CN102838368A - 一种细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法。其技术方案是：以65～80wt%的焦炭粉和20～35wt%的中温沥青为原料，将温度为140～170℃的中温沥青加入焦炭粉中，混练碾压后挤压成泥料块，冷却，磨至粒度小于0.1mm的坯粉；再将坯粉压制成细结构硅钢炉底辊套管生坯，在还原气氛和750～1100℃条件下保温18～32小时，焙烧成烧结坯，烧结坯经中温沥青浸煮，在还原气氛和1950~2400℃条件下保温8~48小时，制成煅烧坯；然后经机械加工成毛坯，进行防氧化处理，烘干，最后经机械精密加工制得细结构硅钢炉底辊套管。本发明具有内部结构细密、气孔率低、不结瘤和使用寿命长特点，所制细结构硅钢炉底辊套管能显著提高硅钢板生产效益。
Description
技术领域
本发明属于炉底辊套管技术领域。尤其涉及一种细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法。
背景技术
20世纪80年代以来，钢铁工业开发出连续退火系统来生产高质量钢板，由此产生了对高质量炉底辊的需求，而且这种需求随着钢铁工业的发展而日益增长。由于硅钢薄板具有特殊的性能，生产硅钢板的连续退火炉对炉底辊套管具有更加独特的要求，目前硅钢炉底辊所使用的套管多为碳质材料套管。
目前，国内外的专利技术（JP57137419A，JP57140377A，1092324A，CN1117479，CN1994967，CN2199206）分别公开了硅钢炉底辊套管及其制备与表面处理方法，所制备的碳质炉底辊套管能够用于硅钢板的生产。自20世纪80年代至今，这种碳质炉底辊套管为硅钢板的生产发挥了巨大的作用，一直处于不可替代的地位。但多年的生产应用情况表明，也存在一些突出的问题：由于气孔较大导致套管表面结瘤，瘤疤易划伤硅钢板的表面，影响硅钢板的电磁性能而造成废品；耐磨性不好，使用一段时间后套管中间被磨损变细而形成“哑铃状”，造成硅钢板变形而出现次品；抗氧化性不好，在热处理硅钢的高温条件下逐渐被炉中的高温H2O气体所氧化，使碳质炉底辊套管表面疏松、出现麻面、降低耐磨性、进而缩短使用寿命，同时也会出现加剧结瘤并影响硅钢板质量等问题。
申请人已授权的“C-Si-N质硅钢炉底辊套管及其制备方法”（CN101885615 A）发明专利技术，虽在使用中取得了良好的应用效果，但C-Si-N质硅钢炉底辊套管需要高温氮化反应烧结，生产技术难度较大。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种内部结构均匀细密、气孔率低、不结瘤、使用寿命长、耐磨性和抗氧化性好的细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法，使用细结构硅钢炉底辊套管能显著提高硅钢板的生产效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
(1)配料：以65～80wt%的焦炭粉和20～35wt%的中温沥青为制备细结构硅钢炉底辊套管的原料；
(2)制备坯粉：按步骤(1)的原料配比，将140～170℃的中温沥青倒入焦炭粉中，经混练与碾压为泥料，再挤压成片状、饼状或条块状的泥料块，风冷或自然冷却，然后经粉碎机打磨至粒度小于0.1mm，制得坯粉；
(3)成型：将坯粉压制成细结构硅钢炉底辊套管生坯；
(4)焙烧：将细结构硅钢炉底辊套管生坯装入焙烧炉，在还原气氛和750～1100℃条件下保温18～32小时，焙烧成细结构硅钢炉底辊套管烧结坯；
(5)浸煮和煅烧：先将细结构硅钢炉底辊套管烧结坯置于140～170℃的中温沥青中浸煮8～24小时，然后在还原气氛和1950~2400℃条件下保温8~48小时，制成细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯；
(6)预加工：将细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯进行机械加工，制成细结构硅钢炉底辊套管毛坯；
(7)防氧化处理：将细结构硅钢炉底辊套管毛坯置于浸渍处理罐中，在真空度为10~50KPa的条件下保持1~3小时；再开启阀门注入防氧化剂至细结构硅钢炉底辊套管毛坯全部被浸泡，继续抽气至真空度为10~50KPa，保持0.5~1小时；然后加压至1~3MPa，保持4~8小时，制成细结构硅钢炉底辊套管粗坯；
(8)精加工：先将细结构硅钢炉底辊套管粗坯在120~160℃条件下保温4~12小时，然后进行机械精密加工，制得细结构硅钢炉底辊套管。
在上述技术方案中：焦炭粉的C含量≥92wt%，粒度小于0.088mm；中温沥青的软化温度为65～90℃；防氧化剂为浓度为25~36%的硅溶胶、铝溶胶和硅铝溶胶中的一种。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：
由于本发明在配料中不加焦炭颗粒料而采用焦炭全细粉和沥青制坯，使焦炭颗粒中的气孔经过磨粉已被全部消除，因而所制备的细结构硅钢炉底辊套管具有结构细致、体积密度大、气孔率低、孔径小和强度高的特点。
由于本发明所制备的细结构硅钢炉底辊套管经过高温石墨化烧成处理，碳粉经石墨化而转化成石墨结构，不仅有利于提高表面的自润滑性能与表面光洁度，还有利于提高细结构硅钢炉底辊套管的耐磨性，而且不结瘤，克服了因表面结瘤而划伤硅钢板的问题。
由于本发明所制备的细结构硅钢炉底辊套管具有强度大和耐磨性好的特点，可有效减缓使用磨损，增强材料的耐用性，延长使用寿命，更重要的是保障了硅钢板的正常生产，稳定了产品质量，显著提高了硅钢板的生产效益。
因此，本发明具有内部结构均匀细密、气孔率低、不结瘤、耐磨性与抗氧化性好、使用寿命长的特点，所制备的细结构硅钢炉底辊套管能显著提高硅钢板的生产效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
为避免重复，先将本具体实施方式所述原料统一描述如下，具体实施例中不再赘述：
焦炭粉的C含量≥92wt%，粒度小于0.088mm；中温沥青的软化温度为65～90℃；硅溶胶、铝溶胶和硅铝溶胶的浓度为25~36%。
实施例1
一种细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法。其具体制备步骤是：
(1)配料：以65～70wt%的焦炭粉和30～35wt%的中温沥青为制备细结构硅钢炉底辊套管的原料；
(2)制备坯粉：按步骤(1)的原料配比，将140～160℃的中温沥青倒入焦炭粉中，经混练与碾压为泥料，再挤压成片状的泥料块，风冷，然后经粉碎机打磨至粒度小于0.1mm，制得坯粉；
(3)成型：将坯粉压制成细结构硅钢炉底辊套管生坯；
(4)焙烧：将细结构硅钢炉底辊套管生坯装入焙烧炉，在还原气氛和750～850℃条件下保温24～32小时，焙烧成细结构硅钢炉底辊套管烧结坯；
(5)浸煮和煅烧：先细结构硅钢炉底辊套管烧结坯置于140～160℃的中温沥青中浸煮16～24小时，然后在还原气氛和1950~2100℃条件下保温40~48小时，制成细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯；
(6)预加工：将细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯进行机械加工，制成细结构硅钢炉底辊套管毛坯；
(7)防氧化处理：将细结构硅钢炉底辊套管毛坯置于浸渍处理罐中，在真空度为10~20KPa的条件下保持1~2小时；再开启阀门注入硅溶胶至细结构硅钢炉底辊套管毛坯全部被浸泡，继续抽气至真空度为10~20KPa，保持0.5~1小时；然后加压至1~2MPa，保持7~8小时，制成细结构硅钢炉底辊套管粗坯；
(8)精加工：先将细结构硅钢炉底辊套管粗坯在120~140℃条件下保温8~12小时，然后进行机械精密加工，制得细结构硅钢炉底辊套管。
实施例2
一种细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法。其具体制备步骤是：
(1)配料：以70～75wt%的焦炭粉和25～30wt%的中温沥青为制备细结构硅钢炉底辊套管的原料；
(2)制备坯粉：按步骤(1)的原料配比，将150～170℃的中温沥青倒入焦炭粉中，经混练与碾压为泥料，再挤压成饼状泥料块，自然冷却，然后经粉碎机打磨至粒度小于0.1mm，制得坯粉；
(3)成型：将坯粉压制成细结构硅钢炉底辊套管生坯；
(4)焙烧：将细结构硅钢炉底辊套管生坯装入焙烧炉，在还原气氛和850～950℃条件下保温24～32小时，焙烧成细结构硅钢炉底辊套管烧结坯；
(5)浸煮和煅烧：先将细结构硅钢炉底辊套管烧结坯置于150～170℃的中温沥青中浸煮8～16小时，然后在还原气氛和2100~2200℃℃条件下保温24~36小时，制成细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯；
(6)预加工：将细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯进行机械加工，制成细结构硅钢炉底辊套管毛坯；
(7)防氧化处理：将细结构硅钢炉底辊套管毛坯置于浸渍处理罐中，在真空度为20~30KPa的条件下保持1~2小时；再开启阀门注入铝溶胶至细结构硅钢炉底辊套管毛坯全部被浸泡，继续抽气至真空度为20~30KPa，保持0.5~1小时；然后加压至2~3MPa，保持6~7小时，制成细结构硅钢炉底辊套管粗坯；
(8)精加工：先将细结构硅钢炉底辊套管粗坯在130~150℃条件下保温8~12小时，然后进行机械精密加工，制得细结构硅钢炉底辊套管。
实施例3
一种细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法。其具体制备步骤是：
(1)配料：以75～80wt%的焦炭粉和20～25wt%的中温沥青为制备细结构硅钢炉底辊套管的原料；
(2)制备坯粉：按步骤(1)的原料配比，将150～170℃的中温沥青倒入焦炭粉中，经混练与碾压为泥料，再挤压成条块状的泥料块，风冷或自然冷却，然后经粉碎机打磨至粒度小于0.1mm，制得坯粉；
(3)成型：将坯粉压制成细结构硅钢炉底辊套管生坯；
(4)焙烧：将细结构硅钢炉底辊套管生坯装入焙烧炉，在还原气氛和950～1100℃条件下保温18～24小时，焙烧成细结构硅钢炉底辊套管烧结坯；
(5)浸煮和煅烧：先将细结构硅钢炉底辊套管烧结坯置于150～170℃的中温沥青中浸煮8～16小时，然后在还原气氛和2200~2300℃条件下保温16~24小时，制成细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯；
(6)预加工：将细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯进行机械加工，制备成细结构硅钢炉底辊套管毛坯；
(7)防氧化处理：将细结构硅钢炉底辊套管毛坯置于浸渍处理罐中，在真空度为30~40KPa的条件下保持2~3小时；再开启阀门注入硅铝溶胶至细结构硅钢炉底辊套管毛坯全部被浸泡，继续抽气至真空度为30~40KPa，保持0.5~1小时；然后加压至2~3MPa，保持5~6小时，制成细结构硅钢炉底辊套管粗坯；
(8)精加工：先将细结构硅钢炉底辊套管粗坯在140~160℃条件下保温4~8小时，然后进行机械精密加工，制得细结构硅钢炉底辊套管。
实施例4
一种细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法。其具体制备步骤是：
(1)配料：以70～75wt%的焦炭粉和25～30wt%的中温沥青为制备细结构硅钢炉底辊套管的原料；
(2)制备坯粉：按步骤(1)的原料配比，将145～165℃的中温沥青倒入焦炭粉中，经混练与碾压为泥料，再挤压成片状泥料块，风冷或自然冷却，然后经粉碎机打磨至粒度小于0.1mm，制得坯粉；
(3)成型：将坯粉压制成细结构硅钢炉底辊套管生坯；
(4)焙烧：将细结构硅钢炉底辊套管生坯装入焙烧炉，在还原气氛和850～950℃条件下保温18～24小时，焙烧成细结构硅钢炉底辊套管烧结坯；
(5)浸煮和煅烧：先将细结构硅钢炉底辊套管烧结坯置于145～165℃的中温沥青中浸煮8～16小时，然后在还原气氛和2300~2400℃条件下保温8~16小时，制成细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯；
(6)预加工：将细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯进行机械加工，制备成细结构硅钢炉底辊套管毛坯；
(7)防氧化处理：将细结构硅钢炉底辊套管毛坯置于浸渍处理罐中，在真空度为40~50KPa的条件下保持2~3小时；再开启阀门注入硅溶胶至细结构硅钢炉底辊套管毛坯全部被浸泡，继续抽气至真空度为40~50KPa，保持0.5~1小时；然后加压至2~3MPa，保持4~5小时，制成细结构硅钢炉底辊套管粗坯；
(8)精加工：先将细结构硅钢炉底辊套管粗坯在130~150℃条件下保温6~10小时，然后进行机械精密加工，制得细结构硅钢炉底辊套管。
实施例5
一种细结构硅钢炉底辊套管及其制备方法。其具体制备步骤是：
(1)配料：以68～73wt%的焦炭粉和27～32wt%的中温沥青为制备细结构硅钢炉底辊套管的原料；
(2)制备坯粉：按步骤(1)的原料配比，将150～170℃的中温沥青倒入焦炭粉中，经混练与碾压为泥料，再挤压成条块状的泥料块，风冷或自然冷却，然后经粉碎机打磨至粒度小于0.1mm，制得坯粉；
(3)成型：将坯粉压制成细结构硅钢炉底辊套管生坯；
(4)焙烧：将细结构硅钢炉底辊套管生坯装入焙烧炉，在还原气氛和900～1050条件下保温18～24小时，焙烧成细结构硅钢炉底辊套管烧结坯；
(5)浸煮和煅烧：先将细结构硅钢炉底辊套管烧结坯置于150～170℃的中温沥青中浸煮16～24小时，然后在还原气氛和2100~2250℃条件下保温36~40小时，制成细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯；
(6)预加工：将细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯进行机械加工，制备成细结构硅钢炉底辊套管毛坯；
(7)防氧化处理：将细结构硅钢炉底辊套管毛坯置于浸渍处理罐中，在真空度为20~30KPa的条件下保持1~2小时；再开启阀门注入硅铝溶胶至细结构硅钢炉底辊套管毛坯全部被浸泡，继续抽气至真空度为20~30KPa，保持0.5~1小时；然后加压至1~2MPa，保持4~7小时，制成细结构硅钢炉底辊套管粗坯；
(8)精加工：先将细结构硅钢炉底辊套管粗坯在140~160℃条件下保温4~8小时，然后进行机械精密加工，制得细结构硅钢炉底辊套管；
本具体实施方式与现有技术相比，具有如下积极效果：
由于本具体实施方式在配料不加焦炭颗粒料而采用焦炭全细粉和沥青制坯，使焦炭颗粒中的气孔经过磨粉已被全部消除，因而所制备的细结构硅钢炉底辊套管具有结构细致、体积密度大、气孔率低、孔径小和强度高的特点。
由于本具体实施方式所制备的细结构硅钢炉底辊套管经过高温石墨化烧成处理，碳粉经石墨化而转化成石墨结构，不仅有利于提高表面的自润滑性能与表面光洁度，还有利于提高细结构硅钢炉底辊套管的耐磨性，而且不结瘤，克服了因表面结瘤而划伤硅钢板的问题。
由于本具体实施方式所制备的细结构硅钢炉底辊套管具有强度大和耐磨性好的特点，可有效减缓使用磨损，增强材料的耐用性，延长使用寿命，更重要的是保障了硅钢板的正常生产，稳定了产品质量，显著提高了硅钢板的生产效益。
因此，本具体实施方式具有内部结构均匀细密、气孔率低、不结瘤、耐磨性与抗氧化性好、使用寿命长的特点，所制备的细结构硅钢炉底辊套管能显著提高硅钢板的生产效益。
Claims (5)
1.一种细结构硅钢炉底辊套管的制备方法，其特征在于采用以下技术步骤：
(1)配料：以65～80wt%的焦炭粉和20～35wt%的中温沥青为制备细结构硅钢炉底辊套管的原料；
(2)制备坯粉：按步骤(1)的原料配比，将140～170℃的中温沥青倒入焦炭粉中，经混练与碾压为泥料，再挤压成片状、饼状或条块状的泥料块，风冷或自然冷却，然后经粉碎机打磨至粒度小于0.1mm，制得坯粉；
(3)成型：将坯粉压制成细结构硅钢炉底辊套管生坯；
(4)焙烧：将细结构硅钢炉底辊套管生坯装入焙烧炉，在还原气氛和750～1100℃条件下保温18～32小时，焙烧成细结构硅钢炉底辊套管烧结坯；
(5)浸煮和煅烧：先将细结构硅钢炉底辊套管烧结坯置于140～170℃的中温沥青中浸煮8～24小时，然后在还原气氛和1950~2400℃条件下保温8~48小时，制成细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯；
(6)预加工：将细结构硅钢炉底辊套管煅烧坯进行机械加工，制成细结构硅钢炉底辊套管毛坯；
(7)防氧化处理：将细结构硅钢炉底辊套管毛坯置于浸渍处理罐中，在真空度为10~50KPa的条件下保持1~3小时；再开启阀门注入防氧化剂至细结构硅钢炉底辊套管毛坯全部被浸泡，继续抽气至真空度为10 ~50KPa，保持0.5~1小时；然后加压至1~3MPa，保持4~8小时，制成细结构硅钢炉底辊套管粗坯；
(8)精加工：先将细结构硅钢炉底辊套管粗坯在120~160℃条件下保温4~12小时，然后进行机械精密加工，制得细结构硅钢炉底辊套管。
2.根据权利要求1所述的细结构硅钢炉底辊套管的制备方法，其特征在于所述焦炭粉的C含量≥92wt%，粒度小于0.088mm。
3.根据权利要求1所述的细结构硅钢炉底辊套管的制备方法，其特征在于所述中温沥青的软化温度为65～90℃。
4.根据权利要求1所述的细结构硅钢炉底辊套管的制备方法，其特征在于所述防氧化剂为浓度为25~36%的硅溶胶、铝溶胶和硅铝溶胶中的一种。
5.根据权利要求1~4项中任一项所述的细结构硅钢炉底辊套管的制备方法所制备的细结构硅钢炉底辊套管。
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