一种高速线材轧机用导卫辊及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于硬质合金生产领域，尤其涉及一种高速线材乳机用导卫辊及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的高速发展，钢铁行业得到了很快的发展，作为高速线材乳机在乳制过 程中所使用的导卫辊，在工作过程中，导卫辊直接与乳件接触，其工作环境及其恶劣，要承 受高温、冲击、摩擦、腐蚀等物理与化学作用，因此导卫辊必须满足：（1)具有足够的高强度 和钢度，由于钢材通过导卫辑时的线速度高达50m/s以上，所以其冲击动能很大，若零件的 强度不高，就极易在冲击作用下产生断裂，影响钢材乳制；（2)具有较高的硬度和红硬性；
[3] 具有良好的耐磨性和耐腐蚀能力。
[0003] 导卫辊的制造材料从碳钢逐渐发展为各类合金钢、高速钢、甚至于硬质合金，其使 用效果及耐用度等方面虽然有所提高，但其硬度、耐高温性、耐腐蚀性及其高温稳定性、耐 氧化性、抗阻尼性等方面都存在一定的局限性。为此，寻找资源丰富、价格低廉，且能够满足 其使用要求的合理材料，受到越来越多相关研究人员的关注。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种高速线材乳机用导卫辊及其制备 方法。
[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高速线材乳机用导卫辊，其成分 按重量百分比计为：
[0006]
[0007] 优选地，一种高速线材乳机用导卫辊，其成分按重量百分比计为：
[0008]
〇
[0009] 其中，所述的 Si3N4的指标为：粒度< 0? 5 y m，含有 Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8% 和游离Si < 0? 5%。
[0010] 上述所述导卫辊的制备方法，步骤如下：
[0011] (1)将 85. 0-92. 0 % Si3N4、2. 0-5. 0 % AL2〇3、l. 5-2. 5 % Y203、0. 2-0. 8 % La203、 0. 2-0.5 % Zr02、0.2-0.3 % Ce02、1.0-2.0 % Mo、0.5-1.0 % Mg0、1.0-2.0 % Fe203和 1. 0-1. 5% Si(yt确称重，装入300L球磨机中，球料比为4:1，加入50-60L去离子水和15kg 成型剂，球磨32h后，过320目筛，用BP-300A型闭式循环喷雾干燥塔，蒸干制粒后备用；
[0012] ⑵称取步骤⑴的备用料装入模具中，在压力250MPa/cm2的压力下压制成型；
[0013] (3)将压制好的毛坯放入氢气脱胶炉中，400°C保温2h，脱除成型剂；
[0014] (4)将步骤（3)的毛坯放入真空加压烧结炉内，3h升至900°C保温30min，4h升至 1350°C保温30min，6h升至1550-1650°C并通入氮气加压至5MPa，保温保压90-120min，完 成加压烧结；
[0015] (5)真空加压烧结炉降温至100°C以下，将工件取出，加工、磨削加工得成品。
[0016] 其中，所述的成型剂为5wt%的聚乙烯醇。
[0017] 本发明的有益效果是：
[0018] 1、氮化硅是一种超硬材质，本身具有自润性且耐磨损，在高温下强度和硬度下降 小，具备耐氧化、耐腐蚀及抗热震性、摩擦系数低、低阻尼等优良的综合性能。氮化硅是一种 强共价键化合物，自扩系数小，致密化所需的体制扩散和晶界扩散速度很小，因而难以烧结 致密。本发明通过加入适量的烧结助剂，使其在高温下与Si 3N4发生固溶，形成固溶液相，以 求达到致密烧结。
[0019] 2、本发明添加稀土氧化物和AL203能显著改善Si 3N4的烧结活性，利用液相烧结原 理使其达到致密，极大提高Si3N 4的高温力学性能，因而能满足导卫辊所需的各项性能。
[0020] 3、本发明采用资源丰富的硅作为主要材料，通过氮化生成的氮化硅（Si3N 4)作为 硬质相，同时加入AL203、Y20 3、La203、Zr02、Mo、Mgo、Si02等烧结助剂，使其在高温下与Si 3N4 形成固溶液相，促使达到烧结致密，提高了材料的各项性能，制备出高强度、高硬度、高耐磨 性、高抗氧化性、高抗磨损性、高耐腐蚀性及抗热震性和低摩擦系数、低密度、低阻尼的优良 导卫辊，取代传统的合金钢、高速钢及WC-Co类产品，节约了成本，提高了乳制效率，保证了 乳制质量。
[0021] 表1为本发明制得的导卫辊与其他材质的导卫辊的性能对照表。
[0022] 表 1
[0023]
【具体实施方式】
[0025] 以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0026] 实施例1
[0027] -种高速线材乳机用导卫辊，其成分按重量百分比计为：
[0028] SI；tN4 88:, 5% AL20, 4.侧 Y:,0、 2.&% U2(h 0. 5% Zr02 0. 3% LcO, 0. 2% Mo 1,5% MgU 0. 5% Fe：0, 1.51 Si02 1.機 。:
[0029] 其中，所述的 Si3N4的指标为：粒度< 0? 5 y m，含有 Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8% 和游离Si < 0? 5%。
[0030] 上述所述导卫辊的制备方法，步骤如下：
[0031] (1)将 88. 5% Si3N4、4. 0% AL203、2. 0% Y203、0. 5% La203、0. 3% Zr02、0. 2% Ce02、 1. 5% Mo、0. 5% Mg0、l. 5% Fe203和1. 0% 5丨02混合，装入300L可倾斜球磨机中，球料比为 4:1，加入50-60L去离子水和15kg、5wt%的聚乙烯醇，球磨32h后，过320目筛，用BP-300A 型闭式循环喷雾干燥塔，蒸干制粒后装桶备用；
[0032] (2)称取步骤⑴的备用料装入模具中，在压力250MPa/cm2的压力下压制成型；
[0033] (3)将压制好的毛坯放入氢气脱胶炉中，400°C保温2h，脱除聚乙烯醇；
[0034] (4)将步骤（3)的毛坯放入真空加压烧结炉内，3h升至900°C保温30min，4h升至 1350°C保温30min，6h升至1550-1650°C并通入氮气加压至5MPa，保温保压90-120min，完 成加压烧结；
[0035] (5)真空加压烧结炉降温至100°C以下，将工件取出，加工、磨削加工得成品。
[0036] 实施例2
[0037] -种高速线材乳机用导卫辊，其成分按重量百分比计为：
[0038] Si3N4 SS, 0% AL:.0? S. 0% Y20 10% :L眺 0 . 8 % 7r0, 0.5% GeO：2 0.2% Mo 2. 0% MgO 10% Fe办t.0% Si02 1.5% ,
[0039] 其中，所述的 Si3N4的指标为：粒度< 0? 5 y m，含有 Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8% 和游离Si < 0? 5%。
[0040] 上述所述导卫辊的制备方法，步骤如下：
[0041] (1)将 85. 0% Si3N4、5. 0% AL203、2. 0% Y203、0. 8% La203、0. 5% Zr02、0. 2% Ce02、 2. 0% Mo、l. 0% Mg0、2. 0% Fe203和1. 5% 3102准确称重，装入300L可倾斜球磨机中，球料 比为4:1，加入50-60L去离子水和15kg、5wt%的聚乙烯醇，球磨32h后，过320目筛，用 BP-300A型闭式循环喷雾干燥塔，蒸干制粒后装桶备用；
[0042] (2)称取步骤⑴的备用料装入模具中，在压力250MPa/cm2的压力下压制成型；
[0043] (3)将压制好的毛坯放入氢气脱胶炉中，400°C保温2h，脱除聚乙烯醇；
[0044] (4)将步骤（3)的毛坯放入真空加压烧结炉内，3h升至900°C保温30min，4h升至 1350°C保温30min，6h升至1550-1650°C并通入氮气加压至5MPa，保温保压90-120min，完 成加压烧结；
[0045] (5)真空加压烧结炉降温至100°C以下，将工件取出，加工、磨削加工得成品。
[0046] 实施例3
[0047] -种高速线材乳机用导卫辊，其成分按重量百分比计为：
[0048] Si3N4 92. 0% AL20： 2. 0% Y20, 1. 8% u2(h：〇. n Zr02 0,2% CeO 0. 3% Mo 1. 0% MgO： a. 5% Fe20； 1.鄉 Si02 l._ :。
[0049] 其中，所述的 Si3N4的指标为：粒度< 0? 5 y m，含有 Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8% 和游离Si < 0? 5%。
[0050] 上述所述导卫辊的制备方法，步骤如下：
[0051] (1)将 92. 0% Si3N4、2. 0% AL203、1. 8% Y203、0. 2% La203、0. 2% Zr02、0. 3% Ce02、 1. 0% Mo、0. 5% MgO、l. 0% Fe203和1. 0% 3102准确称重，装入300L可倾斜球磨机中，球料 比为4:1，加入50-60L去离子水和15kg、5wt%的聚乙烯醇，球磨32h后，过320目筛，用 BP-300A型闭式循环喷雾干燥塔，蒸干制粒后装桶备用；
[0052] (2)称取步骤⑴的备用料装入模具中，在压力250MPa/cm2的压力下压制成型；
[0053] (3)将压制好的毛坯放入氢气脱胶炉中，400°C保温2h，脱除聚乙烯醇；
[0054] (4)将步骤（3)的毛坯放入真空加压烧结炉内，3h升至900°C保温30min，4h升至 1350°C保温30min，6h升至1550-1650°C并通入氮气加压至5MPa，保温保压90-120min，完 成加压烧结；
[0055] (5)真空加压烧结炉降温至100°C以下，将工件取出，加工、磨削加工得成品。
[0056] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种高速线材乳机用导卫辊，其特征在于，其成分按重量百分比计为：2. 根据权利要求1所述的高速线材乳机用导卫辊，其特征在于，其成分按重量百分比 计为：3.根据权利要求1或2所述的高速线材乳机用导卫辊，其特征在于，所述的Si 3N4的指 标为：粒度<〇? 5ym，含有Si>5. 95%、N2>39%、02< 0? 8%和游离Si < 0? 5%。4. 一种高速线材乳机用导卫辊的制备方法，其特征在于，步骤如下： (1)将85. 0-92. 0% Si3N4、2. 0-5. 0% AL203、I. 5-2. 5% Y203、0. 2-0. 8% La203、0. 2-0. 5% Zr02、0. 2-0. 3% Ce02、l. 0-2. 0% Mo、0. 5-1. 0% MgO、l. 0-2. 0% Fe2O3和I. 0-1. 5% SiOJt 确称重，装入300L球磨机中，球料比为4:1，加入50-60L去离子水和15kg成型剂，球磨32h后，过320目筛，用BP-300A型闭式循环喷雾干燥塔，蒸干制粒后备用； (2) 称取步骤（1)的备用料装入模具中，在压力250MPa/cm2的压力下压制成型； (3) 将压制好的毛坯放入氢气脱胶炉中，400°C保温2h，脱除成型剂； (4) 将步骤（3)的毛坯放入真空加压烧结炉内，3h升至900°C保温30min，4h升至 1350°C保温30min，6h升至1550-1650°C并通入氮气加压至5MPa，保温保压90-120min，完 成加压烧结； (5) 真空加压烧结炉降温至KKTC以下，将工件取出，加工、磨削加工得成品。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的成型剂为5wt%的聚乙烯醇。
【专利摘要】本发明属于硬质合金生产领域，尤其涉及一种高速线材轧机用导卫辊及其制备方法。本发明采用资源丰富的硅作为主要材料，通过氮化生成的氮化硅(Si3N4)作为硬质相，同时加入AL2O3、Y2O3、La2O3、ZrO2、Mo、MgO、SiO2等烧结助剂，使其在高温下与Si3N4形成固溶液相，促使达到烧结致密，提高了材料的各项性能，制备出高强度、高硬度、高耐磨性、高抗氧化性、高抗磨损性、高耐腐蚀性及抗热震性和低摩擦系数、低密度、低阻尼的优良导卫辊，取代传统的合金钢、高速钢及WC-Co类产品，节约了成本，提高了轧制效率，保证了轧制质量。
【IPC分类】C22C1/05, C22C29/16
【公开号】CN105132780
【申请号】CN201510505769
【发明人】孙浩斌, 孙积海, 蔡世岩, 赵忠志
【申请人】蓬莱市超硬复合材料有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月17日