钨钴合金沉没辊及其制备方法技术

本申请涉及冶金材料领域，具体公开了一种钨钴合金沉没辊及其制备方法。钨钴合金沉没辊包括下列重量百分比的各组分：45～50％Ni、10～15％Cr、5～10％W、3～5％Al、3～5％Co、10～15％Fe和6～8％短切纤维；所述短切纤维为等质量混合的钼粉和铼粉经熔融烧结、拉丝成型后，剪切制备而成。本申请的钨钴合金沉没辊可用于冶炼钢铁材料时使用，该钨钴合金沉没辊在沉没辊材料中添加钼粉和铼粉制备的短切纤维进行改性，改善了沉没辊材料的抗蠕变性能，同时，短切纤维在沉没辊内部形成有效的负载和填充，使整体抗蠕变性能显著提高；另外，该钨钴合金沉没辊的制备方法整体方案采用离心铸造，进一步提高了沉没辊材料的抗蠕变性能。提高了沉没辊材料的抗蠕变性能。

【技术实现步骤摘要】
钨钴合金沉没辊及其制备方法


[0001]本申请涉及冶金材料领域，更具体地说，它涉及一种钨钴合金沉没辊及其制备方法。

技术介绍

[0002]带钢连续热镀锌生产时,带钢通过浸在高温锌液中的沉没辊而改变方向,即由进锌锅变为出锌锅,镀锌层凝固冷却。随带钢的运动而转动的沉没辊通过两侧的轴套支撑在固定架上,轴套起滑动轴承的作用。沉没辊是带钢热镀锌生产线中的重要消耗部件。它们浸没在锌液中,为被动转向装置,靠带钢与辊表面的摩擦力驱动。
[0003]沉没辊系统在线周期较短的问题一直难以解决。在热镀锌过程中，沉没辊沉浸于高温介质中，轴套相当于滑动轴承。由于轴套衬套间接触应力较大，轴套与衬套在应力、锌渣、锌腐蚀等多种因素作用下产生严重腐蚀磨损，导致热镀锌线需要频繁的更换轴套与衬套。
[0004]现有技术可参考公开号为CN101597731B的中国专利技术专利，其公开了一种沉没辊和稳定辊。沉没辊和稳定辊的基体为铁基材料，工作面层为以重量百分比计包括以下成分的钴基合金：10%~40%的Cr、0.1%~15%的Ni、0.1%~15%的W、0.1%~10%的Mo、0.01%~5.0%的V、0.01%~5.0%的Ti、0.01%~1.5%的C、0.01%~20%的Fe、0.01%~5.0%的Al、0.1%~3.0%的Mn、0.01%~5.0%的Nb、0.1%~3.0%的Si，其余为Co和不可避免的杂质。
[0005]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在通过添加合金元素改良材料耐热性能，导致过多材料的叠加降低了沉没辊用耐高温合金材料均匀性能，导致生产的沉没辊材料易产生蠕变破坏，导致沉没辊的开裂和变形的缺陷。

技术实现思路

[0006]为了改善沉没辊材料的抗蠕变性能，第一方面，本申请提供一种钨钴合金沉没辊，包括下列重量百分比的各组分：45～50％Ni、10～15％Cr、5～10％W、3～5％Al、3～5％Co、10～15％Fe和6～8％短切纤维；所述短切纤维为等质量混合的钼粉和铼粉经熔融烧结、拉丝成型后，剪切制备而成。
[0007]通过采用上述技术方案，由于在沉没辊材料中添加由钼粉和铼粉制备的短切纤维进行改性，一方面，铼钼复合纤维溶入沉没辊的γ基体相，在沉没辊体中具有极低的扩散系数，通过铼钼复合纤维中的铼元素，使沉没辊基体形成短程有序原子团，有效地阻碍位错运动,降低其他元素的扩散速率,延长了γ
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相的定向粗化时间,并提高了合金的组织稳定性,因而,可有效提高合金的高温抗蠕变能力，在此基础上，铼钼复合纤维中的钼元素，使制备的铼钼合金与基体之间的结合性能更加优异，使形成的钼铼合金具有优异强度和塑性，所以改善了沉没辊材料的抗蠕变性能；另一方面，由于本申请方案中采用的铼钼合金制备成短切纤维进行改性，短切纤维的形态在沉没辊内部形成有效的负载和填充，沉没辊基体与短纤维的应变不一致而产生的对
可动位错的总的拖拽力增加，使整体抗蠕变性能显著提高。
[0008]进一步地，所述短切纤维为按质量比1～3:6～10:10，将凝胶液、钼粉和铼粉搅拌混合后，经熔融烧结后，剪切制备而成，所述凝胶液制备步骤为：（1）将冰醋酸、钛酸四丁酯和乙二醇甲醚搅拌混合并超声分散，收集得分散液；（2）取硝酸、聚丙烯腈和乙二醇甲醚搅拌混合并收集得混合液；（3）将分散液滴加至混合液中，待滴加完成后，静置陈化，得凝胶液。
[0009]通过采用上述技术方案，由于本申请在钼粉和铼粉制备短切纤维的基础上，通过制备碳化钛凝胶前驱体包裹钼粉和铼粉，可以有效改善铼粉钼粉之间结合性能，提高铼钼短切纤维自身的结合强度，从而提高沉没辊抗蠕变性能。
[0010]进一步地，所述短切纤维的具体制备步骤为：（1）按质量比1～3:6～10:10，将凝胶液、钼粉和铼粉搅拌混合并研磨处理，收集研磨颗粒；（2）取碾磨颗粒并压制成型，收集压制坯料并置于惰性气体氛围下保温熔融；（3）收集熔融液并拉丝处理，收集拉丝纤维并静置退火处理，静置冷却至室温，剪切处理并收集短切纤维。
[0011]通过采用上述技术方案，由于本申请在短切纤维中引入碳化钛材料，由于碳化钛材料添加至材料内部后，其形点状或者小块状分布结构，能有效提高高温状态下沉没辊的持久寿命。
[0012]进一步地，所述拉丝纤维的直径为0.5～0.8μm。
[0013]通过采用上述技术方案，由于本申请优化拉丝的直径，使其在单位体积内负载的纤维数量最佳，这样的设计能使沉没辊材料在蠕变初期，外加载荷能够在拉丝纤维之间得到很好的传递，加载到拉丝纤维上的应力能够得到迅速的松弛，其次，优化负载的拉丝纤维的数量，使其在蠕变环境下，短纤维最终表现出损伤、断裂，起到了有效的承载与传载作用，降低了蠕变有效应力，从而有效提高了沉没辊材料的抗蠕变性能。
[0014]进一步地，所述惰性气体为氮气。
[0015]通过采用上述技术方案，由于本申请采用氮气为惰性保护气体，是钼粉和铼粉有效相容的同时，对凝胶材料形成有效的炭化处理，使三者有机混合，且氮气材料便宜易得，有效降低了生产成本。
[0016]进一步地，所述静置退火处理温度为800～1000℃。
[0017]通过采用上述技术方案，由于本申请采用退火的方式处理铼钼合金纤维，退火处理能使钼铼合金纤维的延伸率升高，使纤维状组织变得越来越少,与此同时再结晶组织变得越来越多，从而使该纤维材料具有更加优异的塑性性能。
[0018]第二方面，本申请提供一种钨钴合金沉没辊的制备方法，具体制备步骤为：S1、按组分配方，先选取NI、W、Cr、短切纤维置于真空感应炉中并调节真空度，升温加热并保温熔融；S2、保温熔融，再添加Al、Co和Fe，继续保温处理并熔体自转，待保温熔融完成后，收集熔融液并浇注至铸型中，离心铸造处理；S3、将离心铸造的坯料保温退火后，随炉冷却并自然冷却至室温，即可制备得所述钨钴合金沉没辊。
[0019]通过采用上述技术方案，先把NI、W、Cr、短切纤维投加至炉体中，这是由于这些材料熔点较高，先进行加热处理，随后再添加Al、Co和Fe，防止这些材料发生氧化烧毁，同时，本专利技术采用离心铸造，降低复合金属之间的消耗，提高铸件的密度的同时，降低沉没辊的气孔、夹渣，有效提高了沉没辊材料的抗蠕变性能。
[0020]进一步地，步骤S1所述真空度为0.5～0.8Pa。
[0021]通过采用上述技术方案，由于采用真空感应炉进行烧结，有效使材料之间形成相互的渗透作用，有效密实材料孔隙结构，提高沉没辊的致密性能，进一步改进沉没辊的抗蠕变性能。
[0022]进一步地，步骤S2所述铸型预热温度为900～950℃。
[0023]通过采用上述技术方案，由于采用预热处理铸型模具，改善铸造成型后造成的成型困难、粘膜、铸件裂纹等缺陷，同时还能防止由于模具温度变化太大，造成的模具损坏。
[0024]进一步地，步骤S3所述保温退火温度为700～900℃。
[0025]通过采用上述技术方案，由于采用退火处理，降低沉没辊的材料内应力，从而提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钨钴合金沉没辊，其特征在于，包括下列重量百分比的各组分：Ni
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45～50％；Cr
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10～15％；W
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5～10％；Al
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3～5％；Co
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3～5％；Fe
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10～15％；短切纤维
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6～8％；所述短切纤维为等质量混合的钼粉和铼粉经熔融烧结、拉丝成型后，剪切制备而成。2.根据权利要求1所述的钨钴合金沉没辊，其特征在于，所述短切纤维为按质量比1～3:6～10:10，将凝胶液、钼粉和铼粉搅拌混合后，经熔融烧结后，剪切制备而成，所述凝胶液制备步骤为：（1）将冰醋酸、钛酸四丁酯和乙二醇甲醚搅拌混合并超声分散，收集得分散液；（2）取硝酸、聚丙烯腈和乙二醇甲醚搅拌混合并收集得混合液；（3）将分散液滴加至混合液中，待滴加完成后，静置陈化，得凝胶液。3.根据权利要求2所述的钨钴合金沉没辊，其特征在于，所述短切纤维的具体制备步骤为：（1）按质量比1～3:6～10:10，将凝胶液、钼粉和铼粉搅拌混合并研磨处理，收集研磨颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘滢嘉，刘建军，
申请(专利权)人：江苏联捷冶金设备有限公司，
类型：发明
国别省市：