一種用于步進式加熱爐的滑塊的制作方法
【專利摘要】一種用于步進式加熱爐的滑塊，所述金屬底座上設有螺栓通孔，復合陶瓷組件上設有與螺栓通孔對應的螺栓孔，金屬底座與復合陶瓷組件通過耐熱螺栓連接。與現有技術相比，本發明采用特殊的耐熱滑塊結構和材質替代金屬5?Cr25Ni20Si2和Co22作為耐熱滑塊在加熱爐上應用，表現出了耐磨損、耐高溫、抗氧化、能抵抗機械載負荷和滑動摩擦和抗熱震性能好的優良性能，并且還能夠消除“黑印”，提高軋鋼成品率，降低了滑塊使用成本。
【專利說明】
一種用于步進式加熱爐的滑塊
技術領域
[0001] 本發明屬于復合結構陶瓷制備方法及這一技術領域，特別屬于用于步進式加熱爐 的滑塊及其制備方法這一技術領域。
【背景技術】
[0002] 由于現代社會的發展，國防、汽車、造船等工業用大型寬厚板的需求增加，乳鋼加 熱爐是鋼鐵企業乳鋼生產及產品加工的重要設備，而加熱爐滑塊作為乳鋼加熱爐的關鍵部 件，長期處于高溫、高磨損、氧化、腐蝕等惡劣工況，因此對加熱爐滑塊的材質和結構要求比 較嚴格。
[0003] 乳鋼加熱爐通常使用高爐、焦爐混合煤氣做為燃料，加熱爐內設有若干個水冷管 橫梁，采用無縫鋼管制作，梁上面鑲嵌有間隔布置的金屬耐熱滑塊。通常使用的金屬耐熱 滑塊材料為5-Cr25Ni20Si2和C 〇22。加熱時，因為爐內溫度為1250-1350°c，金屬耐熱滑塊直 接與水冷管連接，環境非常惡劣，導致各種不良問題產生。具體來說，主要表現為： 一、傳統的加熱爐滑塊一般都是金屬材質，因為金屬耐熱滑塊的導熱系數高，一般為40 ~60W/m.K，高溫鋼坯與金屬耐熱滑塊接觸部分溫度比其它部分低而形成"黑印"，這種水印 導致鋼坯溫度不均勻，局部硬度高，進乳制機進行乳制時，容易產生尺寸偏差和內部缺陷， 使廢品率升高。
[0004] 二、傳統的加熱爐滑塊在1300°C的高溫使用溫度下，金屬材料在長期工作后，抗蠕 變強度降低，同時抗氧化和抗侵蝕性能也會降低，使用壽命大大下降。
[0005] 三、傳統的加熱爐滑塊，使用使用Ni和Co的合金，一般為進口材料，成本比較高。
[0006] 雖然現有技術已經對傳統加熱爐滑塊進行了改進，如在上下合金滑塊之間涂覆耐 高溫絕熱涂料，但是此方案"黑印"改善不明顯、并且繼承了傳統加熱爐滑塊所有缺陷。也有 采用金屬復合陶瓷(公開號:CN101063187A)、乃至賽龍復合陶瓷(公開號:CN1951872A)作為 加熱爐滑塊的，但由于陶瓷原料選擇的不合理以及工藝落后，依然存在普通復合陶瓷耐壓 強度、熱態抗彎強度不高，在長期工作后抗氧化和抗侵蝕性能降低，使用壽命短等問題;此 外，合金復合陶瓷滑塊還存在導熱系數高等諸多問題。
【發明內容】
[0007] 本發明所要解決傳統的加熱爐滑塊成本高、導熱系數高、抗蠕變強度低，抗氧化和 抗侵蝕性能低等技術問題。本發明所要解決的另一個技術問題是普通復合陶瓷耐壓強度、 熱態抗彎強度不高，長期工作后抗氧化和抗侵蝕性能降低。
[0008] 本發明解決技術問題的技術方案是:一種用于步進式加熱爐的滑塊，其特征是所 述滑塊由金屬底座、復合陶瓷組件連接組合而成，所述金屬底座為U字型，其U字型構造將方 形復合陶瓷組件半包圍住，金屬底座底部與步進式加熱爐的水冷管橫梁連接。
[0009] 作為優選，所述金屬底座上設有螺栓通孔，復合陶瓷組件上設有與螺栓通孔對應 的螺栓孔，金屬底座與復合陶瓷組件的螺栓孔通過耐熱螺栓螺紋連接。
[0010] 作為優選，所述復合陶瓷組件主要由包括以下組分按重量比配制而成:A1203 85 ~99份、TiC 1~10份、W03 1~5份、Y203添加劑1~8份、BeO 0.1~0.2份。
[0011] 作為優選，所述復合陶瓷主要由以下陶瓷粉料按重量比燒結而成:A1203 93~97 份、TiC6~10份、W03 1~2份、亞納米級Y203添加劑4~7份、BeO 0.1~0.2份、ZrB20.1~ 0.2份、11勵.1~0.2份。
[0012] 作為優選，所述的復合陶瓷的生產工藝為:A.精確稱量各組分，將各組分依次裝入 球磨機，加入陶瓷粉料總重量0.9~1.2倍重量的液態濕混劑，球磨直至粉料直徑為2~4um 后，將料漿進行真空干燥去除液態濕混劑，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存備用； B. 將制好的粉料裝入滑塊上層的模具中，采用等靜壓加壓成型，其壓力為150~ 180MPa，對成型后的陶瓷件進行粗加工，加工后的半成品放入高溫爐中進行燒結，使用中性 的充氮氣保護進行燒結，從室溫逐漸升溫1580°C保溫燒成，然后隨爐冷卻； C. 將燒結好的復合陶瓷組件進行后期處理，然后制品進行三維定位測量，并對制品進 行精加工，精加工的復合陶瓷組件即得成品。
[0013] 作為優選，所述液態濕混劑為無水乙醇、無水甲醇中的一種。
[0014] 作為優選，所述的充氮氣保護進行燒結的過程為:從室溫升到1400°C，升溫速度50 °C/分鐘，在1400°C保溫2~2.5小時；然后從1400°(：升到1550~1600°(： :升溫速度25°(：/分 鐘，在1550~1600°(：保溫2.5-3小時。
[0015] 本發明復合陶瓷組件由復合陶瓷材料制成，具有強度高、耐熱性和硬度、抗氧化和 抗侵蝕性能等優良性質。根據乳鋼加熱爐用耐熱滑塊的使用條件，金屬底座、復合陶瓷組合 連接增強了復合陶瓷組件的穩定性和耐沖擊性能。具有較高的低、高溫強度，較低的熱膨脹 系數和導熱率，優良的抗熱震穩定性、抗氧化性及抗渣性，既保證了高溫下的穩定性，又對 鋼坯局部溫度影響又小。
[0016] 本發明添加了亞納米級Y2O3,粒度20_200nm，在燒制過程中，亞納米級Y2O3進入 Al2〇3晶格中，有Al2〇3在低溫下被充分燒結，使得制品顯氣孔率下降明顯，從而提高了常溫、 高溫強度，同時對熱震性能有所改善。
[0017] 與現有技術相比，本發明采用特殊的耐熱滑塊結構和陶瓷材質替代金屬5-Cr25Ni20Si2和C〇22作為耐熱滑塊在加熱爐上應用，表現出了耐磨損、耐高溫、抗氧化、能抵 抗機械載負荷和滑動摩擦和抗熱震性能好的優良性能，并且還能夠消除"黑印"，提高乳鋼 成品率，降低了滑塊使用成本;在Al 2〇3復合陶瓷添加了特殊成分后，使Al2〇3復合陶瓷材料 的性能大幅度提高，使材料具有更好的抗熱震穩定性、韌性，特別是耐壓強度和高溫抗折強 度大幅度提升。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明的金屬底座、復合陶瓷組件結構示意圖； 圖2是本發明的裝配圖； 圖3是本發明的剖面結構示意圖； 圖4是本發明的使用狀態參考圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合【具體實施方式】，對發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0020] 如圖1、2、3所示，用于步進式加熱爐的滑塊由金屬底座2、復合陶瓷組件1連接組合 而成，金屬底座2為U字型，其U字型構造將方形復合陶瓷組件1半包圍住，金屬底座上設有螺 栓通孔10,復合陶瓷組件上設有與螺栓通孔對應的螺栓孔11，金屬底座2與復合陶瓷組件的 螺栓孔11通過耐熱螺栓12螺紋連接，金屬底座2底部與步進式加熱爐的水冷管橫梁3焊接。 [0021 ]實施例一:該用于步進式加熱爐的滑塊的制備方法包括以下步驟： A?將A1203 95份、TiC6份、W03 1份、Y203稀土復合添加劑4份、BeO 0.1份、 ZrB20.1份、TiN0.2份、ZrB20.1份、TiNO. 1份、液態濕混劑(可以采用無水乙醇、無水甲醇） 95.5份依次裝入球磨機，球磨72h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進行真空干燥去除無 水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存備用； B. 將制好的粉料裝入滑塊上層的模具中，采用等靜壓加壓成型，其壓力為150MPa，對成 型后的陶瓷件進行粗加工，加工后的半成品放入高溫爐中進行燒結，從室溫升到1400 °C，升 溫速度50 °C/分鐘，在1400 °C保溫2~2.5小時；然后從1400 °C升到1580 °C :升溫速度25 °C/ 分鐘，在1580°C保溫2.5-3小時，使用中性的氮氣氣氛進行保護，然后隨爐冷卻； C. 將燒結好的復合陶瓷組件進行后期處理，然后制品進行三維定位測量，并對制品進 行精加工，精加工的復合陶瓷組件經過耐熱合金螺栓和金屬底座裝配后即得成品。在Al 2〇3 復合陶瓷添加了 11(：、103、￥203、860、2池、1^，尤其是￥20 3、2池、1^組合，使41203復合陶瓷材 料的性能大幅度提高，使材料具有更好的抗熱震穩定性、韌性，特別是耐壓強度和高溫抗折 強度大幅度提升。
[0022]實施例二:該步進式加熱爐的滑塊的制備方法包括以下步驟： A?將A1203 97 份、TiC8份、W03 1.5 份、Y203稀土復合添加劑 7份、BeO 0.15 份、 ZrB20.1份、TiN0.2份、ZrB20.2份、TiNO. 1份、液態濕混劑(可以采用無水乙醇、無水甲醇） 135份依次裝入球磨機，球磨72h，直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進行真空干燥去除無水 乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存備用； B. 將制好的粉料裝入滑塊上層的模具中，采用等靜壓加壓成型，其壓力為180MPa，對成 型后的陶瓷件進行粗加工，加工后的半成品放入高溫爐中進行燒結，從室溫升到1400 °C，升 溫速度50°C/分鐘，在1400°C保溫2~2.5小時；然后從1400°(：升到1600°(：:升溫速度25°(：/ 分鐘，在1600°C保溫2.5-3小時，使用中性的氮氣氣氛進行保護，然后隨爐冷卻； C. 將燒結好的復合陶瓷組件進行后期處理，然后制品進行三維定位測量，并對制品進 行精加工，精加工的復合陶瓷組件經過耐熱合金螺栓和金屬底座裝配后即得成品。在Al 2〇3 復合陶瓷添加了 11(：、103、￥203、860、2池、1^，尤其是￥20 3、2池、1^組合，使41203復合陶瓷材 料的性能大幅度提高，使材料具有更好的抗熱震穩定性、韌性，特別是耐壓強度和高溫抗折 強度大幅度提升。
[0023]實施例三:該用于步進式加熱爐的滑塊的制備方法包括以下步驟： A. 將A1203 86份、TiC3份、W03 4份、Y203稀土復合添加劑2份、BeO 0.2份、液態濕 混劑（可以采用無水乙醇、無水甲醇）96份依次裝入球磨機，球磨72h，直至粉料直徑為2~ 4um后，將料漿進行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存備用； B. 將制好的粉料裝入滑塊上層的模具中，采用等靜壓加壓成型，其壓力為160MPa，對成 型后的陶瓷件進行粗加工，加工后的半成品放入高溫爐中進行燒結，從室溫升到1400 °C，升 溫速度50°C/分鐘，在1400°C保溫2~2.5小時；然后從1400°(：升到1600°(：:升溫速度25°(：/ 分鐘，在1550°C保溫2.5-3小時，使用中性的氮氣氣氛進行保護，然后隨爐冷卻； C.將燒結好的復合陶瓷組件進行后期處理，然后制品進行三維定位測量，并對制品進 行精加工，精加工的復合陶瓷組件經過耐熱合金螺栓和金屬底座裝配后即得成品。在Al2〇3 復合陶瓷添加了 11(：、103、￥2〇3、86〇、2池、111使412〇 3復合陶瓷材料的性能得到一定幅度提 高，使材料具有較好的抗熱震穩定性、韌性，耐壓強度和高溫抗折強度得以提升。
[0024] 實施例四：該用于步進式加熱爐的滑塊的制備方法包括以下步驟： A. 將A1203 90份、TiC1.5份、W03 5份、Y203稀土復合添加劑8份、BeO 0.2份、液態濕 混劑(可以采用無水乙醇、無水甲醇）113份依次裝入球磨機，球磨72h，直至粉料直徑為2~ 4um后，將料漿進行真空干燥去除無水乙醇，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存備用； B. 將制好的粉料裝入滑塊上層的模具中，采用等靜壓加壓成型，其壓力為170MPa，對成 型后的陶瓷件進行粗加工，加工后的半成品放入高溫爐中進行燒結，從室溫升到1400 °C，升 溫速度50°C/分鐘，在1400°C保溫2~2.5小時；然后從1400°(：升到1600°(：:升溫速度25°(：/ 分鐘，在1590°C保溫2.5-3小時，使用中性的氮氣氣氛進行保護，然后隨爐冷卻； C. 將燒結好的復合陶瓷組件進行后期處理，然后制品進行三維定位測量，并對制品進 行精加工，精加工的復合陶瓷組件經過耐熱合金螺栓和金屬底座裝配后即得成品。在Al 2〇3 復合陶瓷添加了 11(：、103、￥2〇3、86〇、2池、111使412〇 3復合陶瓷材料的性能得到一定幅度提 高，使材料具有較好的抗熱震穩定性、韌性，耐壓強度和高溫抗折強度得以提升。
[0025] 用實施例一和實施例二分別制成的2塊滑塊使用1年后，檢驗結果如下： 1、 陶瓷耐熱滑塊上表面沒有觀察到磨損情況，陶瓷耐熱滑塊沒有發現裂紋和剝落的情 況； 2、 陶瓷耐熱滑塊在爐內經受住了頻繁的溫度波動(900°C-1300°C); 3、 坯在爐內連續步進，陶瓷耐熱滑塊經受住了連續高頻次的機械負荷壓力，鋼坯重達2 ~3噸； 4、 由于陶瓷材料的導熱系數遠遠低于合金材料的導熱系數，加熱爐內鋼坯與A1203復 合陶瓷耐熱滑塊接觸的部分不會產生"黑印"。
[0026] 用實施例三和實施例四分別制成的2塊滑塊使用半年后，檢驗結果如下： 1、 陶瓷耐熱滑塊上表面沒有觀察到磨損情況，陶瓷耐熱滑塊沒有發現裂紋和剝落的情 況； 2、 陶瓷耐熱滑塊在爐內經受住了頻繁的溫度波動(900°C-1300°C); 3、 坯在爐內連續步進，陶瓷耐熱滑塊經受住了連續高頻次的機械負荷壓力，鋼坯重達2 ~3噸； 4、 由于陶瓷材料的導熱系數遠遠低于合金材料的導熱系數，加熱爐內鋼坯與A1203復 合陶瓷耐熱滑塊接觸的部分不會產生"黑印"。
[0027] 本發明的實施例一、二與購得常規陶瓷加熱爐滑塊作對比，其結果如下：
本發明的實施例三、四與購得常規陶瓷加熱爐滑塊作對比，其結果如下：
【主權項】
1. 一種用于步進式加熱爐的滑塊，其特征是所述滑塊由金屬底座、復合陶瓷組件連接 組合而成，所述金屬底座為U字型，其U字型構造將方形復合陶瓷組件半包圍住，金屬底座底 部與步進式加熱爐的水冷管橫梁連接。2. 根據權利要求1所述的一種用于步進式加熱爐的滑塊，其特征在于所述金屬底座上 設有螺栓通孔，復合陶瓷組件上設有與螺栓通孔對應的螺栓孔，金屬底座與復合陶瓷組件 通過耐熱螺栓連接。3. 根據權利要求1或2所述的一種用于步進式加熱爐的滑塊，其特征在于所述復合陶瓷 組件主要由包括以下組分按重量比配制而成:A1203 85~99份、TiC 1~10份、W03 1~5份、 Y203添加劑1~8份、BeO 0.1~0.2份。4. 根據權利要求1或2所述的一種用于步進式加熱爐的滑塊，其特征在于所述復合陶瓷 主要由以下陶瓷粉料按重量比燒結而成:A1203 93~97份、TiC6~10份、W03 1~2份、亞納 米級Y203添加劑4~7份、BeO 0.1~0.2份、ZrB20.1~0.2份、TiNO.l~0.2份。5. 根據權利要求1所述的一種用于步進式加熱爐的滑塊，其特征在于所述復合陶瓷組 件的生產工藝為:A.精確稱量各組分，將各組分依次裝入球磨機，加入陶瓷粉料總重量0.9 ~1.2倍重量的液態濕混劑，球磨直至粉料直徑為2~4um后，將料漿進行真空干燥去除液態 濕混劑，得到粉料，將粉料破碎、過篩，保存備用； B. 將制好的粉料裝入滑塊上層的模具中，采用等靜壓加壓成型，其壓力為150~ 180MPa，對成型后的陶瓷件進行粗加工，加工后的半成品放入高溫爐中進行燒結，使用中性 的充氮氣保護進行燒結，從室溫逐漸升溫1580°C保溫燒成，然后隨爐冷卻； C. 將燒結好的復合陶瓷組件進行后期處理，然后制品進行三維定位測量，并對制品進 行精加工，精加工的復合陶瓷組件即得成品。6. 根據權利要求5所述的一種用于步進式加熱爐的滑塊，其特征在于所述液態濕混劑 為無水乙醇、無水甲醇中的一種。7. 根據權利要求5所述的一種用于步進式加熱爐的滑塊，其特征在于所述充氮氣保護 進行燒結的過程為:從室溫升到1400°C，升溫速度50°C/分鐘，在1400°C保溫2~2.5小時； 然后從1400°(：升到1550~1600°(： :升溫速度25°(：/分鐘，在1550~1600°(：保溫2.5-3小時。
【文檔編號】C21D9/70GK105821202SQ201610248768
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月20日
【發明人】吳道君, 周守洪, 李軍營, 楊曉波, 皮鏡
【申請人】湖北神霧熱能技術有限公司