CN101879598B - 连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承及其制造方法，属于钢铁冶炼技术领域。采用铬铁粉、铜粉、钼铁粉等合金粉、石墨和还原铁粉加工而成，严格控制铬铁粉、铜粉、钼铁粉等合金粉、石墨和还原铁粉的重量百分比。按重量百分比由铬铁粉10～15％、铜粉4～8％、钼铁粉0.8～1.5％、石墨粉1～1.5％、硬脂酸锌0.8～1.0％，其余为还原铁粉。本发明制造的连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承，具有耐高温、耐腐蚀及耐磨损性能，自润滑效果良好，尤其在高温环境中，其优越性更加突出。适合于各种断面的结晶器，在大方坯、小方坯及圆坯生产中都能发挥出其优越性，满足高效稳定生产和保证对弧精度及铸坯表面质量的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承，属于钢铁冶炼技术领域。
技术背景
国内外钢厂为了提高连铸坯的表面质量和连铸机的生产效率，近年来都在结晶器足辊轴承的生产及应用技术方面做了大量的研究工作，并取得了显著成效。国内外钢厂的生产实践证明，连铸结晶器足辊轴承的性能对连铸坯的表面质量以及连铸机的生产效率都有重要影响。结晶器足辊轴承必须具备耐高温、耐磨损、且具有良好的润滑性能，在正常寿命周期内保证足辊正常运转，磨损量控制在生产要求范围之内。
从铸坯质量及生产的稳定高效而言，选择和应用最佳的结晶器足辊轴承具有极其重要的意义。它可以在保证获得具有优良的表面质量的连铸坯的前提下，最大限度地提高连铸机的生产效率。生产和应用最佳的结晶器足辊轴承，必须采用科学的标准和系统的方法。
在生产实践中，各厂对结晶器足辊轴承的材质都进行了广泛的研究和应用，使用的轴承材质主要由黄铜、高硫合金及铸铁套，上述材料在正常的生产中，不同程度的出现了强度低，易碎裂；高温性能差，变形严重，易抱住；磨损快，精度低；转动不灵活等情况，造成铸坯表面划伤，甚至导致停浇，无法达到理想效果。
中国专利文献CN1091065公开了一种高强度粉末冶金铜-铁双金属结构材料的制造技术，主要特点有：1.双金属的铜、铁材质要求，结合部位铜、铁层厚度都可以根据用户要求生产；2.铁层部份引入钼：0.1～1.0％，镍0.3～0.6％，稀土元素0.01～0.3％，等母合金；3.铜、铁两种材料在同一模具内冷压成型，同一温度下烧结，烧结温度为700℃～880℃；4.铜、铁结合处形成金属键，强度超过铜基强度；5、可以制取机械传动件-蜗轮、螺母、机械滑动件-轴套、轴瓦等。
中国专利文献CN1817513涉及一种双金属轴套零件材料的生产方法及其设备，该发明用无缝钢管作金属轴套的钢衬背，在钢衬背内放入工艺性芯轴，钢衬背经清洁处理后，在工艺性芯轴与钢管内壁的设计间隙中放入铜合金粉末，然后将其进行成形烧结，把烧好的钢多孔铜合金双金属零件型管材夹持在卧式摆辗机的弹簧夹头上，用锥体模棒对烧结的多孔铜合金层径向施压摆辗致密，将摆辗致密铜合金后的双金属轴套材料进行第二次烧结制成。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种采用铬铁粉、铜粉、钼铁粉等合金粉、石墨和还原铁粉制造而成的连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承。具有耐高温、耐腐蚀及耐磨损性能强，自润滑效果良好的特点，尤其在高温环境中，其优越性更加突出。适合于各种断面的结晶器，在大方坯、小方坯及圆坯生产中都能发挥出其优越性，满足高效稳定生产和保证对弧精度及铸坯表面质量的要求。
本发明的另一个目的是提供一种上述连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承的制造方法。
一种连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承，原料重量百分比如下：
其余为还原铁粉。
一种上述连铸结晶器用粉末合金自润滑粉末冶金轴套的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)根据组分比例准备好各组分原料；
(2)混料：将原材料混合后在混料机内搅拌混合均匀，原料粉末粒度分别为：铬铁粉250目、铜粉200目、钼铁粉250目、石墨300目、还原铁粉100目；
(3)压制：将步骤(2)混合好的原料在200～300吨压力作用下，在模具内压制成型，压坯密度控制在6.8～7.2g/cm3；
(4)烧结：将步骤(3)压制的压坯在烧结炉内氨分解保护气氛条件下烧结，主要工艺参数：液氨在催化剂作用下加热分解得到含氢75％含氮25％的氢氮混合气体，纯度为露点-60℃、残氨量≤5ppm、氧含量≤3ppm，烧结温度1120～1180℃、高温区烧结时间90～120min；
(5)机加工：烧结后，经车床精机加工成型；
(6)包装得成品。
上述催化剂为Z204高温烧结型镍。
在连铸过程中，因轴承原因造成足辊转动不灵活，影响连铸坯表面质量问题，是连铸生产中常遇到的问题。对大方坯连铸生产用结晶器轴承材质的化学成分及物理特性进行优化、控制，满足轴套耐高温、耐磨损，润滑效果好，周期内满足生产工艺要求十分必要。
为了提高结晶器足辊轴承寿命，针对连铸生产实际，综合考虑使用环境、产品技术工艺要求，调整轴承的化学成分及物理特性，适应结晶器足辊转动灵活，尺寸变化微小等生产的需要。发明人以粉末冶金还原铁粉和铬铁粉、铜粉、钼铁粉、石墨等为原料，经过反复多次的实验发现，用本发明制造的结晶器用粉末合金自润滑轴承不仅具有耐高温、耐腐蚀及耐磨损性能，而且自润滑效果良好(铬、钼保证轴承的强度、耐磨性和耐高温性，铜、石墨保证轴承的耐磨性和自润滑效果)尤其在高温环境中，其优越性更加突出。
本发明的效果是：本发明制造的结晶器用粉末合金自润滑轴承不仅具有耐高温、耐腐蚀及耐磨损性能，而且自润滑效果良好，尤其在高温环境中，其优越性更加突出。它适合于各种断面的结晶器，在大方坯、小方坯及圆坯等高温生产中都能发挥出其优越性，满足高效稳定生产的要求。
具体实施方式
[实施例1]
(1)严格控制铬铁粉、铜粉、钼铁粉等合金粉、石墨和还原铁粉的重量百分比。
取铬铁粉25克(重量百分比：铬含量60％、铁含量40％)、铜粉10克、钼铁粉2克(重量百分比：钼含量60％、铁含量40％)、石墨2.5克、硬脂酸锌2克，还原铁粉208.5克。
(2)模具制造：根据轴承结构具体尺寸，制造所需模具；
(3)混料：将原材料混合后在混料机内搅拌混合均匀，原料粉末粒度分别为：铬铁粉250目、铜粉200目、钼铁粉250目、石墨300目、还原铁粉100目；
(4)压制：将步骤(3)混合好的原料在200吨压力作用下，在模具内压制成型，压坯密度6.8g/cm3；
(5)烧结：将步骤(4)压制的压坯在烧结炉内氨分解保护气氛条件下烧结主要工艺参数：液氨在Z204高温烧结型镍催化剂作用下加热分解得到含氢75％含氮25％的氢氮混合气体，纯度为露点-60℃、残氨量≤5ppm、氧含量≤3ppm，烧结温度1120℃、高温区烧结时间90min；
(6)机加工：烧结后，经车床精机加工；
(7)包装得成品。
[实施例2]
(1)严格控制铬铁粉、铜粉、钼铁粉合金粉、石墨和还原铁粉的重量百分比。取铬铁粉44.4克(重量百分比：铬含量60％、铁含量40％)、铜粉22.2克、钼铁粉4.4克(重量百分比：钼含量60％、铁含量40％)、石墨4.4克、硬脂酸锌3.3克，还原铁粉291.2克。
(2)模具制造：根据轴承结构具体尺寸，制造所需模具；
(3)混料：将原材料混合后在混料机内搅拌混合均匀，原料粉末粒度分别为：铬铁粉250目、铜粉200目、钼铁粉250目、石墨300目、还原铁粉100目；
(4)压制：将步骤(3)混合好的原料在200吨压力作用下，在模具内压制成型，压坯密度6.9g/cm3；
(5)烧结：将步骤(4)压制的压坯在烧结炉内氨分解保护气氛条件下烧结主要工艺参数：液氨在Z204高温烧结型镍催化剂作用下加热分解得到含氢75％含氮25％的氢氮混合气体，纯度为露点-60℃、残氨量≤5ppm、氧含量≤3ppm，烧结温度1150℃、高温区烧结时间100min；
(6)机加工：烧结后，经车床精机加工；
(7)包装得成品。
[实施例3]
(1)严格控制铬铁粉、铜粉、钼铁粉合金粉、石墨和还原铁粉的重量百分比。
取铬铁粉78克(重量百分比：铬含量60％、铁含量40％)、铜粉41.6克、钼铁粉7.8克(重量百分比：钼含量60％、铁含量40％)、石墨7.8克、硬脂酸锌5.2克，还原铁粉379.6克。
(2)模具制造：根据轴承结构具体尺寸，制造所需模具；
(3)混料：将原材料混合后在混料机内搅拌混合均匀，原料粉末粒度分别为：铬铁粉250目、铜粉200目、钼铁粉250目、石墨300目、还原铁粉100目；
(4)压制：将步骤(3)混合好的原料在200吨压力作用下，在模具内压制成型，压坯密度7.1g/cm3；
(5)烧结：将步骤(4)压制的压坯在烧结炉内氨分解保护气氛条件下烧结，主要工艺参数：液氨在Z204高温烧结型镍催化剂作用下加热分解得到含氢75％含氮25％的氢氮混合气体，纯度为露点-60℃、残氨量≤5ppm、氧含量≤3ppm，烧结温度1180℃、高温区烧结时间120min；
(6)机加工：烧结后，经车床精机加工；
(7)包装得成品。
Claims (2)
1.一种连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承的制造方法，其特征在于按重量百分比由以下原料：
其余为还原铁粉；
经以下步骤制备而成：
(1)根据组分比例准备好各组分原料；
(2)混料：将原材料混合后在混料机内搅拌混合均匀，原料粉末粒度分别为：铬铁粉250目、铜粉200目、钼铁粉250目、石墨300目、还原铁粉100目；
(3)压制：将步骤(2)混合好的原料在200～300吨压力作用下，在模具内压制成型，压坯密度控制在6.8～7.2g/cm3；
(4)烧结：将步骤(3)压制的压坯在烧结炉内氨分解保护气氛条件下烧结，主要工艺参数：液氨在催化剂作用下加热分解得到含氢75％含氮25％的氢氮混合气体，纯度为露点-60℃、残氨量≤5ppm、氧含量≤3ppm，烧结温度1120～1180℃、高温区烧结时间90～120min；
(5)机加工：烧结后，经车床精机加工；
(6)包装得成品。
2.一种权利要求1所述的连铸结晶器用粉末合金自润滑轴承的制造方法，其特征在于，所述催化剂为Z204高温烧结型镍催化剂。
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