CN105440750A - 复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料及制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料及制备和使用方法，属高速钢复合轧辊制备领域。保护涂料由主料和辅料粉末混合而成。制备方法：(1)按成分配比称取适量粉状原料混均，置于铂金坩埚内，1150～1300℃下熔炼1～2h，水淬、破碎筛分后得到粉状主料；(2)将β-锂霞在350～400℃焙烧20～30min，破碎筛分后得到粉状辅料；(3)将主料和辅料按配比混均，制得保护涂料。使用方法：将保护涂料和有机油按体积比混合，喷涂在辊芯表面，风干后，在120～150℃的干燥炉内保温20～30min后，用于电磁连铸。本发明的保护涂料，可有效防止辊芯表面在预热过程中的氧化，且不会对金属液造成污染。

Description

复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料及制备和使用方法
技术领域
本发明属于高速钢复合轧辊制备技术领域，特别涉及一种电磁连铸高速钢复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料及制备和使用方法。
背景技术
轧辊在轧钢生产中起着至关重要的作用，同时磨损、消耗量也很大。采用常规制造方法得到的是单一成分轧辊，难以同时满足高韧性和高耐磨性的要求。为此，出现了一种高速钢复合轧辊，与传统的轧辊相比，高速钢复合轧辊具有优良的耐磨性、红硬性、更高的硬度和更长的使用寿命。它的应用可以大大提高产品质量和轧机作业率，在减少换辊次数和减轻工人劳动强度方面也具有独到的优势。在众多制备方法中，电磁连续铸造法具有更加良好的发展前景。这种制备方法描述如下：
首先采用锻造或轧制的方法制备强度高、韧性好的辊芯，然后将熔融的高速钢钢液浇注到辊芯和装有电磁补热和电磁搅拌器的水冷结晶器之间，使熔融的外层钢液与辊芯融合，然后通过拉拔机构将轧辊向下拉，在通过结晶器时不断凝固，然后不断向下拉出，从而形具有高速钢外层、锻造或轧制结构钢芯部的复合轧辊。但是在浇铸过程中，为了实现辊芯与高速钢之间的冶金结合，需要在浇铸过程中采用感应线圈将辊芯连续预热到800℃以上，此时如果辊芯表面保护不当，将不可避免的要产生氧化现象，这将严重影响复合层的结合质量，为此需要发明一种性能优良的防氧化涂料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料以及其制备和使用方法，涉及金属预热表面防氧化保护技术，应用于电磁连铸高速钢复合轧辊的辊芯，以满足电磁连铸高速钢复合轧辊生产的需要。
本发明的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，按质量比，主料∶辅料＝(90～95)∶(5～10)，混合而成；其中，主料的化学成分，按摩尔百分比为：P2O5：20～30％，V2O5：15～35％，ZnO：20～40％，B2O3：5～10％，SiO2：10～15％，Na2O：1～3％，K2O：1～3％，Li2O：2～5％，Fe2O3：2～10％，其粒度为150～200目，辅料为β-锂霞石的焙烧产物，其粒度为100～150目。
所述复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的软化温度为500～600℃，完全熔融温度为650～750℃，完全熔融态黏度为5～10Pa.s。
本发明的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备粉状主料：
(1)按摩尔百分比：P2O5：20～30％，V2O5：15～35％，ZnO：20～40％，B2O3：5～10％，SiO2：10～15％，Na2O：1～3％，K2O：1～3％，Li2O：2～5％，Fe2O3：2～10％，称取粉状原料，充分混合成为混合配料；
(2)将混合配料置于铂金坩埚中，在1150～1300℃，熔炼1～2h；
(3)水淬，破碎筛分，制得颗粒度为150～200目的粉状主料；
步骤2：
(1)将β-锂霞石，在350～400℃焙烧20～30min，破碎筛分，取粒度为100～150目的焙烧产物作为辅料；
(2)将主料和辅料，按质量百分比混合均匀，制得复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料。
其中：
所述步骤1(2)是在电炉中进行。
所述步骤1(1)中：
P2O5由分析纯五氧化二磷引入，V2O5由分析纯偏钒酸铵引入，ZnO由分析纯氧化锌引入，B2O3由分析纯硼酸引入，SiO2由分析纯二氧化硅引入，Na2O由分析纯碳酸钠引入，K2O由分析纯碳酸钾引入，Fe2O3由分析纯三氧化二铁引入，Li2O由分析纯碳酸锂引入。
本发明的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料和有机油，按体积比(2.5～4.5)∶1，混炼成糊状；
步骤二：将其均匀喷涂在辊芯表面，厚度为0.5～1.5mm，自然环境中风干1.5～2h；
步骤三：将辊芯置于干燥炉中，在120～150℃，保温20～30min，其中，干燥炉的升温速率≤5℃/min；
步骤四：取出后直接用于高速钢复合轧辊的电磁连续铸造。
其中：
所述步骤一中，有机油为：按体积比，油酸∶水溶性低碳醇∶聚乙烯烯吡咯烷酮∶增稠剂＝3∶3∶2∶2，得到的混合物；
所述步骤四中，轧辊为电磁连铸高速钢复合轧辊。
本发明制备的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，可以有效防止辊芯表面在预热过程中的氧化，从而实现辊芯和工作层金属之间的冶金结合，同时涂料熔融后在结晶器中很容易上浮并被结晶器保护渣吸收，不会对金属液造成污染。
附图说明
图1本发明实施例1制备的高速钢复合轧辊横截面的形貌。
具体实施方式
采用三角锥法测试实施例制备的保护涂料的软化温度和熔融温度；采用高温粘度计来测试实施例制备的保护涂料的黏度。
以下实施例中辊芯的材质为45#结构钢，工作层金属为高速钢，化学成分(Wt％)为：C：1.0～1.5％，Cr：4.5～6.0％，W：8.1～10.2％，Mo：4.1～6.2％，V：4.1～8.6％，余量为Fe。
以下实施例的步骤1(1)中：P2O5由分析纯五氧化二磷引入，V2O5由分析纯偏钒酸铵引入，ZnO由分析纯氧化锌引入，B2O3由分析纯硼酸引入，SiO2由分析纯二氧化硅引入，Na2O由分析纯碳酸钠引入，K2O由分析纯碳酸钾引入，Fe2O3由分析纯三氧化二铁引入，Li2O由分析纯碳酸锂引入。使用时根据复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料各组分的含量，计算出所需原料的质量。
以下实施例的步骤一中的有机油为：按体积比，油酸∶水溶性低碳醇∶聚乙烯烯吡咯烷酮∶增稠剂＝3∶3∶2∶2，得到的混合物；
实施例1
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，按质量比，主料∶辅料＝95∶5，混合而成；其中，主料的化学成分，按摩尔百分比为：P2O5：24.5％，V2O5：26.8％，ZnO：22.6％，B2O3：6.0％，SiO2：10.5％，Na2O：1.5％，K2O：1.0％，Li2O：3.0％，Fe2O3：4.1％，其粒度为150～200目，辅料为β-锂霞石的焙烧产物，其粒度为100～150目。
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备粉状主料：
(1)按主料成分的摩尔百分比：P2O5：24.5％，V2O5：26.8％，ZnO：22.6％，B2O3：6.0％，SiO2：10.5％，Na2O：1.5％，K2O：1.0％，Li2O：3.0％，Fe2O3：4.1％；配料，混合均匀；
(2)将混合配料置于铂金坩埚中，在电炉中于1150℃下，熔炼2h；
(3)水淬，破碎筛分，制得颗粒度为150～200目的粉状主料；
步骤2：
(1)将β-锂霞石焙烧在350℃下焙烧25min，破碎筛分，取粒度为100～150目焙烧产物为辅料；
(2)将粉状主料和辅料，按质量百分比混合均匀，制得复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料。
本发明的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料和有机油，按体积比2.5∶1，混炼成糊状；
步骤二：将其均匀喷涂在辊芯表面，厚度为0.5mm，自然环境中风干2h；
步骤三：将辊芯置于干燥炉中，在120℃，保温30min，其中，干燥炉的升温速率为2℃/min；
步骤四：取出后直接用于高速钢复合轧辊的电磁连续铸造。
本实施例制备的高速钢复合轧辊横截面的形貌见图1，如图可见，轧辊成分均匀、无夹杂，无偏析，组织致密、晶粒细小，无疏松和缩孔，双金属结合界面良好，完全达到了冶金结合。
实施例2
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，按质量比，主料∶辅料＝95∶5，混合而成；其中，主料的化学成分，按摩尔百分比为：P2O5：26.5％，V2O5：25.5％，ZnO：24.5％，B2O3：6.5％，SiO2：13.0％，Na2O：1.2％，K2O：1.1％，Li2O：3.1％，Fe2O3：5.1％，其粒度为150～200目，辅料为β-锂霞石的焙烧产物，其粒度为100～150目。
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备粉状主料：
(1)按主料成分的摩尔百分比：P2O5：26.5％，V2O5：25.5％，ZnO：24.5％，B2O3：6.5％，SiO2：13.0％，Na2O：1.2％，K2O：1.1％，Li2O：3.1％，Fe2O3：5.1％；配料，混合均匀；
(2)将混合配料置于铂金坩埚中，在电炉中于1300℃，熔炼1h；
(3)水淬，破碎筛分，制得颗粒度为150～200目的粉状主料；
步骤2：
(1)将β-锂霞石在400℃下焙烧20min，破碎筛分，取粒度为100～150目焙烧产物为辅料；
(2)将粉状主料和辅料，按质量百分比混合均匀，制得复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料。
本发明的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料和有机油，按体积比4.5∶1，混炼成糊状；
步骤二：将其均匀喷涂在辊芯表面，厚度为1.5mm，自然环境中风干1.5h；
步骤三：将辊芯置于干燥炉中，在120℃下，保温30min，其中，干燥炉的升温速率为3℃/min；
步骤四：取出直接用于高速钢复合轧辊的电磁连续铸造。
实施例3
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，按质量比，主料∶辅料＝92∶8，混合而成；其中，主料的化学成分，按摩尔百分比为：P2O5：25.0％，V2O5：27.0％，ZnO：21.0％，B2O3：6.5％，SiO2：10.1％，Na2O：1.0％，K2O：1.2％，Li2O：3.2％，Fe2O3：6.0％，其粒度为150～200目，辅料为β-锂霞石的焙烧产物，其粒度为100～150目。
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备粉状主料：
(1)按主料成分的摩尔百分比：P2O5：25.0％，V2O5：27.0％，ZnO：21.0％，B2O3：6.5％，SiO2：10.1％，Na2O：1.0％，K2O：1.2％，Li2O：3.2％，Fe2O3：6.0％；配料，混合均匀；
(2)将混合配料置于铂金坩埚中，在电炉中于1200℃，熔炼1.5h；
(3)水淬，破碎筛分，制得颗粒度为150～200目的粉状主料；
步骤2：
(1)将β-锂霞石在380℃焙烧25min，破碎筛分，取粒度为100～150目焙烧产物为辅料；
(2)将粉状主料和辅料，按质量百分比混合均匀，制得复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料。
本发明的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料和有机油，按体积比3∶1，混炼成糊状；
步骤二：将其均匀喷涂在辊芯表面，厚度为1mm，自然环境中风干1.8h；
步骤三：将辊芯置于干燥炉中，在130℃，保温25min，其中，干燥炉的升温速率为4℃/min；
步骤四：取出后直接用于高速钢复合轧辊的电磁连续铸造。
实施例4
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，按质量比，主料∶辅料＝92∶8，混合而成；其中，主料的化学成分，按摩尔百分比为：P2O5：22.0％，V2O5：22.5％，ZnO：23.5％，B2O3：7.5％，SiO2：11.5％，Na2O：1.3％，K2O：1.2％，Li2O：4.0％，Fe2O3：5.5％，其粒度为150～200目，辅料为β-锂霞石的焙烧产物，其粒度为100～150目。
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备制备粉状主料：
(1)按主料成分的摩尔百分比：P2O5：22.0％，V2O5：22.5％，ZnO：23.5％，B2O3：7.5％，SiO2：11.5％，Na2O：1.3％，K2O：1.2％，Li2O：4.0％，Fe2O3：5.5％；配料，混合均匀；
(2)将混合配料置于铂金坩埚中，在电炉中于1250℃，熔炼1h；
(3)水淬，破碎筛分，制得颗粒度为150～200目的粉状主料；
步骤2：
(1)将β-锂霞石在360℃下焙烧25min，破碎筛分，取粒度为100～150目焙烧产物为辅料；
(2)将粉状主料和辅料，按质量百分比混合均匀，制得复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料。
本发明的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料和有机油，按体积比4∶1，混炼成糊状；
步骤二：将其均匀喷涂在辊芯表面，厚度为1.2mm，自然环境中风干1.5h；
步骤三：将辊芯置于干燥炉中，在125℃下，保温28min，其中，干燥炉的升温速率为2.5℃/min；
步骤四：取出后直接用于高速钢复合轧辊的电磁连续铸造。
实施例5
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，按质量比，主料∶辅料＝90∶10，混合而成；其中，主料的化学成分，按摩尔百分比为：2O5：22.5％，V2O5：25.6％，ZnO：21.5％，B2O3：8.0％，SiO2：11.2％，Na2O：1.1％，K2O：1.0％，Li2O：4.2％，Fe2O3：4.9％，其粒度为150～200目，辅料为β-锂霞石的焙烧产物，其粒度为100～150目。
复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备制备粉状主料：
(1)按主料成分的摩尔百分比：P2O5：22.5％，V2O5：25.6％，ZnO：21.5％，B2O3：8.0％，SiO2：11.2％，Na2O：1.1％，K2O：1.0％，Li2O：4.2％，Fe2O3：4.9％；配料，混合均匀；
(2)将混合配料置于铂金坩埚中，在电炉中于1280℃，熔炼2h；
(3)水淬，破碎筛分，制得颗粒度为150～200目的粉状主料；
步骤2：
(1)将β-锂霞石在380℃下焙烧28min，破碎筛分，取粒度为100～150目焙烧产物为辅料；
(2)将粉状主料和辅料，按质量百分比混合均匀，制得复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料。
本发明的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：将复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料和有机油，按体积比3.5∶1，混炼成糊状；
步骤二：将其均匀喷涂在辊芯表面，厚度为1.1mm，自然环境中风干1.5h；
步骤三：将辊芯置于干燥炉中，在140℃，保温22min，其中，干燥炉的升温速率为3℃/min；
步骤四：取出直接用于高速钢复合轧辊的电磁连续铸造。
表1为各实施例的性能参数。
表1

Claims (7)

1.一种复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，其特征在于，所述的保护涂料，按质量比，主料∶辅料＝(90～95)∶(5～10)，混合而成；其中，主料的化学成分，按摩尔百分比为：P2O5：20～30％，V2O5：15～35％，ZnO：20～40％，B2O3：5～10％，SiO2：10～15％，Na2O：1～3％，K2O：1～3％，Li2O：2～5％，Fe2O3：2～10％，其粒度为150～200目，辅料为β-锂霞石的焙烧产物，其粒度为100～150目。
2.根据权利要求1所述的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料，其特征在于，所述保护涂料的软化温度为500～600℃，完全熔融温度为650～750℃，完全熔融态黏度为5～10Pa﹒s。
3.权利要求1所述的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备粉状主料：
(1)按摩尔百分比：P2O5：20～30％，V2O5：15～35％，ZnO：20～40％，B2O3：5～10％，SiO2：10～15％，Na2O：1～3％，K2O：1～3％，Li2O：2～5％，Fe2O3：2～10％，称取粉状原料，充分混合成为混合配料；
(2)将混合配料置于铂金坩埚中，在1150～1300℃，熔炼1～2h；
(3)水淬，破碎筛分，制得颗粒度为150～200目的粉状主料；
步骤2：
(1)将β-锂霞石，在350～400℃焙烧20～30min，破碎筛分，取粒度为100～150目的焙烧产物作为辅料；
(2)将主料和辅料，按质量百分比混合均匀，制得复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料。
4.根据权利要求3所述的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1(2)是在电炉中进行。
5.根据权利要求3所述的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1(1)中：P2O5由分析纯五氧化二磷引入，V2O5由分析纯偏钒酸铵引入，ZnO由分析纯氧化锌引入，B2O3由分析纯硼酸引入，SiO2由分析纯二氧化硅引入，Na2O由分析纯碳酸钠引入，K2O由分析纯碳酸钾引入，Fe2O3由分析纯三氧化二铁引入，Li2O由分析纯碳酸锂引入。
6.权利要求1所述的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料和有机油，按体积比(2.5～4.5)∶1，混炼成糊状；
步骤二：将其均匀喷涂在辊芯表面，厚度为0.5～1.5mm，自然环境中风干1.5～2h；
步骤三：将辊芯置于干燥炉中，在120～150℃，保温20～30min，其中，干燥炉的升温速率≤5℃/min；
步骤四：取出后直接用于高速钢复合轧辊的电磁连续铸造。
7.根据权利要求6所述的复合轧辊辊芯预热时防氧化的保护涂料的使用方法，其特征在于，所述步骤一中，有机油为：按体积比，油酸∶水溶性低碳醇∶聚乙烯烯吡咯烷酮∶增稠剂＝3∶3∶2∶2，得到的混合物。
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