一种复合轧辊用防氧化保护熔剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及乳辊制造领域，特别涉及一种复合乳辊用防氧化保护熔剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 复合乳辊广泛地应用在各类乳机上，如热乳板带乳机的精乳工作辊、板带乳机的 支承辊、型线钢管乳机的中、精乳工作辊等等。复合乳辊辊身由外层(也就是工作层)和芯部 (包括辊颈部分)组成，两部分一般采用不同材质制作。
[0003] 复合乳辊可以采用离心浇注法进行制造，制造时先向离心机内浇注复合乳辊工作 层钢水，然后浇注填芯铁水。现在乳辊制造厂家为了保证复合乳辊工作层与芯部之间直接 形成良好的冶金结合层，通常在浇注完工作层钢水后，需要撒入防氧化保护熔剂，一般为市 售的〇型玻璃渣，玻璃渣高温熔化后在钢水内表面铺展成一定厚度的玻璃膜，隔绝空气防氧 化。但是，如今的复合乳辊工作层材质中一般会掺入大量的过渡金属元素，例如Cr、V、Mn、W、 Nb等，在离心浇注的过程中这些过渡金属元素极易发生氧化，生成氧化物。而上述的玻璃渣 只能够隔绝空气防氧化，而不能吸收上述的过渡金属元素在离心浇注过程中所生成氧化 物。这样使得所生成的氧化物会夹在复合乳辊工作层与芯部之间，不能形成良好的冶金结 合层，乳钢时复合乳辊工作层容易剥落。
【发明内容】
[0004] 本发明实施例公开了一种复合乳辊用防氧化保护熔剂及其制备方法，用于解决现 有的玻璃渣作为防氧化保护熔剂时复合乳辊工作层与芯部之间不能形成良好的冶金结合 层，乳钢时复合乳辊工作层容易剥落的问题。技术方案如下：
[0005] 首先，本发明提供了一种复合乳辊用防氧化保护熔剂，基于所述防氧化保护熔剂， 其所包含的化学成分按重量百分比计算，包括：
[0006] 20-36 % 的 Si〇2，0-5 % 的 AI2O3，10-25 % 的 CaO，0-5 % 的 MgO，15-35 % 的 Na2〇，及 10-25%的82〇3。
[0007] 在本发明的一种优选实施方式中，CaO与Si〇2重量比为0.5 < CaO/Si〇2 < 0.75。 [0008]在本发明的一种优选实施方式中，防氧化保护恪剂包括:CaO与Si〇2的百分含量和 为45% <CaO+Si〇2<55%。
[0009] 在本发明的一种优选实施方式中，防氧化保护熔剂包括:15-22%的B2〇3。
[0010] 在本发明的一种优选实施方式中，所述防氧化保护熔剂的粒径为6目-40目。
[0011] 本发明还提供了上述的防氧化保护熔剂制备方法，包括：
[0012] 根据所述防氧化保护熔剂包含的化学成分的重量百分比，计算制备该防氧化保护 熔剂所需要的各原料的重量；
[0013] 称取各原料，研磨、混合后得到配合料；
[0014] 将所述配合料加热至熔化，制得玻璃液；
[0015] 将所述玻璃液进行水淬，得到玻璃熔块，烘干后破碎筛分，即得到所述复合乳辊用 防氧化保护熔剂。
[0016] 在本发明的一种优选实施方式中，
[0017] 称取各原料，分另lj研磨至粒径小于40目后混合，得到配合料。
[0018]在本发明的一种优选实施方式中，
[0019] 将所述配合料以10-15°c/分钟的加热速率加热至1280-1350°c，并保温0.5-3小 时，使其澄清均化，制得玻璃液。
[0020] 在本发明的一种优选实施方式中，将所述玻璃液进行水淬，得到玻璃熔块，烘干后 研磨至粒径小于6目-40目，即得到所述复合乳辊用防氧化保护熔剂。
[0021] 通过研究发现，本发明提供的一种复合乳辊用防氧化保护熔剂，提高了CaO的含 量，一方面可以增大防氧化保护熔剂的碱度，有利于过渡金属元素在离心浇注过程中所生 成的氧化物的吸收；另一方面可以降低保护熔剂高温粘度，有利于熔剂迅速铺展，覆盖钢 液，起到隔绝空气的作用。同时，提高了B 2〇3的含量，一方面增加高CaO含量防氧化保护熔剂 的玻璃化能力；另一方面可以增强溶解过渡金属氧化物的能力。因此，在复合乳辊离心浇注 过程中，采用本发明的复合乳辊用防氧化保护熔剂，不仅能够隔绝空气防氧化，还能吸收过 渡金属元素在离心浇注过程中所生成的氧化物。保证复合乳辊工作层与芯部之间能形成良 好的冶金结合层，乳钢时复合乳辊工作层不容易剥落。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1为实施例1及对比例的熔化温度和流动温度测试的结果效果图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明提供的复合乳辊用防氧化保护熔剂，基于所述防氧化保护熔剂的总重量， 其所包含的化学成分按重量百分比计算，包括：
[0025] 20-36% 的Si02,优选为25-32% 的Si02,0-5% 的Al2〇3，l〇-25% 的CaO,优选为 15-22 % 的CaO，0-5 % 的 MgO，15-35 % 的 Na20，及 10-25 % 的 B2〇3 优选为 15-22 % 的 B2〇3。其中，0 · 5 <Ca0/Si02(重量比）<0.75,45% <Ca0+Si02(百分含量）<55%。本发明所提供的复合乳辊 用防氧化保护熔剂，其外观呈玻璃状。
[0026] CaO与Si02总含量大于55%，防氧化保护熔剂熔化温度偏高;CaO与Si02总含量小于 45%，防氧化保护熔剂熔化温度偏低。由于CaO高温具有强烈的助熔作用，而低温增大熔化 温度，所以在配方设计中，若Ca0/Si0 2>0.75，保护熔剂熔点高，低温熔化速度慢，高温粘度 小，在工作层内表面容易流淌，不能很好的覆盖工作层。Ca0/Si0 2<0.5,保护熔剂碱度小， 不能吸收夹杂物;高温粘度偏大，不能很好的覆盖工作层。优选地，上述的防氧化保护熔剂 的粒径为6目-40目，其外观呈玻璃渣状。
[0027]在本发明的一种【具体实施方式】中，基于所述防氧化保护熔剂的总重量，其所包含 的化学成分按重量百分比计算，包括:27-36 %的Si02，2.5-5 %的Al2〇3，17-21 %的CaO，3.5-5% 的MgO，20-26% 的Na20，及 11-18% 的B2O3，其中，0 · 5 < Ca0/Si02(重量比 Η 0 · 75，45 % < Ca0+Si02(百分含量）< 55%。
[0028] 上述的复合乳辊用防氧化保护熔剂可以通过以下方法来制备：
[0029] 根据所述防氧化保护熔剂包含的化学成分的重量百分比，计算制备该防氧化保护 熔剂所需要的各原料的重量；
[0030] 称取各原料，研磨，优选研磨至粒径小于40目，混合后得到配合料；
[0031] 将所述配合料加热至熔化，制得玻璃液;优选地，将所述配合料以10-15Γ/分钟的 加热速率加热至1280-1350°C，并保温0.5小时-3小时，使其澄清均化，制得玻璃液。需要说 明的是，所说的粒径小于40目，应当理解为粒径能够通过40目筛网。
[0032] 将所述玻璃液进行水淬，得到玻璃熔块，烘干后研磨，优选研磨至粒径6目-40目， 即得到所述复合乳辊用防氧化保护熔剂。
[0033] 需要说明的是，上述对防氧化保护熔剂制备方法的描述，如有未尽到之处，可以参 考玻璃制备领域的常规方法，在制备防氧化保护熔剂过程中所需要的设备，也可以采用玻 璃制备领域的常规设备，本发明在此不进行赘述。
[0034] 进一步需要说明的是，复合乳辊用防氧化保护熔剂中所包含的化学成分可以通过 玻璃制备领域常用的原料来引入，本发明在此对各化学成分所对应的原料不进行限定，例 如，可以包括但不限于石英砂、五水硼砂或十水硼砂或无水硼砂、石灰石、纯碱、长石等可以 引入上述氧化物组成的各种矿物原料。
[0035]下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行描述，所描述的实施例仅仅是本 发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在 没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036] 需要说明的是，在下述各实施例中，没有特殊说明，所提及的百分数均为重量百分 数。
[0037] 表1实施例1-6中各复合乳辊用防氧化保护熔剂的化学成分含量
[0040]表1中术语"其它"可以理解为由原料所引入的其它杂质类成分，这类成分的具体 化学组成本发明无需进行限定，一般情况下，也不会影响本发明技术方案的实现。
[0041 ] 实施例1
[0042]根据表1中实施例1中的化学成分含量，制备100kg复合乳辊用防氧化保护熔剂。
[0043] 经计算，各原料的配比如下表2所示。
[0044] 表2实施例1中所需各原料配比
[0046]称取表2中所示的各原料，分别研磨并过40目筛，然后混合得到配合料;将所述配 合料以12°C/分钟加热速率加热至1350°C，并保温1小时，使其澄清均化，制得玻璃液。将所 述玻璃液进行水淬，得到玻璃熔块，烘干后研磨至粒径40目，即得到所述复合乳辊用防氧化 保护熔剂。
[0047] 实施例2
[0048]根据表1中实施例2中的化学成分含量，制备100kg复合乳辊用防氧化保护熔剂。
[0049] 经计算，各原料的配比如下表3所示。
[0050] 表3实施例2中所需各原料配比
[0052] 实施例3
[0053]根据表1中实施例3中的化学成分含量，制备100kg复合乳辊用防氧化保护熔剂。 [0054]经计算，各原料的配比如下表4所示。
[0055]表4实施例3中所需各原料配比
[0057] 实施例4
[0058]根据表1中实施例4中的化学成分含量，制备100kg复合乳辊用防氧化保护熔剂。
[0059] 经计算，各原料的配比如下表5所示。
[0060] 表5实施例4中所需各原料配比
[0062] 实施例5
[0063] 根据表1中实施例5中的化学成分含量，制备100kg复合乳辊用防氧化保护熔剂。
[0064] 经计算，各原料的配比如下表6所示。
[0065]表6实施例5中所需各原料配比
[0068] 实施例6
[0069] 根据表1中实施例6中的化学成分含量，制备100kg复合乳辊用防氧化保护熔剂。
[0070] 经计算，各原料的配比如下表7所示。
[0071] 表7实施例6中所需各原料配比
[0073]测试与结果
[0074] 1、熔化温度和流动温度测定
[0075] 对实施例1-6制备的防氧化保护熔剂及市售的0型玻璃渣防氧化保护熔剂进行测 定;结果如表8所不;其中，
[0076] 测试方法:将保护熔剂研磨成细粉，在制样器中制成直径和高度分别为3mm的圆柱 形试样。置于管式炉中加热，随着温度升高，当圆柱高度下降到原来高度的1/2时，定义为半 球点温度或熔化温度;当圆柱高度下降到原来高度的1 /5时，定义为流动温度。
[0077] 熔化温度高，保护熔剂不能迅速熔化，容易引起夹渣。流动温度偏高，保护熔剂不 能在钢液表面铺展，覆盖性能差。以市售的〇型玻璃渣（化学成分含量:46 %的Si02，4 %的 Al2〇3，4 %的CaO，33 %的Na20，及9 %的B2〇3，其它，余量。）为对比例，实施例中本发明的防氧 化保护熔剂熔化温度与0型玻璃渣接近，流动温度明显低于0型玻璃渣。特别适合中大型高 速钢乳辊的离心铸造。中大型高速钢乳辊离心浇注过程中，保护熔剂需要流动覆盖的面积 大，0型玻璃流动温度高，流动性能差，不容易完全覆盖。本发明的防氧化保护熔剂流动温度 低，流动性好，可以覆盖钢液，形成玻璃膜，起到隔绝空气的作用。图1为本发明实施例1及对 比例的测试结果效果图；其中1为本发明实施例1，2为对比例；如图1所示，在900°C，本发明 产品摊平面积较对比例摊平面积大，说明本发明产品的流动性好。
[0078]另外，本发明提供的保护熔剂，与现有的0型玻璃渣相比，增加了CaO及B2〇3的含量， 提高CaO的含量可以增大防氧化保护熔剂的碱度，有利于过渡金属元素在离心浇注过程中 所生成的氧化物的吸收，同时提高B2〇3的含量，可以增加高CaO含量时防氧化保护熔剂的玻 璃化能力。
[0079] 表8熔化温度和流动温度测定结果
[0080]
[0081 ] 2、使用本发明的熔剂制造的复合乳辊，按照《GB/T 1503-2008铸钢乳辊》，《GB/T 1504-2008铸铁乳辊》等要求对复合乳辊结合层进行超声波探伤，结合层部位未见有单个或 密集当量缺陷，符合国家标准规定。
[0082]以上对本发明所提供的一种复合乳辊用防氧化保护熔剂及其制备方法进行了详 细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的 说明只是用于帮助理解本发明的方法及其中心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和 修饰也落入本发明权利要求的保护。
【主权项】
1. 一种复合乳辊用防氧化保护熔剂，其特征在于，基于所述防氧化保护熔剂，其所包含 的化学成分按重量百分比计算，包括： 20-36 % 的 Si〇2，0-5 % 的 Ah〇3，10-25 % 的 CaO，0-5 % 的 MgO，15-35 % 的 Na20，及 10-25 % 的B2O3。2. 如权利要求1所述的防氧化保护熔剂，其特征在于，CaO与Si02重量比为0.5<Ca0/ Si〇2<0.75。3. 如权利要求1所述的防氧化保护熔剂，其特征在于，CaO与Si02的百分含量和为45 % < CaO+Si〇2<55%。4. 如权利要求1-3中任意一项所述的防氧化保护熔剂，其特征在于，包括：15-22%的 B2〇3〇5. 如权利要求1所述的防氧化保护熔剂，其特征在于，所述防氧化保护熔剂的粒径为6 目-40目。6. 如权利要求1-5所述的防氧化保护熔剂制备方法，其特征在于，包括： 根据所述防氧化保护熔剂包含的化学成分的重量百分比，计算制备该防氧化保护熔剂 所需要的各原料的重量； 称取各原料，研磨、混合后得到配合料； 将所述配合料加热至熔化，制得玻璃液； 将所述玻璃液进行水淬，得到玻璃熔块，烘干后破碎筛分，即得到所述复合乳辊用防氧 化保护熔剂。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于， 称取各原料，分别研磨至粒径小于40目后混合，得到配合料。8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于， 将所述配合料以10-15°C/分钟的加热速率加热至1280-1350°C，并保温0.5-3小时，使 其澄清均化，制得玻璃液。9. 如权利要求6所述的方法，其特征在于， 将所述玻璃液进行水淬，得到玻璃熔块，烘干后破碎至粒径为6目-40目，即得到所述复 合乳辊用防氧化保护熔剂。
【专利摘要】本发明实施例公开了一种复合轧辊用防氧化保护熔剂，包括：20?36％的SiO2，0?5％的Al2O3，10?25％的CaO，0?5％的MgO,15?35％的Na2O，及10?25％的B2O3。通过研究发现，本发明提供的一种复合轧辊用防氧化保护熔剂，提高CaO的含量可以增大防氧化保护熔剂的碱度，有利于过渡金属元素在离心浇注过程中所生成的氧化物的吸收，同时提高B2O3的含量，增加高CaO含量时防氧化保护熔剂的玻璃化能力。因此，在复合轧辊离心浇注过程中，能够隔绝空气防氧化，还能吸收过渡金属元素在离心浇注过程中所生成的氧化物。保证复合轧辊工作层与芯部之间能形成良好的冶金结合层，轧钢时复合轧辊工作层不容易剥落。
【IPC分类】B22D27/00, B22D19/16, B22D13/00
【公开号】CN105710347
【申请号】CN201610291381
【发明人】于晓杰, 王娜娜, 吴超, 杨冬晴, 杨晓晶
【申请人】北京晶晶星科技有限公司