[发明专利]不锈钢纤维及其制备方法

说明书

本发明提供一种不锈钢纤维及其制备方法，制备方法包括如下步骤：（1）将所需量的金属铝或其合金、铜或其合金装入用304不锈钢薄板制作的扁平状料盒子，或用304不锈钢软薄皮子包覆成扁平状，料盒子或包覆体仅在扁平的上面或下面之一具有一个或多个开口；（2）将304不锈钢原料加入熔炼炉升温熔炼成钢水；将装有金属铝、铜的料盒子或包覆体开口向下加入钢水中；（3）调整钢水的搅拌及温度条件，使金属或其合金连同料盒子或包覆体逐渐熔入钢水；（4）钢水继续搅、静置、调整温度，通过熔抽机制备钢纤维。本发明工艺所制得的不锈钢纤维颜色、机械强度的离散性小，耐热性及抗氧化性大幅提高。

技术领域

本发明属金属加工领域，具体涉及一种不锈钢纤维及其制备方法。

背景技术

钢纤维，作为一种结构增强材料，近年来获得了广泛应用，其中熔抽法生产的当量直径0.3-0.8mm、长径比30-100的短纤维，因生产工艺简单、成本低、产量高，市场认可度较高。

熔抽法钢纤维的主要生产设备包括钢水炉和熔抽机，其中钢水炉提供化学成分及温度合适的钢水。熔抽机的核心部件是熔抽轮，熔抽轮通常由耐磨且导热良好的铜合金制成，外缘具有一道或多道不连续的∧形或其它形状的凸纹；熔抽轮内设冷却水、冷却气以维持较低的表面温度，经连接轴筒与熔抽机的其它辅助机构如转速控制、垂直升降及水平位置控制机构、冷却系统相连接，通过这些辅助机构控制、调整熔抽轮的运转状态。

熔抽法钢纤维生产过程中，熔抽机熔抽轮的旋转轴线保持水平，控制适当转速，从钢水液面上方接触钢水，连续抽取钢水并抛射到周围气体空间中，急速冷却、凝固，形成一根根的钢纤维。钢纤维尺寸、外形及横断面形状，与熔抽轮转速、铜合金的导热能力、内冷条件及外缘凸纹的尺寸、形状、线速度，及钢水的成分、温度，以及熔抽轮浸入钢水的深度相关联；通过这些条件的适当选择与控制，可获得所需尺寸、外形、断面形状的钢纤维产品。

所述熔抽法属熔体快淬法，钢水冷却速度较快，所得钢纤维的金相结构介于晶态和非晶态之间，具有微晶结构，强度和韧性较高，横截面可呈不规则月牙形，表面自然粗糙，用于水泥基、沥青基、树脂基结构件时，可形成较好结合，起到增强、抗压、抗拉、抗磨等作用，能够提高结构件的整体性能和寿命。

从金属材质分类，钢纤维主要包括碳钢纤维和不锈钢纤维。碳钢纤维价格较低，主要用于混凝土补强，可较大程度地提高混凝土构筑物的力学性能和可靠性，但由于耐蚀能力不够，混凝土构筑物的使用寿命和可靠性经常不能满足要求。不锈钢纤维，耐腐蚀、耐高温氧化性能高于碳钢纤维，其中304不锈钢纤维价格适中，在建材、道路、水坝、机场跑道、桥梁路面混凝土构筑物中有广泛的应用前景，也可用于很多种耐温构件的增强。所述304不锈钢是一种应用广泛的通用型不锈钢，综合性能良好，具有较优的耐腐蚀性和成型性，通常含铬18-20%，含镍8-10%。

304不锈钢纤维生产中，一个主要问题是纤维的颜色不一致、机械强度离散性较大。该问题除了和不锈钢材质、组成有关，还可能主要源于纤维形成和冷却过程中，因空气冷淬速度不一致性而导致的钢水结晶、凝固、氧化情况差异；另一个问题是温度较高如850℃时的抗氧化能力不够。

发明内容

本发明通过在304不锈钢熔融液中添加金属铝、铜，较大程度地解决了304不锈钢纤维颜色、机械强度的不一致性问题及耐高温氧化能力较低的问题，所制得304不锈钢纤维的颜色、机械强度的离散性较小，较高温度如850℃时的抗氧化性大幅提高。

本发明的技术方案具体为：

一种不锈钢纤维的制备方法，主要包括如下步骤：

（1）将所需量的金属铝或其合金、铜或其合金，装入用304不锈钢薄板制作的扁平状料盒子，或者用304不锈钢软薄皮子包覆成扁平状，料盒子或包覆体仅在扁平的上面或下面之一具有一个或多个开口；