本發(fā)明涉及冶金連鑄技術(shù)領(lǐng)域，涉及食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒及其生產(chǎn)工藝，具體說是一種低硫無毒食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

易切削不銹鋼是指具有優(yōu)良切削加工性能的不銹鋼材，一般通過對刀具壽命、加工表面光潔度、切削形貌、刀具受力以及能耗等綜合指標(biāo)來評價易切削不銹鋼切削性能的優(yōu)越程度。目前主要通過添加易切削元素硫、鉛、硒等元素來提高不銹鋼的切削性能，隨著人們環(huán)保意識的增強和身體健康的要求。鉛、硒等有毒的重金屬元素在工業(yè)生產(chǎn)中受到限制使用，冶煉過程添加鉛、硒會引起嚴(yán)重公害，是不允許用含鉛等重金屬的不銹鋼制造醫(yī)療衛(wèi)生器械、食品機械、廚衛(wèi)器具、家用電器等電子產(chǎn)品。硫元素雖然能夠顯著提高不銹鋼的切削性能，但硫元素在不銹鋼中形成的硫化物夾雜會降低不銹鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，不能保障產(chǎn)品能達到國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)的鎳、鉻、鉛、鎘、砷遷移量的技術(shù)要求。

在奧氏體不銹鋼中添加鉍元素可以改善其切削性能，提高加工效率，同時，因為鉍的無公害無毒性，含鉍易切削不銹鋼更易滿足日益提高的食品、醫(yī)療衛(wèi)生制品和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求。但由于鉍熔點很低(271℃)沸點僅為1564℃.若將鉍直接加入鋼的熔池中，雖然鉍的密度較大(25℃時為9.75)易于沉入鋼液，但鉍的蒸氣壓高，揮發(fā)性較強，導(dǎo)致回收率很低，一般只有10-15％。

目前，對于直徑Ф12-Ф25mm按照國家銀亮鋼標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的奧氏體不銹鋼棒材，傳統(tǒng)生產(chǎn)普遍采用的工藝為：電弧爐+中頻爐冶煉、澆注成鑄錠、加熱開坯機開坯、再加熱橫列式軋機軋制成Ф15-Ф27mm的棒材半成品、冷拉、加熱固溶、滾壓校直、無芯磨床粗磨、無芯磨床精磨、探傷、成品包裝。由于該工藝生產(chǎn)流程長、生產(chǎn)效率低、再加熱工序多、能耗高、成材率低、生產(chǎn)成本高，而且生產(chǎn)環(huán)境惡劣，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)上面所述的不足之處，而提供的一種鉍回收率高，生產(chǎn)流程短效率高，成材率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的新型低硫無毒食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒材的生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明所述的一種新型食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒材及其生產(chǎn)工藝，其具有高效節(jié)能，環(huán)保，產(chǎn)品綜合成材率高的特點。生產(chǎn)出來的產(chǎn)品填補了國內(nèi)市場對食品接觸用不銹鋼以及食品級易切削不銹鋼使用的空白。

本發(fā)明所述的一種食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒，是一種低硫無毒食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒，以質(zhì)量百分比計，含有以下組成成分：

C：0.03-0.07％、S：0.003-0.01％、Cr：18.0-20.0％、Ni：8.0-10.0％、Bi：0.06-0.26％、Ca：0.0010-0.0028％、Si：0.30-1.00％、Mn：1.0-1.6％、P：0.020-0.045％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

本發(fā)明所述的低硫無毒食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒，其中：Cd≤100mg/kg、Pd≤1000mg/kg、Hg≤1000mg/kg。

本發(fā)明所述的低硫無毒食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒，其中的Cr、Ni、Pb、Cd、As金屬離子析出根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB9684—2011(食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼制品)遷移量為：Cr≤0.4mg/dm²、Ni≤0.1mg/dm²、Pb≤0.01mg/dm²、Cd≤0.005mg/dm²、As≤0.008mg/dm²。

本發(fā)明所述的低硫無毒食品接觸用奧氏體易切削不銹鋼銀亮棒，其生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

1)配料裝爐：將配比好的合格奧氏體不銹鋼精鑄料裝入小截面水平連鑄機；

2)熔煉：加熱使得鋼溫緩慢穩(wěn)步上升至熔化、升溫到1580℃以上至白渣，加入易切削元素鉍，吹氬精煉，除渣微調(diào)合金成分，符合標(biāo)準(zhǔn)后二次吹氬精煉，再升溫至1600-1620℃轉(zhuǎn)入連鑄工序；

3)連鑄：確認水平連鑄機組及配套設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，調(diào)整結(jié)晶器進出水壓力、流量，啟鑄拉坯，控制爐內(nèi)鋼水溫度、拉坯速度、拉坯頻率；

4)無心車床加工：將鑄坯滾壓校直后送入無心車床進行車削加工；

5)軋制：將步驟4)得到的精整好的連鑄坯料通過中頻透熱無氧化均勻在線加熱后，精準(zhǔn)軋制成半成品；

6)熱處理：通過無氧化可控氣氛保護輥底式連續(xù)熱處理的方式進行固溶處理，出爐后用水冷急冷然后酸洗、精整，冷拉，再定尺切割；

7)無心磨床研磨：將步驟6)得到的半成品滾壓矯直后送入無心磨床研磨成銀亮棒材；

8)遷移量及腐蝕性能檢測；

9)無損探傷檢測包裝。

本發(fā)明步驟1)所述的配料裝爐，優(yōu)選將合格供應(yīng)商定點供應(yīng)的去油去雜精選分類的不銹鋼精鑄料，按照電磁感應(yīng)爐冶煉的配料計算要求和鋼種的化學(xué)成分要求予以科學(xué)配料，然后將配比好的合格奧氏體不銹鋼精鑄料裝入集熔煉、電磁感應(yīng)加熱中間包爐、氬氧底吹、隋性氣體保護、復(fù)合精煉、恒溫連鑄多位一體的小截面水平連鑄機。

步驟2)所述的熔煉，優(yōu)選調(diào)整精煉爐加熱功率保持鋼溫緩慢穩(wěn)步上升至熔化，造渣，升溫至1580℃以上至白渣，加入易切削元素鉍，吹氬精煉，時間為3-5分鐘，除渣微調(diào)合金成分，取爐中樣，C按0.05％配，碳硫快速分析儀驗樣≤0.07％；Si按≤1.0％配入；Mn按1.5％配入，Ni按8.2％配入，化學(xué)驗樣≥8.2％，小于時補足8.2％；Bi按0.10-0.15％配入，化學(xué)驗樣≥0.11％；Cr按18.16％配入，化學(xué)驗樣≥18.16％，小于時補足18.16％；S≤0.01％，P≤0.045％；符合上述標(biāo)準(zhǔn)后二次吹氬精煉3-5分鐘，再升溫至1600-1620℃轉(zhuǎn)入下道水平連鑄工序。

步驟3)所述的連鑄，優(yōu)選確認水平連鑄機組及配套設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，結(jié)晶器冷卻水流量：5.5m³/h，進水壓力：0.5MPa，出水壓力：0.1MPa，啟鑄拉坯，控制好爐內(nèi)鋼水溫度在1550-1600℃范圍，控制拉坯速度在2.0-2.5米/分鐘；拉坯頻率在90-120次/分鐘。

步驟4)所述的無心車床加工，優(yōu)選將定長為2-3米的Φ35-Φ50mm的鑄坯滾壓校直后送入無心車床進行車削加工。

步驟5)所述的軋制：優(yōu)選將步驟4)得到的精整好的連鑄坯料通過中頻透熱無氧化均勻在線加熱至1150-1200℃后送入三輥行星軋機一次精準(zhǔn)軋制成Ф15-Ф27mm的半成品，終軋溫度930-1000℃，軋制延伸系數(shù)3-11。

步驟6)所述的熱處理，優(yōu)選通過無氧化可控氣氛保護輥底式連續(xù)熱處理的方式進行固溶處理，固溶溫度1050-1150℃，出爐后用水冷急冷然后酸洗、精整，冷拉至Φ16.35mm，再定尺2.5m進行切割。

步驟7)所述的無心磨床研磨，優(yōu)選將步驟6)得到的半成品滾壓矯直后送入無心磨床研磨至Ф12-Ф25mm的銀亮棒材，銀亮棒材的直徑偏差在0-0.033mm范圍內(nèi)，表面粗糙度≤5.0μm，平直度≤1mm/m。

步驟8)所述的遷移量及腐蝕性能檢測，是指將研磨好的鋼棒隨機抽取，取樣送入中性鹽霧實驗器做腐蝕度實驗，96小時后無腐蝕，再按GB/T5009.81標(biāo)準(zhǔn)檢測其乙酸溶液中鎳、鉻、鉛、砷鎘的含量，產(chǎn)品質(zhì)量達到GB9684-2011食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)(不銹鋼制品)重金屬Cr、Ni、Pb、Cd、As遷移量標(biāo)準(zhǔn)限值的要求：Ni≤0.1mg/dm²、Cr≤0.4mg/dm²、Pb≤0.01mg/dm²、As≤0.008mg/dm²、Cd≤0.005mg/dm²。

步驟9)所述的無損探傷檢測包裝，是指將經(jīng)無心磨床加工達到精度要求的銀亮棒材成品送入渦流探傷機無損探傷，檢查棒材表面無裂紋缺陷后，再送入超聲波探傷檢驗棒材內(nèi)部無縮松、針眼、孔隙裂紋等缺陷，包裝入庫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:

1、本發(fā)明在熔煉時，熔煉生產(chǎn)時采用的是集熔煉、電磁感應(yīng)加熱、氬氧底吹、隋性氣體保護、水平連鑄多位一體的復(fù)合精煉中間包爐；通過優(yōu)化工藝配比，采用合適的鉍加入量將熔點很低(271℃)沸點僅為1564℃、而且蒸氣壓高、揮發(fā)性較強的鉍元素加入鋼的熔池中，將鉍的回收率由一般的10-15％提高到75％以上。

2、本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程短，產(chǎn)品綜合成材率高，達到75％以上。

3、本發(fā)明軋制時采用的是可控氣氛全封閉無氧化連續(xù)電磁感應(yīng)加熱和三輥行星軋機大壓下量一次性精準(zhǔn)連續(xù)軋制機組，實現(xiàn)了低溫軋制，精確控溫；固溶處理時采用的是可控氣氛保護加火封式保護輥底式連續(xù)熱處理機組。三輥行星軋機自動化控制程度高，而且軋材的表面質(zhì)量、形狀和精度得到了大幅度的提高，軋材合格率達到99％以上，減少了勞動強度和提高了勞動生產(chǎn)率。

4、本發(fā)明用新的冶煉方法將無公害、無毒、無致癌的鉍和鈣元素，替代傳統(tǒng)的鉛、硒、硫等易切削元素，避免鉛、硒等有毒元素對人體的傷害，同時有效地降低不銹鋼中硫的含量，并具有優(yōu)良的易切削性能，而且易切削不銹鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能得到了有效的提高。得到的產(chǎn)品，其中的Cr、Ni、Pb、Cd、As金屬離子析出根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB9684—2011(不銹鋼制品)重金屬遷移量為：Cr≤0.4mg/dm²、Ni≤0.1mg/dm²、Pb≤0.01mg/dm²、Cd≤0.005mg/dm²、As≤0.008mg/dm²，達到并優(yōu)于食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)。

具體實施方式

下面以實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。

實施例1：

選用以下質(zhì)量組成百分比進行冶煉：C:0.057％，S:0.009％，Cr:18.14％，Ni:8.18％，Bi:0.11，Ca:0.0018％，Si:0.34％，Mn:1.41％，P:0.032％，還含有<100mg/kg的Cd，<1000mg/kg的Pb，<1000mg/kg的Hg，其余為Fe。

具體的生產(chǎn)工藝流程，步驟如下：

1)配料：以精鑄不銹鋼、切屑、返回料等為主爐料成分，除了碳、硅、硫外，接近鋼種的標(biāo)準(zhǔn)成分。

2)熔煉：調(diào)整精煉爐加熱功率保持鋼溫緩慢穩(wěn)步上升至熔化，造渣，升溫至1580℃以上至白渣，加入易切削元素鉍，吹氬精煉，時間為3-5分鐘，除渣微調(diào)合金成分，取爐中樣，C按0.05％配，碳硫快速分析儀驗樣≤0.07％；Si按≤1.0％配入；Mn按1.5％配入，Ni按8.2％配入，化學(xué)驗樣≥8.2％，小于時補足8.2％；Bi按0.10-0.15％配入，化學(xué)驗樣≥0.11％；Cr按18.16％配入，化學(xué)驗樣≥18.16％，小于時補足18.16％；S≤0.01％，P≤0.045％；符合上述標(biāo)準(zhǔn)后二次吹氬精煉3-5分鐘，再升溫至1600-1620℃轉(zhuǎn)入下道水平連鑄工序；

3)連鑄：生產(chǎn)過程中，控制好爐內(nèi)鋼水溫度在1580-1590℃范圍內(nèi)，結(jié)晶器冷卻水流量：5.5m³/h，進水壓力：0.5MPa，出水壓力：0.1MPa，控制好拉坯速度在2-2.5米/分鐘范圍內(nèi)，拉坯頻率110次/分鐘；

4)無心車床加工：將Φ35mm，2.2M長棒送入無心車床加工為Φ31.6±0.1mm的半成品，待用；

5)軋制：將扒皮的連鑄坯通過中頻透熱無氧化均勻加熱至1150℃后送入三輥行星軋機大壓下量的軋制成Φ18mm*6.5m的軋材；

6)熱處理或固溶：將軋材通過帶保護氣氛輥底式連續(xù)熱處理的方式進行固溶，固溶溫度1050-1150℃，出爐后用水冷急冷然后酸洗、精整，冷拉至Φ16.35mm，再定尺2.5m進行切割；

7)無心磨床研磨：將拉拔定尺切割好的坯料校直后，送入無心磨床研磨達到直接Φ16mm，直徑偏差在0--0.02mm范圍內(nèi)，表面粗糙度≤5.0μm，平直度≤1mm/m；

8)遷移量及腐蝕性能檢測：成品檢測其成分為C:0.038％，S:0.007％，Cr:18.15％Ni:8.20％，Bi:0.114％，Ca:0.001％，Mn:1.42％，Si:0.39，P:0.038％，重金屬含量Cd<2mg/kg、Pb<2mg/kg、Hg<2mg/kg，其余為Fe。經(jīng)96小時中性鹽霧實驗無腐蝕現(xiàn)象，根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB9684-2011(食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼制品)要求，該合金按GB/T5009.81標(biāo)準(zhǔn)檢測結(jié)果為Cr:0.017mg/dm²，Ni:0.017mg/dm²，Pb:0.002mg/dm²，Cd:0.002mg/dm²，As<0.008mg/dm²；

9)無損探傷檢測包裝：將經(jīng)無心磨床加工達到精度要求的銀亮棒材成品送入渦流探傷機無損探傷，檢查棒材表面無裂紋缺陷后，再送入超聲波探傷檢驗棒材內(nèi)部無縮松、針眼、孔隙裂紋等缺陷，包裝入庫。

實施例2

生產(chǎn)步驟與實施例1相同，不同之處在于選用以下質(zhì)量組成百分比進行冶煉：C:0.05％，S:0.01％，Cr:18.19％，Ni:8.13％，Bi:0.116％，Ca:0.001％，Si:0.46％，Mn:1.31％，P:0.03％，還含有<2mg/kg的Cd，<2mg/kg的Pb，<2mg/kg的Hg，其余為Fe。在冶煉期按上述組成控制含量和添加，所得產(chǎn)品性能與實施例1基本相同。

實施例3

生產(chǎn)步驟與實施例1相同，不同之處在于選用以下質(zhì)量組成百分比進行冶煉：C:0.038％，S:0.007％，Cr:18.20％，Ni:8.20％，Bi:0.114％，Ca:0.001％，Si:0.46％，Mn:1.42％，P:0.038％，還含有<2mg/kg的Cd，<2mg/kg的Pb，<2mg/kg的Hg，其余為Fe。在冶煉期按上述組成控制含量和添加，所得產(chǎn)品性能與實施例1基本相同。