CN102936672B - 一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法，包括：钛和铝。所述制备方法包括如下步骤：步骤A：将铝和氟钛酸盐置于密闭的反应器中，抽真空后通入惰性气体，升温至780至1000℃，快速搅拌；步骤B:反应4至6小时后，将上层熔融的液体抽出，下层产物经酸浸或蒸馏去除表面残留，得到钛和铝的合金；步骤C:将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。本发明的有益效果是：本发明提供用于轧机的轧辊材料轧辊性能优良，所采用的设备和制备方法简单，工艺流程短，并且实现钛的大规模工业生产；制备过程中所生产的氟盐能应用于低温铝电解工业，综合生产成本低。

Description

一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法，尤其涉及一种含金属钛和铝的轧辊材料及其制备方法。
背景技术
目前常使用的轧辊材料使用的寿命比较短，更换周期短，尤其涉及到轧制含有氟盐的铝基合金时，轧辊容易出现龟裂、点蚀、甚至发生表皮剥落现象，影响轧机的正常运作以及被轧制成品的表面质量。
钛是一种稀有金属，具有熔点高、硬度高和抗腐蚀性强等特性，广泛应用于航空、军工和原子能等领域。现有的金属钛工业制备方法主要有以下两种方法：
（1）还原法：在惰性气体的保护下，以四氯化钛为原料，使用金属镁、钠或其混合物作为还原剂进行还原制备金属钛，该方法存在金属钛产物的纯度不够高等缺点。
（2）电解法：以K2ZrF6为原料，用K2ZrF6/KCl或K2ZrF6/NaCl电解质熔盐电解法制备金属钛，该方法存在电解能耗高，金属钛得率低，生产成本高等缺点；除K2ZrF6熔盐电解法外，也可在含有ZrCl4的纯氯化物电解质体系中电解制取钛，但该方法存在电解能耗高，产品质量差等缺点。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，发明人在原料的选择以及制备方法方面进行了大量的探索，预料不到地发现，以氟钛酸盐为原料与铝反应可得到纯度为91%以上的钛，制备方法简单，反应条件温和，反应周期短，目标产物的钛铝合金，形成轧辊后，有广泛的应用前景，且副产物冰晶石，用于铝电解工业，具有合适的电导率，提高了氧化铝的溶解度，从而降低了电解温度，降低电能消耗，提高了电解效率，并且降低了综合生产成本。
本发明提供一种用于轧机的轧辊材料，包括：钛和铝。
优选的，按重量百分比计，钛：91%-99.99%，余量为铝。
本发明提供了一种轧辊材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：将铝和氟钛酸盐置于密闭的反应器中，抽真空后通入惰性气体，升温至780至1000℃，快速搅拌；
步骤B:反应4至6小时后，将上层熔融的液体抽出，下层产物经酸浸或蒸馏去除表面残留，得到钛和铝的合金；
步骤C:将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
优选的，所述氟钛酸盐选自氟钛酸钾或氟钛酸钠。
优选的，所述步骤A的反应温度为780至850℃。
优选的，所述步骤A中，所述惰性气体为氩气。
优选的，所述步骤B的反应时间为5h。
本发明所涉及的化学反应式为： K2TiF6+Al→Ti·Al+                                                KF·AlF3。
                            Na2TiF6+Al→Ti·Al+NaF·AlF3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供用于轧机的轧辊材料轧辊性能优良，所采用的设备和制备方法简单，工艺流程短，并且实现钛的大规模工业生产；制备过程中所生产的氟盐能应用于工业生产上，综合生产成本低。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例 1
称取1.2吨铝和8.5吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至780℃，快速搅拌5h后，反应完全，生成钛和钾冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。待反应器冷却后，在氩气保护下，将下层产物粉碎，加入稀硫酸浸泡去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2.5吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
该轧辊可轧碾直径为9.5mm的铝钛硼或者铝钛碳合金（合金中，钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%）2000吨，防腐能力强。
实施例2
称取1.2吨铝和8.5吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至850℃，快速搅拌4h后，反应完全，生成钛和钾冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。待反应器冷却后，在氩气保护下，蒸馏去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2.6吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
该轧辊可轧碾直径为9.5mm的铝钛硼或者铝钛碳合金（钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%）2000吨，防腐能力强。
实施例 3
称取1.2吨铝和7吨氟钛酸钠于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至780℃，快速搅拌5h后，反应完全，生成钛和钠冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。待反应器冷却后，在氩气保护下，将下层产物粉碎，加入稀硫酸浸泡去除表面残留的钠冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2.2吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
该轧辊可轧碾直径为9.5mm的铝钛硼或者铝钛碳合金（钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%）2000吨，防腐能力强。
实施例4
称取1.2吨铝和7吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至850℃，快速搅拌4h后，反应完全，生成钛和钠冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。待反应器冷却后，在氩气保护下，蒸馏去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2.1吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
该轧辊可轧碾直径为9.5mm的铝钛硼或者铝钛碳合金（钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%）2000吨，防腐能力强。
                   表1：实施例1至4制备的轧辊的性能
由表1可知，所制得的钛铝合金硬度高，与普通的钢材轧辊相比，抗腐蚀能力高，这样提高了轧机工作效率，增加了经济效益。
总的来说，采用本发明中的方法所产生的钛铝合金所制备的轧辊，生产成本低，硬度、抗弯强度和抗冲击韧性强，尤其是轧碾含有氟盐的铝基合金，因此该轧材表现出良好的性能，具有显著的经济和社会效益。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种轧辊材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：称取1.2吨铝和8.5吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至780℃，快速搅拌；
步骤B:反应5小时后，生成钛和钾冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石；
步骤C:待反应器冷却后，在氩气保护下，将下层产物粉碎，加入稀硫酸浸泡去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2.5吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊；
该轧辊可轧碾直径为9.5mm 的铝钛硼或者铝钛碳合金2000 吨，合金中，钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%。
2.一种轧辊材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：称取1.2吨铝和8.5吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至850℃，快速搅拌；
步骤B:反应4小时后，生成钛和钾冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。
步骤C:待反应器冷却后，在氩气保护下，蒸馏去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2.6吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊；
该轧辊可轧碾直径为9.5mm 的铝钛硼或者铝钛碳合金2000 吨，合金中，钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%。
3.一种轧辊材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：称取1.2吨铝和7吨氟钛酸钠于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至780℃，快速搅拌；
步骤B:反应5小时后，生成钛和钠冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。
步骤C:待反应器冷却后，在氩气保护下，将下层产物粉碎，加入稀硫酸浸泡去除表面残留的钠冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2.2吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊；
该轧辊可轧碾直径为9.5mm 的铝钛硼或者铝钛碳合金2000 吨，合金中，钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%。
4.一种轧辊材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：称取1.2吨铝和7吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至850℃，快速搅拌；
步骤B:反应4小时后，生成钛和钠冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石；
步骤C:待反应器冷却后，在氩气保护下，蒸馏去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2.1吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊；
该轧辊可轧碾直径为9.5mm 的铝钛硼或者铝钛碳合金2000 吨，钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%。
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