[發(fā)明專利]提高硅鋼石墨輥套抗高溫氧化性的表面處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310082485.9
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104045376A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜華;劉永豐;王峰;傅思榮
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C04B41/50
• 分類號: C04B41/50
• 代理公司: 上海集信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31254
• 代理人: 周成;肖祎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面處理方法，更具體地說，涉及一種提高硅鋼石墨輥套抗高溫氧化性的表面處理方法。

背景技術(shù)

石墨材料具有很好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性及良好的化學(xué)穩(wěn)定性和自潤滑性，應(yīng)用范圍廣，但缺點是高溫時易氧化。石墨氧化從450℃開始，750℃后氧化急劇增加，且隨溫度升高二加劇。氧化損失嚴(yán)重時，使用性能急劇下降。以石墨為材質(zhì)的輥套是冷軋硅鋼片連續(xù)退火爐爐輥上的關(guān)鍵部件，要求在1200℃一定濕氣下長期穩(wěn)定運行，因而對石墨材料的抗氧化性能提出了更高的要求。

熱處理爐是硅鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，石墨輥套是熱處理爐中的關(guān)鍵部件。石墨輥套被安裝于熱處理爐內(nèi)，沿爐內(nèi)帶鋼移動的方向分布、與帶鋼移動的方向垂直，被機(jī)械傳動輥芯帶動旋轉(zhuǎn)，鋼帶在其上表面移動通過，與硅鋼一起被熱處理爐加熱至1000℃以上。受工藝要求和環(huán)境影響，熱處理爐內(nèi)存在氧、水份等氧化介質(zhì)，這些介質(zhì)在高溫下對石墨輥套產(chǎn)生嚴(yán)重的氧化作用，導(dǎo)致其受氧化而結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度下降，影響硅鋼的產(chǎn)品質(zhì)量、輥套自身的壽命和設(shè)備運行效率。

國內(nèi)外已有諸多關(guān)于石墨材料抗氧化性能的研究，提高其抗氧化性能的方法主要有3種：涂層法、自愈合法、浸漬法。據(jù)可查詢的資料和了解到的供應(yīng)商信息，對于目前我國生產(chǎn)的硅鋼熱處理爐用石墨輥套，抗氧化技術(shù)主要是有兩類：

一類是采用氧化物溶液浸漬方法。將Al₂O₃、SiO₂、TiO₂等氧化物或SiC等非氧化物制成超細(xì)粉或微粉，按一定配比例穩(wěn)定分散在溶液中制成膠體溶液。然后用真空加壓浸漬方法將氧化物溶液浸入石墨輥套基體。經(jīng)中高溫?zé)崽幚砗螅谑w表面和氣孔內(nèi)形成陶瓷保護(hù)薄膜。以此將使用環(huán)境（加熱爐）中含O₂、H₂O等氧化成分的氣體與石墨輥套的基體石墨材料隔開，從而達(dá)到提高石墨輥套在高溫環(huán)境中抵抗氧化、耐磨能力的目的。

另一種是采用磷酸鹽溶液浸漬方法。選用一些磷酸鹽溶液，如磷酸二氫鋁、磷酸二氫鎂（鈉）等作為浸漬劑，用真空加壓浸漬方法將氧化物溶液浸入石墨輥套基體。經(jīng)中高溫?zé)崽幚砗螅蛊湓诟邷叵罗D(zhuǎn)化為一系到的偏磷酸鹽、焦磷酸鹽等物質(zhì)。

根據(jù)玻璃形成理論，這些磷酸鹽中的[PO₄]為磷氧四面體結(jié)構(gòu)，是形成磷氧玻璃的基本結(jié)構(gòu)單元，呈層狀結(jié)構(gòu)，層之間是由范德華力維系在一起。以磷酸鈉鹽為例，當(dāng)P₂O₅熔體中加入Na₂O時，磷氧玻璃結(jié)構(gòu)將從層狀轉(zhuǎn)變?yōu)殒湢睿溨g是由Na—O離子鍵結(jié)合在一起，使結(jié)構(gòu)更趨于強(qiáng)固，熱穩(wěn)定性及其化學(xué)穩(wěn)定性得到提高，因而比單純的磷酸浸漬具有更好的抗氧化效果。

因此，采用磷酸鹽浸漬，在堵塞石墨輥套基體氣孔的同時，在基體的氣孔內(nèi)壁形成一層粘性保護(hù)膜，將使用環(huán)境（加熱爐）中含O₂、H₂O等氧化成分的氣體與基體石墨材料隔開，從而達(dá)到提高石墨輥套在高溫環(huán)境中抵抗氧化、耐磨能力的目的。

從實際使用效果看，這些方法在一定程度上提高了石墨輥套的抗氧化能力。但是，由于這些浸漬溶液及其與石墨材料結(jié)合方式的固有特點，采用這種方法制作的石墨輥套長期抵抗氧化的溫度在900℃以下，應(yīng)用實踐和實驗室抗氧化試驗結(jié)果進(jìn)一步表明，這種方式制作的石墨輥套已經(jīng)難有進(jìn)一步提高抗氧化溫度的空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提供一種提高硅鋼石墨輥套抗高溫氧化性的表面處理方法，來使石墨輥套具備更強(qiáng)的抗氧化能力。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種提高硅鋼石墨輥套抗高溫氧化性的表面處理方法，包括以下步驟：步驟1，輥套基體表面處理；步驟2，浸漬處理；步驟3，中溫固化處理；步驟4，無氧化高溫裂解陶瓷化。其中，輥套基體為石墨基體；輥套基體表面處理使抗氧化涂覆層與輥套基體更好地結(jié)合；浸漬處理的浸漬溶液為液態(tài)聚碳硅烷；中溫固化處理的固化溫度為150～200℃；無氧化裂解陶瓷化溫度為1000～1200℃。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，在步驟4之后，還包括以下后續(xù)步驟：步驟5，無氧化冷卻；步驟6，輥套表面拋光；步驟7，輥套成品包裝。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，步驟1包括：步驟1.1，輥套基體表面毛化處理；步驟1.2，輥套基體表面清潔處理。其中，輥套基體表面毛化處理使輥套基體表面形成更大的結(jié)合表面積，盡可能多地打開基體表面氣孔；輥套基體表面清潔處理采用超聲波清洗。