CN107214324B - 一种高强度t型钢 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度T型钢，其包括呈横截面呈长方形的基体，在基体的长度方形的一侧的侧面的中间部向外凸起形成凸起部；高强度T型钢采用如下步骤制造：(1)、将纯铜粉、纯铝粉、纯铁粉、石墨片、悬浮剂和陶瓷颗粒形成粉末包覆陶瓷颗粒；(2)、将粉末包覆陶瓷颗粒进行碾压形成薄片；(3)、将A3钢锭加入电弧炉，加热成为熔融状，将步骤(2)所形成的薄片加入到熔融状的钢水中，浇铸形成特种钢锭；(4)、将特种钢锭锻压成高强度T型钢。T型钢具有较高的强度和韧性，采用该T型钢制作跑轮，能够有效地延长跑轮的寿命。

Description

一种高强度T型钢
技术领域
本发明涉及水泥电杆钢模跑轮用T型钢。
背景技术
水泥电杆钢模的跑轮由T型钢弯曲制成，在生产水泥电杆时，每个跑轮支撑在两个托轮上，其中的一个托轮作为主动轮，另一个托轮作为被动轮，该主动轮依靠摩擦力带动跑轮转动，并带动装着混凝土物料的模具旋转，使混凝土在离心力场中成型，在跑轮转动的过程中，带动作为被动轮的托轮转动。
目前跑轮还是采用铸造工艺进行制作，由于铸钢中有一定量的杂质，这些杂质会在铸件中形成缺陷，降低了铸件的强度和韧性，在跑轮转动过程中会产生一定的跳动，在长期的工作中，经常发生跑轮断裂，降低了跑轮的使用寿命。
发明内容
为提高跑轮的质量，本发明提供了一种高强度T型钢，该T型钢具有较高的强度和韧性，采用该T型钢制作跑轮，能够有效地延长跑轮的寿命，具体的技术方案如下：
一种高强度T型钢，其包括呈横截面呈长方形的基体，在基体的长度方形的一侧的侧面的中间部向外凸起形成凸起部，所述凸起部沿基体的长度方向延伸，凸起部具有两个平行的沿基体的长度方向延伸的的侧面、一垂直于所述侧面的顶面，所述顶面与两个侧面间各具有一倾斜面；
所述高强度T型钢采用如下步骤制造：
(1)、将纯铜粉、纯铝粉、纯铁粉、石墨片、悬浮剂和陶瓷颗粒利用球磨机进行研磨，混合均匀后形成粉末包覆陶瓷颗粒；
(2)、将粉末包覆陶瓷颗粒进行碾压形成厚度为0.1-0.5mm后薄片，薄片的面积为2-3mm2；
(3)、将A3钢锭加入电弧炉，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将步骤(2)所形成的薄片加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌5-8分钟后，向模具中浇铸形成特种钢锭；
(4)、将特种钢锭锻压成高强度T型钢；
粉末包覆颗粒中，各组分的质量分数如下：1.0％-3.0％的纯铜粉，20％-35％的纯铝粉，50-70％的纯铁粉，2-3％的石墨片，5％-15％的陶瓷颗粒，1.0％-5.0％的悬浮剂；所述悬浮剂为碳酸钠或碳酸氢钠。
在本T型钢的外形结构中，在两个侧面与顶面之间各设置了一倾斜面，该倾斜面的设置首先是能够方便铸件的脱模，其次是免除了在焊接时所需要的坡口的开设，由此节约了T型钢的制造成本以及跑轮的制造成本。
本T型钢以A3钢为基体，并在基体中添加了以陶瓷颗粒为主的添加剂，纯铜粉、纯铝粉、纯铁粉用于改善陶瓷颗粒与钢水的润湿性，由于在钢基体中添加了陶瓷颗粒，在陶瓷颗粒与钢基体之间具有大量的细小的缝隙，当受到外力冲击时，这些细小的缝隙会吸收大量的能量，并将这些能量转化为热能散发出去，降低了外力对跑轮的影响。由于以陶瓷颗粒为主的粉末包覆陶瓷颗粒大致呈圆形，具有较少的表面积，如果将这些粉末包覆陶瓷颗粒直接投入到钢水中，在重力的作用下，这些粉末包覆陶瓷颗粒会逐渐下沉，形成富集现象，使陶瓷颗粒在钢基体中的分布不均，使T型钢内部各区域的性能出现较大的不一致，本申请中将粉末包覆陶瓷颗粒碾压为薄片，并在粉末包覆陶瓷颗粒中加入了悬浮剂，薄片结构可以增大粉末包覆陶瓷颗粒的表面积，增大与钢水的接触面积，降低沉降速度，另外悬浮剂在高温下进行分解，释放出二氧化碳气体，这些二氧化碳气体吸附在薄片的表面，增大了薄片的浮力，有利于陶瓷颗粒均匀地分散到钢水中。
在本申请中，还添加了一定量的石墨片，这些石墨片会提高T型钢的导热速度，使T型钢在摩擦时所产生的摩擦热能够迅速地散发出去，有效地降低T型钢在工作时的温度。
本本申请中的T型钢中由于添加了一定量的陶瓷颗粒，可有效地提高钢材的抗冲击强度，并由此提高跑轮的使用寿命。
进一步，所述陶瓷颗粒是碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氧化锆、氧化钛或氮化硼中的任意一种，陶瓷颗粒的粒度为10-20微米。
所述纯铜粉、纯铝粉、纯铁粉的粒度均为10-50微米。
陶瓷颗粒是起到增强功能的作用，纯铜粉、纯铝粉、纯铁粉等金属粉末的作用是用于改善陶瓷颗粒与钢水之间的润湿性，以提高陶瓷颗粒与钢基体的界面结合度，只有合适的粒径，才能使陶瓷颗粒与钢基体具有良好的结合性能，陶瓷颗粒的粒度太少，则陶瓷颗粒的表面的曲率太大，使陶瓷颗粒表面的形状比较尖锐，在钢材内部易于产生应力集中，会导致钢材的抗拉强度的降低。陶瓷颗粒的粒度太大，易于使陶瓷颗粒的比表面积过小，陶瓷颗粒与钢基体之间连接点太少，陶瓷颗粒与钢基体之间的总的结合度太少，无法产生足够大的连接力来消耗外力，将陶瓷颗粒的粒度设定为10-20微米，能够使陶瓷颗粒的表面曲率和比表面积之间获得较好的平衡，保证陶瓷颗粒的增强功能得到充分的发挥。
纯铜粉、纯铝粉、纯铁粉等金属粉末用于改善陶瓷颗粒与钢基体之间的润湿性，使陶瓷颗粒与钢基体之间具有良好的连接性能，为了使陶瓷颗粒与金属粉末能够均匀混合，金属粉末与陶瓷颗粒的粒度处于大致相同的范围能够使陶瓷颗粒与金属粉末能够混合的比较均匀，即10-50微米之间。
进一步，陶瓷颗粒与A3钢锭的质量比为1:5-1:20。由于陶瓷颗粒在整个粉末包覆陶瓷颗粒的质量比仅为5％-15％，因此在制作完成的高强度T型钢中，陶瓷颗粒的质量占比约为0.238-2.5％，在该范围内，随陶瓷颗粒占比的增加，高强度T型钢的各种性能会持续增加，在超过上述范围后，高强度T型钢的性能已无明显的增加。
进一步，粉末包覆陶瓷颗粒的粒度为0.03-0.20毫米。上述粒度可以顺利地被碾压为小的薄片，无需对碾压后的薄片进行二次分割。
进一步，球磨机进行研磨时的参数为：球料质量比15:1-25:1，转速530-650转/分钟，研磨时间5-8小时。
球磨机是将粉末制备成颗粒的最佳设备，由于研磨体的冲击作用，可以使质地柔软且延展性能良好的纯铝粉作为包裹体，将纯铜粉、纯铁粉、石墨片和悬浮剂包裹在一起，使各种粉末均匀地混合在一起，形成大小均匀的颗粒，在研磨体的冲击作用下，石墨片会被粉碎成细小的颗粒，由于石墨属于脆性材料，在研磨体冲击下可以很容易的被破碎成细小的颗粒。在研磨过程中，会产生较大的热能，使各原料温度升高，将转速控制在530-650转/分钟内，可以使各原料的温度得到有效的控制，避免各原料之间发生熔接，在进入到钢水中后，无法及时的融化分散，同时避免悬浮剂由于温度过高而产生分解而失去作用。球磨机优选为行星式球磨机或搅拌式球磨机。
附图说明
图1为本发明的一种实施例的结构简图。
具体实施方式
实施例1
1#高强度T型钢，其包括呈横截面呈长方形的基体1，在基体1的长度方形的一侧的侧面的中间部向外凸起形成凸起部2，所述凸起部2沿基体1的长度方向延伸，凸起部2具有两个平行的沿基体的长度方向延伸的的侧面21、一垂直于所述侧面的顶面22，所述顶面与两个侧面间各具有一倾斜面23。
上述高强度T型钢采用如下步骤制作：
1、取30微米纯铜粉2g，20微米纯铝粉20g，30微米纯铁粉60g，石墨片2g，20微米碳化硅15g，碳酸钠1g待用。
2、将上述待用的各物料投入行星式球磨机，以球料比为15：1，转速为550转/分钟，研磨8小时，制得粉末包覆颗粒，颗粒粒度在0.03～0.1毫米之间，将粉末包覆颗粒用碾压机碾压成薄片，将薄片的厚度控制在0.1-0.3mm后薄片，薄片的面积为2-3mm2之间，得到1#薄片。
3、取A3钢锭75g并投入到电弧炉内，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将1#薄片加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌5-8分钟后，向模具中浇铸形成特种钢锭。
4、将特种钢锭锻压成1#高强度T型钢。
实施例2
1、取10微米纯铜粉2g，20微米纯铝粉35g，50微米纯铁粉50g，石墨片3g，10微米氧化锆5g，碳酸氢钠5g待用。
2、将上述待用的各物料投入行星式球磨机，以球料比为25：1，转速为650转/分钟，研磨5小时，制得粉末包覆颗粒，颗粒粒度在0.1～0.2毫米之间，将粉末包覆颗粒用碾压机碾压成薄片，将薄片的厚度控制在0.3-0.5mm后薄片，薄片的面积为2-3mm2之间，得到2#薄片。
3、取A3钢锭100g并投入到电弧炉内，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将2#薄片加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌5-8分钟后，向模具中浇铸形成特种钢锭。
4、将特种钢锭锻压成2#高强度T型钢。
实施例3
1、取15微米纯铜粉3g，40微米纯铝粉30g，30微米纯铁粉50g，石墨片2g，15微米氧化锆10g，碳酸氢钠5g待用。
2、将上述待用的各物料投入行星式球磨机，以球料比为20：1，转速为530转/分钟，研磨7小时，制得粉末包覆颗粒，颗粒粒度在0.1～0.2毫米之间，将粉末包覆颗粒用碾压机碾压成薄片，将薄片的厚度控制在0.3-0.5mm后薄片，薄片的面积为2-3mm2之间，得到3#薄片。
3、取A3钢锭100g并投入到电弧炉内，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将3#薄片加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌5-8分钟后，向模具中浇铸形成特种钢锭。
4、将特种钢锭锻压成3#高强度T型钢。

Claims (3)

1.一种高强度T型钢，其特征在于，包括横截面呈长方形的基体，在基体的长度方向的一侧的侧面的中间部向外凸起形成凸起部，所述凸起部沿基体的长度方向延伸，凸起部具有两个平行的沿基体的长度方向延伸的侧面、一垂直于所述侧面的顶面，所述顶面与两个侧面间各具有一倾斜面；
所述高强度T型钢采用如下步骤制造：
(1)、将纯铜粉、纯铝粉、纯铁粉、石墨片、悬浮剂和陶瓷颗粒利用球磨机进行研磨，混合均匀后形成粉末包覆陶瓷颗粒；
(2)、将粉末包覆陶瓷颗粒进行碾压形成厚度为0.1-0.5mm的薄片，薄片的面积为2-3mm2；
(3)、将A3钢锭加入电弧炉，加热成为熔融状，并保持搅拌，然后将步骤(2)所形成的薄片加入到熔融状的钢水中，然后继续搅拌5-8分钟后，向模具中浇铸形成特种钢锭；
(4)、将特种钢锭锻压成高强度T型钢；
粉末包覆陶瓷颗粒中，各组分的质量分数如下：
1.0％-3.0％的纯铜粉，
20％-35％的纯铝粉，
50-70％的纯铁粉，
2-3％的石墨片，
5％-15％的陶瓷颗粒，
1.0％-5.0％的悬浮剂；
所述悬浮剂为碳酸钠或碳酸氢钠；
所述陶瓷颗粒是碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氧化锆、氧化钛或氮化硼中的任意一种，陶瓷颗粒的粒度为10-20微米；
球磨机进行研磨时的参数为：球料质量比15:1-25:1，转速530-650转/分钟，研磨时间5-8小时；
粉末包覆陶瓷颗粒的粒度为0.03-0.20毫米。
2.根据权利要求1所述的高强度T型钢，其特征在于，纯铜粉、纯铝粉、纯铁粉的粒度均为10-50微米。
3.根据权利要求1所述的高强度T型钢，其特征在于，陶瓷颗粒与A3钢锭的质量比为1:5-1:20。
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