[发明专利]一种Si3N4增强型炉底辊套管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及以碳质原料与Si3N4制备耐高温冶金材料的技术领域。尤其涉及一种Si3N4增强型炉底辊套管的制备方法。

背景技术

自上世纪八十年代以来，连续退火系统已成为生产高质量钢板的主要热处理系统，由此产生了对高质量炉底辊的需求，而且这种需求随着钢铁工业的发展而日益增长。而硅钢薄板的性能要求极高，因而生产硅钢板的连续退火炉对炉底辊套管具有更加独特的要求。目前硅钢炉底辊所使用的套管为碳质材料套管。

专利JP57137419A，JP57140377A，1092324A，CN1117479，CN1994967，CN2199206，CN200910273454.5和CN200910273455.X，分别叙述了硅钢炉底辊套管及其制备与表面处理方法，所制备的碳质炉底辊套管能够用于硅钢板的成产。自上世纪八十年代至今，这类碳质炉底辊套管为硅钢板的成产发挥了巨大的作用，一直处于不可替代的地位。但是，经过多年的实际应用情况表明，碳质炉底辊套管存在一些突出的问题：如在使用过程中产生表面结瘤，划伤硅钢板的表面，影响硅钢板的电性能而造成废品；耐磨性不好，使用一段时间后，套管中间被磨损变细而形成“哑铃”状，造成板边变形而出现次品；抗氧化性不好，在热处理硅钢的高温条件下逐渐被炉中的高温H₂O气体所氧化，使碳质炉底辊套管表面疏松、出现麻面、降低耐磨性、进而缩短使用寿命，同时也会出现加剧结瘤并影响硅钢板质量等问题。为克服上述问题，采用了致密碳质原料，高压成型和表面渗透处理等方法提高套管的性能，但是，碳质原料固有的抗氧化性和耐磨损性差等问题依然没有得到根本的解决。

发明内容

为了克服已有炉底辊套管的制备方法的抗氧化性能较差、强度较差、耐磨性较差的不足，本发明提供一种抗氧化性能好、强度高、耐磨性好和有利于提高硅钢板质量的Si₃N₄增强型炉底辊套管的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种Si₃N₄增强型炉底辊套管的制备方法，在碳质套管的制备基础上添加1～10wt％的金属Si粉，在N₂气条件下进行氮化反应烧结生成Si₃N₄。

作为优选的一种方案：所述的金属Si粉的粒度为0.1--0mm，杂质含量≤2％。

进一步，所述的氮化反应烧结是在工业N₂气保护条件下进行高温烧结。

更进一步，所述的氮化反应烧结温度为1320～1500℃，保温时间为2～26小时。

作为优选的再一种方案：将制备得到的Si₃N₄增强型炉底辊套管应用于增强型硅钢炉底辊套管。

本发明的技术构思为：本发明采用的Si粉在高温时与N₂反应，在碳质材料的基础上，生成一定数量的细微Si₃N₄颗粒，由于Si₃N₄陶瓷的强度大、耐磨损、耐高温、抗氧化性好，可以增加套管的强度、增强耐磨性，提高了该套管的抗氧化性能；而套管的基质材料仍是碳质材料，仍然保持了碳质材料的自润滑性能，有利于套管表面的自润滑性能，保障硅钢板的表面光洁度，在生产使用中表面不结瘤，避免因表面结瘤而划伤硅钢板的问题。由于该套管既保持了碳质材料的良好自润滑性能，又发挥了Si₃N₄陶瓷的耐磨损和抗氧化性能，具有抗氧化性和耐磨性好的特点，可有效减缓套管的使用磨损，增强材料的耐用性，延长使用寿命，更重要的是保障了硅钢的正常生产，稳定产品质量，提高经济效益。

本发明的有益效果主要表现在：具有抗氧化性能好、强度高、耐磨性好、不结瘤、耐用性好、有利于提高硅钢板质量。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。

为避免重复，先将本具体实施方式将要涉及到的原料理化技术参数相同的工艺条件统一描述如下，实施例不再赘述：金属Si粉的粒度为0.1～0mm，杂质含量≤2％；N₂是采用工业N₂气；配料中加入金属Si粉时就减少相同数量的碳粉；除氮化反应烧结条件外，其它与碳质原料和成型等生产工艺技术与碳质套管相同。

实施例1