面进行打磨处理并切头，避免轧制出现束孔，使线材出现中裂缝；
（6）将钢锭胚料进行保温20分钟，在温度均匀的前提下，热透胚料，将胚料轧制成5.5mm的盘圆；
（7）将盘圆进行拉丝，为防止材料脆性化，拉丝至最后一道时改变退火降温方式，由水冷改为干冷，减少材料再次加工的变形量；
（8）将原料丝经过1轧1拉加工成梯形丝后进行焊接成网。由于筛网现有加工工艺使得原料丝在多次轧拉的过程中强度增加、发生脆性、断裂现象严重；为此采用扎拉一体机，将筛网厂原料丝的加工工艺由3轧2拉缩减为1轧1拉，有效解决了高强度的原料丝再加工中容易产生的脆性、断裂等问题。