CN111484320A - 无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无冷却轧钢加热炉刚玉‑氮化钛滑轨材料及其制备方法。本发明以刚玉为基体原料，刚玉在复合材料中体积分数为70‑80％；结合剂是非化学计量比氮化钛(TiNX，0.3≤X≤0.5)，结合剂在复合材料中体积分数为20‑30％。本发明将非化学计量比化合物TiNx引入到刚玉基体中作结合剂，在较低的烧结温度下制备出微观组织细化以及强度、耐磨性、抗热震性和抗渣蚀性等都得到改善的复合材料。从而解决了棕刚玉‑碳化硅滑轨砖在使用过程中，SiC与铁形成不良产物而影响其使用寿命等关键问题。本发明与钢坯直接接触使用寿命长、成本低、长期高温工作性能稳定，是一种新型的适用于轧钢加热炉中的无冷却滑轨材料。

Description

无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，特别是涉及一种无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料及其制备方法。
背景技术
滑轨作为轧钢加热炉的重要部件之一，是钢坯的支撑部件，与钢坯接触，直接影响钢坯的热均匀性，关系到金属轧制的产量、质量以及能源的消耗等。同时，长期在高温且受磨损的工作环境下，对其高温性能的稳定和使用寿命也是一个考验。与传统的水冷、汽冷滑轨技术相比，无冷却滑轨技术在轧钢加热炉中的应用，可以提高钢坯质量，简化工艺过程，减少冷却过程造成的能量损失。
无冷却滑轨多为陶瓷材料。国外一般采用电熔刚玉砖或电熔莫来石砖，在低温段则采用耐热铸钢金属滑轨，但价格很高，而且高温下容易氧化起皮，不耐磨。
国内多以最经济的刚玉为基体材料制备陶瓷滑轨。文献(蔡乔方主编.加热炉(第三版)[M].北京:冶金工业出版社,2012:174-180.)中的棕刚玉-碳化硅滑轨砖，是以85％的棕刚玉加入15％碳化硅，再加5％磷酸铝作高温结合剂制备而成。但是，这种滑轨砖存在磨损量较大和渣侵蚀明显的问题，尤其是高温段。
棕刚玉-碳化硅滑轨砖之所以使用寿命短，一个很重要的原因是高温下SiC与铁元素反应能力较强，自身的抗氧化能力弱。SiC在高温作用下易受到铁的侵蚀，与铁产生化学反应，4Fe+SiCFeSi+Fe3C(勃兰特,格里安达斯,米库斯.陶瓷切削工具在加工黑色及有色合金时的磨损机理[J].欧洲陶瓷学会期刊，1990，6(5):273-290.)。而SiC在高温氧化气氛中会发生氧化作用，SiC+2O2SiO2+CO2(顾立德.特种耐火材料(第3版)[M].北京:冶金工业出版社,2006:195-203.)，再与钢坯表面的氧化铁皮反应，形成FeO-SiO2-Al2O3低共熔物。这就使得棕刚玉-碳化硅滑轨砖在高温环境下与钢坯接触时，接触面处的SiC与铁、氧相互作用，组织逐渐遭到破坏，加之不断摩擦，更加剧了这种破坏，最终使得棕刚玉-碳化硅滑轨砖的使用寿命大大缩短。
文献《新一代无水冷滑轨技术在轧钢加热炉中的应用》(冶金能源；钱惠国,陈晓艺,徐林生等；2012，31(2):22-25.)对原有棕刚玉滑轨砖骨料配方进行改进，添加一定数量的稀土元素，再经压机高压形成后，在1800℃高温焙烧而成。但是，这种刚玉滑轨砖在正常情况下，使用寿命也仅为10个月左右，且稀土元素的引入，必然对材料的高温性能产生不利影响。
中国专利(CN104341142A)公开一种由棕刚玉、白刚玉、氧化铝超微粉、氧化铬、氧化锆等为原料制备的用于冶金行业炼钢、轧钢和加热炉推钢滑轨的耐磨材料，耐磨性好、成本低廉，但其中添加了磷酸，会影响材料的高温性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料及其制备方法，该发明与钢坯直接接触使用寿命长、成本低、长期高温工作性能稳定，是一种新型的适用于轧钢加热炉中的无冷却滑轨材料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料，以白刚玉/棕刚玉为基体原料，白刚玉/棕刚玉在滑轨材料中体积分数为70-80％；结合剂是非化学计量比氮化钛(TiNX，0.3≤X≤0.5)，结合剂在滑轨材料中体积分数为20-30％。所述刚玉-氮化钛滑轨材料常温耐压强度＞110MPa，常温磨损量＜5cm3，荷重软化温度＞1800℃，渣蚀厚度＜0.04mm，抗热震次数≥13次。
一种无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1
选择粒度为约3μm的电熔白刚玉/棕刚玉，电熔白刚玉/棕刚玉在所述滑轨材料中体积分数为70-80％，非化学计量比氮化钛(TiNX，0.3≤X≤0.5)在复合材料中体积分数为20-30％。
步骤2
将步骤1中按比例将上述两种粉料称量，装入行星式球磨机罐中，操作过程要在充满氩气的手套箱内完成；球磨罐和研磨介质均为WC材质，球料比为20:1，磨球的质量为800g，球径3-9mm，大中小球的比例为3:1:1；球磨机的转速为300rpm；球磨时间为2h。
步骤3
将步骤2获得的混合粉料装入模具中，在液压机上压制成型，压力为5MPa。
步骤4
将步骤3获得的组装块置于等离子放电烧结机的烧结室中的Z轴压头之间，在真空(真空度为6-9×10-3Pa)条件下，以压力40MPa、升温速度100℃/min、温度1400-1550℃，在此温度压力下保持10-20min进行烧结。
步骤5
完成后卸除压力并自然冷却至＜60℃，取出组装块，清除杂物，获得刚玉-氮化钛滑轨材料。
本发明的有益效果是：该发明刚玉基体中引入非化学计量比TiNx，降低烧结温度，优化性能。TiNx中存在大量的N空位，在空位效应的作用下，加快粒子迁移扩散，有效降低烧结温度。TiN本身具有高硬高强、耐磨耐腐蚀、抗氧化等优良性能，尤其是在高温下具有较高的抵抗与钢反应能力，加之TiNx弥散分布于刚玉颗粒间，可改善显微结构，滑轨材料的性能得到显著提高。
具体实施方式
实施例1
①选择粒度约为3μm的电熔白刚玉，结合剂为非化学计量比氮化钛(TiN0.3)；其中，白刚玉体积比75％，结合剂体积比为25％。
②按步骤①中比例将两种粉料称量，装入行星式球磨机罐中，此操作过程要在充满氩气的手套箱内完成。球磨罐和研磨介质均为WC材质；球料比为20:1，磨球的质量为800g，球径3～9mm，大中小球的比例为3:1:1；球磨机的转速为300rpm；球磨时间为2h。
③将步骤②获得的粉料装入磨具中，在液压机上简单预压，压力约为5MPa。
④将步骤③获得的组装块置于等离子放电烧结机的烧结室中的Z轴压头之间，在真空条件(真空度为6～9×10-3Pa)以压力40MPa、升温速度100℃/min升至温度1400℃，在此温度压力下保持20min。
⑤完成后卸除压力并自然冷却至60℃以下，取出组装块，清除杂物，获得刚玉-氮化钛复合材料。所得刚玉-氮化钛复合材料常温耐压强度为128MPa，常温磨损量为4.35cm3，荷重软化温度为1880℃，渣蚀厚度为0.017mm，抗热震次数为16次。
实施例2
①选择粒度约为3μm的电熔白刚玉，结合剂为非化学计量比氮化钛(TiN0.4)；其中，白刚玉体积比80％，结合剂体积比为20％。
②按步骤①中比例将两种粉料称量，装入行星式球磨机罐中，此操作过程要在充满氩气的手套箱内完成。球磨罐和研磨介质均为WC材质；球料比为20:1，磨球的质量为800g，球径3～9mm，大中小球的比例为3:1:1；球磨机的转速为300rpm；球磨时间为2h。
③将步骤②获得的粉料装入石墨磨具中，在液压机上简单预压，压力约为5MPa。
④将步骤③获得的组装块置于等离子放电烧结机的烧结室中的Z轴压头之间，在真空条件(真空度为6～9×10-3Pa)以压力40MPa、升温速度100℃/min升至温度1450℃，在此温度压力下保持15min。
⑤完成后卸除压力并自然冷却至60℃以下，取出组装块，清除杂物，获得刚玉-氮化钛复合材料。所得刚玉-氮化钛复合材料常温耐压强度为120MPa，常温磨损量为4.68cm3，荷重软化温度为1850℃，渣蚀厚度为0.029mm，抗热震次数为14次。
实施例3
①选择粒度约为3μm的白刚玉，结合剂为非化学计量比氮化钛(TiN0.5)；其中，白刚玉体积比80％，结合剂体积比为20％。
②按步骤①中比例将两种粉料称量，装入行星式球磨机罐中，此操作过程要在充满氩气的手套箱内完成。球磨罐和研磨介质均为WC材质；球料比为20:1，磨球的质量为800g，球径3～9mm，大中小球的比例为3:1:1；球磨机的转速为300rpm；球磨时间为2h。
③将步骤②获得的粉料装入石墨磨具中，在液压机上简单预压，压力约为5MPa。
④将步骤③获得的组装块置于等离子放电烧结机的烧结室中的Z轴压头之间，在真空条件(真空度为6～9×10-3Pa)以压力40MPa、升温速度100℃/min升至温度1550℃，在此温度压力下保持20min。
⑤完成后卸除压力并自然冷却至60℃以下，取出组装块，清除杂物，获得刚玉-氮化钛复合材料。所得刚玉-氮化钛复合材料常温耐压强度为120MPa，常温磨损量为4.89cm3，荷重软化温度为1850℃，渣蚀厚度为0.030mm，抗热震次数为13次。
实施例4
①选择粒度约为3μm的棕刚玉，结合剂为非化学计量比氮化钛(TiN0.3)；其中，白刚玉体积比70％，结合剂体积比为30％。
②按步骤①中比例将两种粉料称量，装入行星式球磨机罐中，此操作过程要在充满氩气的手套箱内完成。球磨罐和研磨介质均为WC材质；球料比为20:1，磨球的质量为800g，球径3～9mm，大中小球的比例为3:1:1；球磨机的转速为300rpm；球磨时间为2h。
③将步骤②获得的粉料装入石墨磨具中，在液压机上简单预压，压力约为5MPa。
④将步骤③获得的组装块置于等离子放电烧结机的烧结室中的Z轴压头之间，在真空条件(真空度为6～9×10-3Pa)以压力40MPa、升温速度100℃/min升至温度1400℃，在此温度压力下保持10min。
⑤完成后卸除压力并自然冷却至60℃以下，取出组装块，清除杂物，获得刚玉-氮化钛复合材料。所得刚玉-氮化钛复合材料常温耐压强度为119MPa，常温磨损量为4.36cm3，荷重软化温度为1850℃，渣蚀厚度为0.018mm，抗热震次数为18次。
实施例5
①选择粒度约为3μm的棕刚玉，结合剂为非化学计量比氮化钛(TiN0.4)；其中，白刚玉体积比70％，结合剂体积比为30％。
②按步骤①中比例将两种粉料称量，装入行星式球磨机罐中，此操作过程要在充满氩气的手套箱内完成。球磨罐和研磨介质均为WC材质；球料比为20:1，磨球的质量为800g，球径3～9mm，大中小球的比例为3:1:1；球磨机的转速为300rpm；球磨时间为2h。
③将步骤②获得的粉料装入石墨磨具中，在液压机上简单预压，压力约为5MPa。
④将步骤③获得的组装块置于等离子放电烧结机的烧结室中的Z轴压头之间，在真空条件(真空度为6～9×10-3Pa)以压力40MPa、升温速度100℃/min升至温度1450℃，在此温度压力下保持15min。
⑤完成后卸除压力并自然冷却至60℃以下，取出组装块，清除杂物，获得刚玉-氮化钛复合材料。所得刚玉-氮化钛复合材料常温耐压强度为114MPa，常温磨损量为4.43cm3，荷重软化温度为1820℃，渣蚀厚度为0.018mm，抗热震次数为16次。
实施例6
①选择粒度约为3μm的棕刚玉，结合剂为非化学计量比氮化钛(TiN0.5)；其中，白刚玉体积比75％，结合剂体积比为25％。
②按步骤①中比例将两种粉料称量，装入行星式球磨机罐中，此操作过程要在充满氩气的手套箱内完成。球磨罐和研磨介质均为WC材质；球料比为20:1，磨球的质量为800g，球径3～9mm，大中小球的比例为3:1:1；球磨机的转速为300rpm；球磨时间为2h。
③将步骤②获得的粉料装入石墨磨具中，在液压机上简单预压，压力约为5MPa。
④将步骤③获得的组装块置于等离子放电烧结机的烧结室中的Z轴压头之间，在真空条件(真空度为6～9×10-3Pa)以压力40MPa、升温速度100℃/min升至温度1500℃，在此温度压力下保持20min。
⑤完成后卸除压力并自然冷却至60℃以下，取出组装块，清除杂物，获得刚玉-氮化钛复合材料。所得刚玉-氮化钛复合材料常温耐压强度为111MPa，常温磨损量为4.67cm3，荷重软化温度为1830℃，渣蚀厚度为0.024mm，抗热震次数为15次。

Claims (2)

1.一种无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料，其特征是：所述滑轨材料以白刚玉/棕刚玉为基体原料，白刚玉/棕刚玉在滑轨材料中体积分数为70-80％；结合剂是非化学计量比氮化钛(TiNX，0.3≤X≤0.5)，结合剂在滑轨材料中体积分数为20-30％；所述刚玉-氮化钛滑轨材料常温耐压强度＞110MPa，常温磨损量＜5cm3，荷重软化温度＞1800℃，渣蚀厚度＜0.04mm，抗热震次数≥13次。
2.一种根据权利要求1所述的无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料的制备方法，其特征是：所述制备方法包括如下步骤：
步骤1
选择粒度为约3μm的电熔白刚玉/棕刚玉，所述电熔白刚玉/棕刚玉在所述复合材料中体积分数为70-80％，非化学计量比氮化钛(TiNX，0.3≤X≤0.5)在所述复合材料中体积分数为20-30％；
步骤2
将步骤1中按比例将上述两种粉料称量，装入行星式球磨机罐中，操作过程要在充满氩气的手套箱内完成；球磨罐和研磨介质均为WC材质，球料比为20:1，磨球的质量为800g，球径3-9mm，大中小球的比例为3:1:1；球磨机的转速为300rpm；球磨时间为2h。
步骤3
将步骤2获得的混合粉料装入模具中，在液压机上压制成型，压力为5MPa；
步骤4
将步骤3获得的组装块置于等离子放电烧结机的烧结室中的Z轴压头之间，在真空度为6-9×10-3Pa条件下，以压力40MPa、升温速度100℃/min、温度1400-1550℃，在此温度压力下保持10-20min进行烧结；
步骤5
完成后卸除压力并自然冷却至＜60℃，取出组装块，清除杂物，获得无冷却轧钢加热炉刚玉-氮化钛滑轨材料。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1417159A (zh) * 2001-11-05 2003-05-14 武汉科技大学 一种镁铝尖晶石\氮化钛复合材料的制造方法
CN101058514A (zh) * 2007-04-12 2007-10-24 武汉科技大学 一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法
CN107434406A (zh) * 2017-09-11 2017-12-05 河北建材职业技术学院 纳米晶α‑Al2O3和氮化钛复合材料的制备方法
CN110922173A (zh) * 2019-12-20 2020-03-27 马鞍山利尔开元新材料有限公司 一种添加氮化钛复合粉体转炉挡渣滑板砖及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1417159A (zh) * 2001-11-05 2003-05-14 武汉科技大学 一种镁铝尖晶石\氮化钛复合材料的制造方法
CN101058514A (zh) * 2007-04-12 2007-10-24 武汉科技大学 一种碳氮化钛滑板耐火材料及其制备方法
CN107434406A (zh) * 2017-09-11 2017-12-05 河北建材职业技术学院 纳米晶α‑Al2O3和氮化钛复合材料的制备方法
CN110922173A (zh) * 2019-12-20 2020-03-27 马鞍山利尔开元新材料有限公司 一种添加氮化钛复合粉体转炉挡渣滑板砖及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
乔丽娜: ""TiN0.3与难熔化合物界面扩散行为及强韧化的研究"", 《中国博士学位论文全文数据库》 *

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