专利名称：一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法，尤其涉及一种含金属钛和铝的轧辊材料及其制备方法。
背景技术：
目前常使用的轧辊材料使用的寿命比较短，更换周期短，尤其涉及到轧制含有氟盐的铝基合金时，轧辊容易出现龟裂、点蚀、甚至发生表皮剥落现象，影响轧机的正常运作以及被轧制成品的表面质量。
钛是一种稀有金属，具有熔点高、硬度高和抗腐蚀性强等特性，广泛应用于航空、 军工和原子能等领域。现有的金属钛工业制备方法主要有以下两种方法(I)还原法在惰性气体的保护下，以四氯化钛为原料，使用金属镁、钠或其混合物作为还原剂进行还原制备金属钛，该方法存在金属钛产物的纯度不够高等缺点。
(2)电解法以K2ZrF6为原料，用K2ZrF6/KCl或K2ZrF6/NaCl电解质熔盐电解法制备金属钛，该方法存在电解能耗高，金属钛得率低，生产成本高等缺点；除K2ZrF6熔盐电解法外，也可在含有ZrCl4的纯氯化物电解质体系中电解制取钛，但该方法存在电解能耗高， 广品质量差等缺点。发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，发明人在原料的选择以及制备方法方面进行了大量的探索，预料不到地发现，以氟钛酸盐为原料与铝反应可得到纯度为91%以上的钛， 制备方法简单，反应条件温和，反应周期短，目标产物的钛铝合金，形成轧辊后，有广泛的应用前景，且副产物冰晶石，用于铝电解工业，具有合适的电导率，提高了氧化铝的溶解度，从而降低了电解温度，降低电能消耗，提高了电解效率，并且降低了综合生产成本。
本发明提供一种用于轧机的轧辊材料，包括钛和铝。
优选的，按重量百分比计，钛91%-99. 99%，余量为铝。
本发明提供了一种轧辊材料的制备方法，包括如下步骤步骤A :将铝和氟钛酸盐置于密闭的反应器中，抽真空后通入惰性气体，升温至780至 1000°C，快速搅拌；步骤B:反应4至6小时后，将上层熔融的液体抽出，下层产物经酸浸或蒸馏去除表面残留，得到钛和铝的合金；步骤C:将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
优选的，所述氟钛酸盐选自氟钛酸钾或氟钛酸钠。
优选的，所述步骤A的反应温度为780至850°C。
优选的，所述步骤A中，所述惰性气体为氩气。
优选的，所述步骤B的反应时间为5h。
本发明所涉及的化学反应式为K2TiF6+Al — Ti · Al+ | KF · A1F3。3
Na2TiF6+Al — Ti · Al+ - NaF · A1F3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明提供用于轧机的轧辊材料轧辊性能优良，所采用的设备和制备方法简单，工艺流程短，并且实现钛的大规模工业生产；制备过程中所生产的氟盐能应用于工业生产上，综合生产成本低。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例I称取I. 2吨铝和8. 5吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至780°C，快速搅拌5h后，反应完全，生成钛和钾冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。待反应器冷却后，在氩气保护下，将下层产物粉碎，加入稀硫酸浸泡去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2. 5吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
该轧辊可轧碾直径为9. 5mm的铝钛硼或者铝钛碳合金(合金中，钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%) 2000吨，防腐能力强。
实施例2称取I. 2吨铝和8. 5吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至850°C，快速搅拌4h后，反应完全，生成钛和钾冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。待反应器冷却后，在氩气保护下，蒸馏去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2. 6吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
该轧辊可轧碾直径为9. 5mm的铝钛硼或者铝钛碳合金(钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%) 2000吨，防腐能力强。
实施例3称取I. 2吨铝和7吨氟钛酸钠于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至780°C，快速搅拌5h后，反应完全，生成钛和钠冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。待反应器冷却后，在氩气保护下，将下层产物粉碎，加入稀硫酸浸泡去除表面残留的钠冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2. 2吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
该轧辊可轧碾直径为9. 5mm的铝钛硼或者铝钛碳合金(钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%) 2000吨，防腐能力强。
实施例4称取I. 2吨铝和7吨氟钛酸钾于反应器中，该反应器为密闭容器，抽真空后通入氩气保护，升温至850°C，快速搅拌4h后，反应完全，生成钛和钠冰晶石，打开反应器盖，用虹吸泵抽出上层熔融的液态钾冰晶石。待反应器冷却后，在氩气保护下，蒸馏去除表面残留的钾冰晶石，经真空干燥后称重，得到钛铝合金2. I吨，再将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
该轧辊可轧碾直径为9. 5mm的铝钛硼或者铝钛碳合金(钛的重量百分数为5%，硼的重量百分数为1%) 2000吨，防腐能力强。
表I :实施例I至4制备的轧辊的性能
权利要求
1.一种用于轧机的轧辊材料，其特征在于，包括钛和铝。
2.如权利要求I所述的轧辊材料，其特征在于，按重量百分比计，钛91%-99.99%，余量为招。
3.—种如权利要求I或2所述的轧辊材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤A :将铝和氟钛酸盐置于密闭的反应器中，抽真空后通入惰性气体，升温至780至1000°C，快速搅拌；步骤B:反应4至6小时后，将上层熔融的液体抽出，下层产物经酸浸或蒸馏去除表面残留，得到钛和铝的合金；步骤C:将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。
4.一种如权利要求3所述的轧辊材料的制备方法，其特征在于，所述氟钛酸盐选自氟钛酸钾或氟钛酸钠。
5.如权利要求3或4所述的轧辊材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A的反应温度为 780 至 850 0C ο
6.如权利要求3或4所述的轧辊材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，所述惰性气体采用氩气。
7.如权利要求3或4所述的轧辊材料的制备方法，其特征在于所述步骤B的反应时间为5小时。
全文摘要
本发明提供一种用于轧机的轧辊材料及其制备方法，包括钛和铝。所述制备方法包括如下步骤步骤A将铝和氟钛酸盐置于密闭的反应器中，抽真空后通入惰性气体，升温至780至1000℃，快速搅拌；步骤B:反应4至6小时后，将上层熔融的液体抽出，下层产物经酸浸或蒸馏去除表面残留，得到钛和铝的合金；步骤C:将得到的合金放入电炉中，加热至熔融状态，再铸造成轧辊。本发明的有益效果是本发明提供用于轧机的轧辊材料轧辊性能优良，所采用的设备和制备方法简单，工艺流程短，并且实现钛的大规模工业生产；制备过程中所生产的氟盐能应用于低温铝电解工业，综合生产成本低。
文档编号C22C14/00GK102936672SQ201210440318
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者陈学敏, 毛新平, 戚文军 申请人:深圳市新星轻合金材料股份有限公司