專利名稱：一種可粘貼絕熱棉的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金行業熱加工鍛造合金的保溫材料，尤其是指用于難變形高溫合金熱加工鍛造的保溫材料。
背景技術：
高溫合金是現代航空發動機、火箭發動機等高科技動力裝置所必需的重要金屬材料。它能在高溫(一般指600～900℃)、氧化氣氛和燃氣腐蝕條件下，承受較大應力并長期使用。由于高溫合金的合金化程度高，因此熱加工變形難度較大。一般而言，難以熱加工鍛造變形(開坯、成型)的高溫合金，稱之為難變形高溫合金。目前，國內外，難變形高溫合金的熱加工變形方法有三種擠壓機開坯、鍛壓機鍛造、熱軋機包套軋制；在國內，熱加工鍛造變形是難變形高溫合金熱加工的主要方法和手段。
對于生產難變形合金的特殊鋼企業，在難變形合金進行鍛造時，如果不對錠坯或鋼坯表面采取保溫措施，將難以避免坯料顯著裂紋(或嚴重裂紋)的產生，甚至導致熱加工鍛造變形的失敗。其原因在于難變形合金可進行塑性變形的熱加工溫度范圍十分狹窄。以GH742高溫合金為例，錠坯或鋼坯的允許最高加熱溫度為1150±10℃，終鍛溫度應不低于1050±10℃(否則就無法保證合金的鍛造處在塑性變形狀態)，而在生產現場，合金坯料從加熱爐至快鍛機的轉移過程中，實際降溫幅度可達到50～100℃(與坯料轉移速度、坯料的尺寸、環境溫度等因素有關)；當合金坯料轉移至快鍛機的砧子上，其溫度只有1050～1100℃，或者已接近終鍛溫度(使允許鍛造的時間太短，無法進行有效的鍛造)，或者已降至1050℃的終鍛溫度(造成無法進行鍛造)。因此，對合金坯料采取保溫措施，是實現難變形高溫合金有效鍛造的前提(必要措施和條件)。
目前，常用的保溫措施(為實現難變形高溫合金的有效鍛造)是復合包套的辦法，用于復合包套的保溫材料是不銹鋼板、絕熱棉，其特點是在錠坯或鍛坯表面先覆蓋一層或多層絕熱棉，然后使用鋼板(通常采用不銹鋼板)包覆絕熱棉，并焊接鋼板的接觸處(這樣，鋼板就形成了一個套子將絕熱棉固定在錠坯或鋼坯的表面，通過絕熱棉對加熱錠坯或鋼坯的絕熱保溫作用，從而可實現錠坯或鋼坯的保溫鍛造。)。優點在于不僅大幅度延緩了錠坯(或鋼坯)從加熱爐輸送至鍛錘轉移過程中的溫降(數值模擬計算顯示GH4169φ170×450mm棒材加熱至1010℃，從加熱爐出爐后置于空氣中三分鐘，未包覆復合包套保溫材料的棒材外部的溫度比包覆復合包套保溫材料棒材外部的溫度偏低約200℃，顯示出復合包套保溫材料對棒材的良好保溫作用)，也可顯著延緩錠坯鍛造過程中的溫降，從而增加了難變形高溫合金塑性鍛造變形的熱加工時間，達到有效鍛造的生產目的。缺點在于(1)加熱時間長，能耗較大。這是因為就鋼坯的保溫和加熱而言，復合包套保溫材料是一把雙刃劍，既對已加熱的鋼坯具有良好的保溫作用，又對未加熱的鋼坯具有隔熱作用，致使包覆復合包套保溫材料的鋼坯升溫速度大幅度降低(加熱時)，需要大幅度延長鋼坯的加熱時間，一般需要延長加熱時間達一倍以上，這樣就會顯著增加加熱時的能耗；(2)工序復雜，成本較高。錠坯(或鋼坯)包覆復合包套保溫材料時，要剪切尺寸合適的包套鋼板，進行包套鋼板的整形，焊接包覆絕熱棉的鋼板等，整個包套工序比較繁瑣；另外，為避免包套鋼板在加熱時的嚴重氧化，一般需要采用成本較高的不銹鋼板。(3)鍛造變形時，鋼坯形狀控制較困難。由于包套鋼板容易被壓薄，當鋼坯處于自由鍛變形狀態時，復合包套保溫材料(外層不銹鋼套、內層絕熱棉)套子的尺寸會顯著擴展。且伴隨鍛造過程與鋼坯的間隙越來越大，從而失去鋼套對絕熱棉的固定作用。在這種情況下，內層絕熱棉也會由于伴隨鋼坯加熱過程產生部分粉化，容易從鋼坯表面墜落，從而弱化復合包套保溫材料在鍛造過程中的保溫效果；此外，由于鋼套與鋼坯的間隙越來越大，會影響對鋼坯形狀控制的可操作性。(4)不適合二火鍛造的保溫變形。采用鋼板+絕熱棉的復合包套進行保溫鍛造，適合一火鍛造保溫變形，一火完成后，套子即行報廢，這時，面對變形的熾熱鋼坯，難以隨即進行第二火復合包套的即時操作。
發明內容
本實用新型設計一種可粘貼絕熱棉，研制的可粘貼絕熱棉是一種耐熱保溫的新材料(可以有效粘貼在800～1250℃高溫下的固體金屬材料的表面，對金屬材料的壓力加工具有良好的保溫效果)，它代替內層絕熱棉、外層不銹鋼板(套)的復合包套保溫材料，用于難變形合金有效鍛造(一火鍛造或多火鍛造)的保溫措施，其特點是可以即時粘貼在(熾熱)合金錠坯(或鋼坯)的表面，優化了合金錠坯的鍛造工藝，可操作性強。一方面，可避免復合包套的合金錠坯在加熱爐內升溫速度緩慢的弊病，從而節約能耗，提高生產效率；另一方面，由于合金錠坯與保溫材料之間不存在間隙，鍛造變形過程中的鋼坯形狀便于控制，合金鍛造質量顯著優化。解決了用于合金錠坯保溫鍛造的復合包套保溫材料(絕熱棉、不銹鋼板)制作成本較高、工序繁瑣、適用范圍窄(適用于一火鍛造)的技術問題，實現了難變形合金鍛造的優化生產，提高了生產效能，降低了產品制造成本。
本實用新型提供的一種可粘貼絕熱棉，包括絕熱棉1，其特征是可粘貼絕熱棉由絕熱棉1、雙粘結劑2組成；可以卷曲的絕熱棉1，展開是一個長方形平面板，在絕熱棉1平面板的整個正面(與絕熱棉平面的背面相對應)布滿澆灌雙粘結劑2的小孔，小孔直徑6～12mm，深度H1小于絕熱棉1的厚度H2，H1＝(0.5～0.8)H2，H2-H1≥2mm；布滿絕熱棉1正面的小孔，有規則的呈平行、交叉狀間隔分布，相鄰小孔的鄰間距L＝30～60mm；雙粘結劑2由室溫粘結劑(室溫粘結劑的作用在于將高溫粘結劑粘附在絕熱棉中)和高溫粘結劑(高溫粘結劑的作用在于將絕熱棉粘附于經高溫加熱的金屬材料錠坯或鋼坯表面)組成，灌入絕熱棉1正面小孔內的雙粘結劑2高出絕熱棉正面小孔1～5mm，高出部分呈凹凸不平狀，并在絕熱棉1正面呈不連續分布(雙粘結劑不應鋪滿絕熱棉的整個正面)，絕熱棉1正面雙粘結劑2的面積之和S1，與絕熱棉正面總面積S2的比例關系是，S1S2＝0.50～0.85。
絕熱棉1選用陶瓷耐火纖維材料，可以是市場廣泛供應的絕熱耐火“陶瓷纖維毯”，主要成分是Al2O3+SiO2，其質量要求是低導熱率、低熱容量，1200～1300℃高溫下不易粉化，仍保持良好彈性。
呈平行、交叉狀間隔分布在絕熱棉1正面的小孔，是一組最小分布單元的重復，其最小分布單元可以是正三角形的3孔分布，也就是最小鄰間距與最大鄰間距之比1；也可以是正四邊形及其中心的5孔分布，也就是最小鄰間距與最大鄰間距之比0.707。
雙粘結劑2是室溫粘結劑與高溫粘結劑加水攪拌后形成的均勻混合物，室溫粘結劑、高溫粘結劑的重量比例是(35～25)∶(65～75)。
室溫粘結劑可以選用天然植物纖維素或/和化學纖維素，使用水溶劑加以溶解；天然植物纖維素可以是淀粉；化學纖維素可以是羧甲基纖維素。
高溫粘結劑可以選用軟化點溫度為700～800℃(軟化點溫度偏低，流動性偏大；軟化點溫度偏高，粘度不夠)的市場廣泛供應的玻璃潤滑劑，玻璃潤滑劑的主要成分是SiO2、B2O3、NaO2，次要成分是CaO、MgO、Al2O3、TiCo3。
呈凹凸不平狀高出絕熱棉1正面小孔的雙粘結劑2，可以是篦齒形的片條狀，不應出現薄膜狀、平片狀、長條狀(否則，粘合在絕熱棉正面的“雙粘結劑”經烘干后會出現顯著的或嚴重的裂紋，不利成捆包扎及保溫鍛造時使用)。
與現有技術相比，本發明具有下列優點1、帶有粘結劑的絕熱棉正面可直接粘貼在熱錠坯(或熱鋼坯)的表面，用于錠坯的保溫包覆；2、對熱錠坯或熱鋼坯包覆可粘貼絕熱棉時，可以合理敞開坯料的局部部位，待錠坯或鋼坯回爐均熱后出爐時即時粘合，從而避免由于坯料全包覆引起的坯料導熱困難、加熱時間長的弊病，節省作業時間，節約鋼坯加熱的能耗；
3、高溫下與錠坯的粘合性能好，對錠坯轉移及鍛造的保溫效果好，可顯著弱化自由鍛時鍛錘與砧子以及模鍛時模具對坯料表層的激冷作用和伴隨產生的非再結晶組織，鍛件質量好；4、與傳統的“鋼板+絕熱棉”復合包套保溫鍛造技術相比較，在自由鍛狀態下，不存在由于鋼套被壓薄而與坯料之間形成較大的間隙，鋼坯形狀控制好；5、對一火鍛造成型(模鍛)、多火成型(自由鍛)鍛造過程具有良好的可操作性；6、還適用于某些馬氏體合金鋼錠坯的保溫緩冷，也可粘附在鋼錠澆注時的絕熱帽口外部，提高鋼錠頭部的補縮效果。
圖1是可粘貼絕熱棉的結構示意圖圖2是圖1的A-A剖面示意圖圖3是絕熱棉澆灌孔的分布示意圖一圖4是絕熱棉澆灌孔的分布示意圖二具體實施方案某鋼鐵公司實施本實用新型，代替復合包套技術的內層絕熱棉、外層不銹鋼板二元保溫材料，用于難變形高溫合金等金屬材料有效鍛造(一火鍛造或多火鍛造)的保溫措施。
本實用新型提供的一種可粘貼絕熱棉，用于800～1250℃溫度的合金錠坯鍛造熱加工的保溫材料。其特征是可粘貼絕熱棉由絕熱棉(選用市場廣泛供應的絕熱耐火“陶瓷纖維毯”，主要成分是Al2O3+SiO2，其特性是低導熱率、低熱容量，1200～1300℃高溫下不易粉化，仍保持良好彈性)、雙粘結劑組成；可以卷曲的絕熱棉(厚度H2＝13mm)，展開是一個平面，在絕熱棉平面的整個正面是灌注雙粘結劑的小孔，呈平行、交叉狀間隔分布的小孔，是一組最小分布單元的重復，其最小分布單元是正四邊形及其中心的5孔分布，最大鄰間距L＝50mm，最小鄰間距L＝35.35mm(也就是最小鄰間距與最大鄰間距之比0.707)，小孔直徑8mm，深度H1小于絕熱棉的厚度H2，H1＝(0.5～0.8)H2＝10mm，H2-H1＝3mm≥2mm；雙粘結劑由室溫粘結劑(可以選用天然植物纖維素，如淀粉；或化學纖維素，如羧甲基纖維素)和高溫粘結劑(采用軟化點溫度為700～800℃的玻璃潤滑劑，其主要成分SiO2、B2O3、NaO2，次要成分為CaO、MgO、Al2O3、TiCo3等)組成，室溫粘結劑(羧甲基纖維素)、高溫粘結劑(粉狀玻璃潤滑劑)按(35～25)(65～75)的重量比例均勻混合；灌入絕熱棉平面小孔的雙粘結劑，灌滿小孔，并從厚度方向深入絕熱棉中，與絕熱棉平面的背面保持2mm以上的距離，表面略有溢出，溢出高度2～3mm，呈凹凸不平狀(如篦齒形的片條狀，不應出現薄膜狀、平片狀、長條狀)的不連續分布(粘合在絕熱棉正面的雙粘結劑不能鋪滿絕熱棉的整個正面)，絕熱棉正面雙粘結劑的面積之和S1與絕熱棉正面總面積S2的比例關系是，S1∶S2＝0.45～0.85。
應用一采用可粘貼絕熱棉對難變形高溫合金在2000噸快鍛機(3000噸油壓機)上，進行保溫鍛造取得優異效果，經鍛造的難變形高溫合金包括GH742合金、GH586合金、GH698合金、Udimet 720合金等，其中采用自由鍛極難成形的GH742合金從φ500毫米錠多火鍛至φ200mm棒材，充分解決了鍛造裂紋難題，作業率提高一倍以上，一火變形量可達50％以上，取得該合金鍛造的歷史性突破。
應用二采用可粘貼絕熱棉，應用4500噸快鍛機，在國內首次鍛制成功用于制造重型燃汽輪機、直徑超過2米的GH2674高溫合金大型渦輪盤盤件毛坯，其盤件毛坯的末火鍛造時間長達30分鐘，終鍛溫度仍可達約900℃，顯示出采用可粘貼絕熱棉進行保溫鍛造的魅力(原擬委托國外5萬噸水壓機鍛造，但加工費用昂貴，進度難以保證)。
應用三采用可粘貼絕熱棉，鍛造或熱軋GH2674合金、GH2132合金、R26合金、GH4145合金等大環件獲得成功。
應用四采用可粘貼絕熱棉，鍛制GH4169合金材料，實現材料的細晶化及δ相球化獲得成功。
實施本實用新型提供的一種可粘貼絕熱棉，用于難變形高溫合金有效鍛造(一火鍛造或多火鍛造)的保溫措施，可以即時粘貼在(熾熱)合金錠坯的表面，具有結構合理、制作方便的特點，優化了難變形高溫合金的有效鍛造工藝，可操作性強。解決了復合包套保溫材料制作成本高、工序繁瑣、適用范圍窄(僅適用于一火鍛造)的技術問題，實現了難變形高溫合金有效鍛造的規模化工業生產，提高了生產效能，降低了鍛造成本，同時合金鍛造質量大大提高，滿足用戶和市場需要。
權利要求1.一種可粘貼絕熱棉，包括絕熱棉，其特征是可粘貼絕熱棉由絕熱棉(1)、雙粘結劑(2)組成；可以卷曲的絕熱棉(1)，展開是一個長方形平面板，在絕熱棉(1)平面板的整個正面布滿澆灌雙粘結劑(2)的小孔，小孔直徑6～12mm，深度H1小于絕熱棉(1)的厚度H2，H1＝(0.5～0.8)H2，H2-H1≥2mm；布滿絕熱棉(1)正面的小孔，有規則的呈平行、交叉狀間隔分布，相鄰小孔的鄰間距L＝30～60mm；雙粘結劑(2)由室溫粘結劑和高溫粘結劑組成，灌入絕熱棉(1)正面小孔內的雙粘結劑(2)高出絕熱棉(1)正面小孔1～5mm，高出部分呈凹凸不平狀，并在絕熱棉(1)正面呈不連續分布，絕熱棉(1)正面雙粘結劑(2)的面積之和S1，與絕熱棉(1)正面總面積S2的比例關系是，S1∶S2＝0.50～0.85。
2.根據權利要求1所述的可粘貼絕熱棉，其特征在于絕熱棉(1)材料是陶瓷耐火纖維，可以選用市場廣泛供應的絕熱耐火“陶瓷纖維毯”，主要成分是Al2O3+SiO2，其質量要求是低導熱率、低熱容量，1200～1300℃高溫下不易粉化，仍保持良好彈性。
3.根據權利要求1或2所述的可粘貼絕熱棉，其特征在于呈平行、交叉狀間隔分布在絕熱棉(1)正面的小孔，是一組最小分布單元的重復，其最小分布單元可以是正三角形的3孔分布，也就是最小鄰間距與最大鄰間距之比1；也可以是正四邊形及其中心的5孔分布，也就是最小鄰間距與最大鄰間距之比0.707。
4.根據權利要求1所述的可粘貼絕熱棉，其特征在于雙粘結劑(2)是室溫粘結劑與高溫粘結劑加水攪拌后形成的均勻混合物。
5.根據權利要求1或4所述的可粘貼絕熱棉，其特征在于室溫粘結劑可以選用天然植物纖維素或/和化學纖維素，使用水溶劑加以溶解；天然植物纖維素可以是淀粉；化學纖維素可以是羧甲基纖維素。
6.根據權利要求1或4所述的可粘貼絕熱棉，其特征在于高溫粘結劑可以選用軟化點溫度為700～800℃的玻璃潤滑劑，玻璃潤滑劑的主要成分是SiO2、B2O3、NaO2，次要成分是CaO、MgO、Al2O3、TiCo3。
7.根據權利要求1所述的可粘貼絕熱棉，其特征在于呈凹凸不平狀高出絕熱棉(1)正面小孔的雙粘結劑(2)，可以是篦齒形的片條狀，不應出現薄膜狀、平片狀、長條狀。
專利摘要一種可粘貼絕熱棉，用于難變形高溫合金的保溫鍛造。其特征是它由絕熱棉、雙粘結劑組成；絕熱棉是市售的陶瓷耐火纖維材料，展開是一個長方形平面板，在平面板的整個正面布滿呈平行、交叉狀間隔分布的小孔，小孔鄰間距50mm，深度小于絕熱棉的厚度；灌入絕熱棉小孔的雙粘結劑(室溫粘結劑、高溫粘結劑加水均勻攪拌而成)略凸出絕熱棉正面，并呈不連續分布的凹凸不平狀；室溫粘結劑是淀粉，高溫粘結劑是800℃軟化點溫度的市售玻璃潤滑劑，二者的比例是1∶(2～3)。工作時，可即時粘貼在(熾熱)合金錠坯的表面。本實用新型設計合理、制作方便、可操作性強的特點，解決了傳統保溫材料工序繁瑣、適用范圍窄的問題，生產效率高，成本低，產品質量優。
文檔編號F16L59/10GK2769660SQ20052003948
公開日2006年4月5日 申請日期2005年2月3日 優先權日2005年2月3日
發明者周奠華, 金鑫, 王治政, 陳新建, 王林濤, 陳國勝, 馬天軍, 王慶增 申請人:寶鋼集團上海五鋼有限公司