[发明专利]防腐金属产品的制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及防腐金属产品的制造工艺及通过所述工艺制造的产品。

本发明特别适用于但并不仅仅局限于制造由不锈钢包层和内芯所组成的产品，所述内芯由回收再利用的软钢、碳钢或不锈钢碎屑制成。例如，本发明也可用于制造包括其它内芯的产品，如内芯由铁粉矿粉末或其它金属或金属粉矿粉末等材料组成。在制造上述一类产品的过程中都会遇到一些共同的问题。

这里，“碎屑”一般指的是对工程钢材进行车、铣、刨、磨或冲压、钻孔等机械加工中产生的切屑或下脚料。在此采用“碎屑”一词的目的在于，使其含义不但包括原材料切屑而且还包括经本文所述方法进行过清理或其它处理的切屑，用经处理切屑形成的坯料更适用于制造带包层的产品。

在此，“工程钢材”指的是通常可对其进行机械加工的低合金钢，包括软钢(包括碳钢在内)、锻钢和棒钢或带钢等，它们都含有相当数量的碳。

背景技术

本发明的背景在国际专利申请#PCT/GB94/00091中进行了详细陈述，本文件对其进行摘引以便参考。在上述专利文件中还摘引了其它专利申请中的内容，在此一并进行摘引，以备参考。

采用上述专利申请#PCT/GB94/00091所述工艺制造的一种包括不锈钢外壳和软钢碎屑压制内芯的产品特别具有商业潜力和技术价值，由其进行加热并制造成的最终产品具有软钢的特性而且成本较低，同时其不锈钢外壳又可大大提高产品的防腐能力。但生产这种产品并不象原来所预期的那样顺利，工艺中还存在一些问题；本发明正是针对现存的至少一个问题而进行的。

在制造这种产品的多次实验中，总是发现有绿色的铬氧化层产生在不锈钢外壳的内表面和外壳与内芯之间的界面上。即使对加热和轧制后坯料内芯进行的金相检验表明坯料表面氧化物已基本上完全还原、坯料内粒子基本上已完全融合，还是会发现这种氧化层。在出现这种氧化层的情况下，外壳与内芯之间的良好结合是不能保证的。

可以设想，不锈钢管上的铬氧化物在不锈钢外壳与碎屑压制内芯之间形成了一道屏障，这道屏障在加热及其后的热轧过程中产生，防碍了最终产品中外壳与内芯的完全结合。为克服这一问题，许多工作集中在如何减少或防止在不锈钢管上产生铬的氧化物。采用的一种技术是限制钢管中在加热前原有的氧化物/氧元素含量。专利申请PCT/GB94/00091公开了一种除去碎屑表面氧化物的技术，即使其通过一个类似于钢铁生产中生产直接还原海绵铁中所用干燥器那样的直接还原型干燥器，但所需装备成本高昂。

在专利申请PCT/GB94/00091中公开的另一项技术中，通过在坯料加热的整个过程中保证还原气体存在的一些措施而抑制Boudouard平衡。这些措施包括向坯料添加在坯料加热时可产生还原气体的添加物。所述添加物残留的固态沉积物不应过大，将它们包含在产品之中将影响最终产品的质量。提出供选用的添加物包括尿素和氯化铵等。

到目前为止，上述两种技术一般被共同采用，但仍产生一定程度的氧化。虽然制造出的产品在某些应用中是可以接受的，但从商业化的观点来说，因轧制中外壳与内芯间结合程度不确定性导致的废品率还相当高。废品较多表现为热轧中外壳的过度延展上。这限制了每次轧制的压缩量，从而严重影响产品的轧制效率。这种局限性还会导致产品的过度冷却，从而降低了结合强度，并限制了可轧制的形状和尺寸规格。

内芯与不锈钢外壳之间结合的不可预测性还可表现为内芯的突出上，内芯在某些情况下可能由坯料的中央突出出来。当这种情况出现时，不可能再进行后续轧制，坯料必须进行报废处理。这一问题建议通过在不锈钢管(一般长度约为200厘米)两端焊接一段较短软钢管(约为100毫米)的办法来加以解决。在坯料装炉前使软钢管头弯曲靠近。设想软钢管头可起到两方面的作用。

不锈钢的膨胀系数大于软钢的膨胀系数，因此可造成内芯与钢管的分离。这种分离在内芯与软钢管头之间要轻微得多。因此，软钢管头在坯料的每一端对内芯起到“柱塞”的作用。此外，在最初的轧制过程中，压制的软钢内芯很容易与软钢管头熔接在一起，从而可防止内芯在轧制过程中由坯料中脱出。国际专利申请#PCT/GB90/01437中对软钢管头的应用进行了详细的介绍。但在内芯仍处于原始的蓬松状态时，尚不知道这种“柱塞”在防止氧化气体进入坯料方面的效果如何。在大气中氧气渗入坯料端部时，也许只有不锈钢管的端部受到氧化。

使用软钢管头的另一个好处是有利于坯料进入轧制设备，特别是在进行第一次轧制时。