專利名稱：梯度鈷基復(fù)合墊塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱爐的一種部件，具體地講是一種梯度鈷基復(fù)合墊塊及其制備方法。
背景技術(shù)：
鈷合金耐熱墊塊是鋼廠步進梁式加熱爐的關(guān)鍵部件，在爐內(nèi)支撐和步復(fù)式的傳送被加熱的鋼坯，在爐內(nèi)1200℃～1300℃的高溫焙燒情況下，墊塊還要承受鋼坯較大的重力壓力、燃燒氣體的有害物質(zhì)腐蝕、高溫下的磨損，其長期工作在惡劣的環(huán)境中；這就對墊塊材料的制造工藝提出了很高的技術(shù)要求，現(xiàn)使用的墊塊為同一鈷基合金。由于鈷為貴重金屬，生產(chǎn)成本高，同時，通過對鋼廠使用墊塊的各項調(diào)查和了解，墊塊的工作面往下至水梁接觸面。一般情況工作面磨損10～20mm后，就不能滿足爐內(nèi)整體尺寸要求，墊塊本身的物理性能也不能滿足正常工作要求，墊塊即報廢更換，造成浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種梯度鈷基復(fù)合墊塊。
本發(fā)明的另一目的是提供一種梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法。
本發(fā)明主要解決了現(xiàn)有的鈷基合金墊塊生產(chǎn)成本高、壽命短及原料浪費等問題。
為了達到上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的梯度鈷基復(fù)合墊塊，其特殊之處在于它是包括鈷基合金面層1，在鈷基合金面層1下設(shè)交接層2，交接層2下設(shè)鎳鉻高溫合金底座3。
本發(fā)明的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法包括如下工藝步驟a，電極、底座、引弧渣、電渣料、熔焊電源、電極送進機、結(jié)晶器的準(zhǔn)備；b，將鈷基電極安裝到電極送進機內(nèi)；
c，底座安裝到結(jié)晶器上；d，結(jié)晶器內(nèi)加入引弧渣料及電渣；e，電極向下伸入結(jié)晶器內(nèi)，先開循環(huán)冷卻水，冷卻結(jié)晶器，再通電起弧，并調(diào)節(jié)電流大小；f，通電熔化電極復(fù)合過程中，逐漸加入電渣料；g，復(fù)合完一塊墊塊后，清理結(jié)晶器。
本發(fā)明的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法，其所述的a步驟的電極、底座、引弧渣、電渣料、熔焊電源、電極送進機、結(jié)晶器的準(zhǔn)備如下1、電極、底座的準(zhǔn)備電極-鈷基電極的制備；選用電極為400×30×15扁長條形，用精密熔蠟鑄造的方法來制殼，真空熔煉、真空澆注的合格鈷基電極待用，鈷基合金一般取Co20、Co22、Co40、Co50，成分見表1。
表1

鈷基合金的機械性能見表2表2

底座的制備-底座根據(jù)設(shè)計的墊塊形狀采用精密鑄造的方法，中頻非真空熔煉及澆注。墊塊底座一般選用鎳鉻高溫合金5G和3G其成份見表3。
表3

底座的機械性能如表4所示表4

2、引弧渣、電渣料的準(zhǔn)備引弧渣的制作，配料50％CaF2、50％TiO2；用φ8的碳棒做電極，630A電焊機的電源將引弧渣配料放進石墨坩堝內(nèi)，先加入約10mm厚的料，利用碳棒產(chǎn)生的電弧，將引弧渣配料熔化，然后慢慢加入配料，將料完全熔化，以達到使用要求；電渣料的制作，60％CaF2、15％CaO、25％TiO2和AL2O3組成，四種成份充分混合備用，電渣料在使用前要經(jīng)800℃烘干2小時以上，然后600℃保溫去除水份，即配即用，即用即取，以免受潮；3、熔焊電源、電極送進機、結(jié)晶器的準(zhǔn)備熔焊電源，選用BP-3×1000型的熔焊電源，能提供最大1000A的熔接電流；電極送進機，夾緊電極，上下輸送平穩(wěn)，偏擺小于2mm，升降自由行程800～1500mm；
結(jié)晶器，按墊塊尺寸設(shè)計，材料用紫銅制作。
本發(fā)明的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法，其所述的e步驟中調(diào)節(jié)電流大小為起弧電流使用700A，時間約5分鐘，待電弧穩(wěn)定后轉(zhuǎn)入過渡段，操作時電極送進要柔順均勻，注意控制電弧的穩(wěn)定性，電弧穩(wěn)定后可將電流穩(wěn)定在600A，熔接正常電流，操控在600A，然后是電流衰減段，約3分鐘，緩慢將電流控制在400A，操作時，觀察鋼水液面高度，差30-40mm熔滿時即可進入電流衰減。
本發(fā)明的梯度鈷基復(fù)合墊塊，是利用鈷基合金澆注電極，通過電渣重熔的方法將電極重熔到預(yù)先做好的鎳鉻高溫合金底座上，形成鈷基合金面層、底座為鎳鉻高溫合金的復(fù)合墊塊，根據(jù)鈷基合金墊塊磨損10～20mm后即整塊報廢更換，因而將梯度鈷基復(fù)合墊塊的鈷基合金面層厚度加工制成20～40mm；其交接區(qū)內(nèi)，鈷元素成分呈梯度分布。
本發(fā)明的梯度鈷基復(fù)合墊塊及其制備方法與已有技術(shù)相比具有突出的實質(zhì)性特點和顯著進步，用鈷基梯度復(fù)合墊塊替代鈷基合金墊塊，既節(jié)約了大量的稀有貴重金屬鈷，又大幅度降低了成本。


圖1——本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了更好地理解與實施，下面結(jié)合附圖給出具體實施例詳細說明本發(fā)明梯度鈷基復(fù)合墊塊及其制備方法。
實施例1，參見圖1，選用400×30×15扁長條形的鈷其合金Co20，用精密熔蠟鑄造的方法來制殼，真空熔煉、真空澆注的合格鈷基電極待用；選用鎳鉻高溫合金3G材料，根據(jù)用戶要求的墊塊形狀，采用精密鑄造的方法，中頻非真空熔煉及澆注成底座；選用50％CaF2、50％TiO2做引弧渣配料，用φ8的碳棒做電極，630A電焊機的電源將引弧渣配料放進石墨坩堝內(nèi)，先加入約10mm厚的料，利用碳棒產(chǎn)生的電弧，將引弧渣配料熔化，然后慢慢加入配料，將料完全熔化；將60％CaF2、15％CaO、25％TiO2和AL2O3四種成份充分混合成電渣料備用，電渣料在使用前要經(jīng)800℃烘干2小時以上，然后600℃保溫去除水份，即配即用，即用即取，以免受潮；選用BP-3×1000型的熔焊電源，能提供最大1000A的熔接電流；電極送進機，要求夾緊電極，上下輸送平穩(wěn)，偏擺小于2mm，升降自由行程800～1500mm；結(jié)晶器按墊塊的尺寸設(shè)計，材料用紫銅制作；將鈷基電極安裝到電極送進機內(nèi)，底座安裝到結(jié)晶器上，四周要緊密配合好，并調(diào)節(jié)好復(fù)合層的高度，在結(jié)晶器內(nèi)加入引弧渣料及電渣，電極向下伸入結(jié)晶器內(nèi)，先開循環(huán)冷卻水，冷卻結(jié)晶器，自來水即可，再通電起弧，根據(jù)起弧情況調(diào)節(jié)電流大小，起弧電流使用700A，時間約5分鐘，待電弧穩(wěn)定后轉(zhuǎn)入過渡段，操作時電極送進要柔順均勻，注意控制電弧的穩(wěn)定性，電弧穩(wěn)定后可將電流穩(wěn)定在600A，熔接正常電流，操控在600A，然后是電流衰減段，約3分鐘，緩慢將電流控制在400A，操作時，觀察鋼水液面高度，差30-40mm熔滿時即可進入電流衰減，電壓為38V，電壓三檔調(diào)節(jié)(35V、38V、41V)，可根據(jù)工藝需要調(diào)用，通電熔化電極復(fù)合過程中，逐漸加入電渣料，每復(fù)合一塊墊塊一般應(yīng)加入渣料250～300g左右，每復(fù)合完一塊墊塊后，清理結(jié)晶器，將梯度鈷基復(fù)合墊塊的鈷基合金的面層厚度加工成20～40mm。
實施例2，參見圖1，選用400×30×15扁長條形的鈷其合金Co50，用精密熔蠟鑄造的方法來制殼，真空熔煉、真空澆注的合格鈷基電極待用；選用鎳鉻高溫合金5G材料，根據(jù)用戶要求的墊塊形狀，采用精密鑄造的方法，中頻非真空熔煉及澆注成底座；選用50％CaF2、50％TiO2做引弧渣配料，用φ8的碳棒做電極，630A電焊機的電源將引弧渣配料放進石墨坩堝內(nèi)，先加入約10mm厚的料，利用碳棒產(chǎn)生的電弧，將引弧渣配料熔化，然后慢慢加入配料，將料完全熔化；將60％CaF2、15％CaO、25％TiO2和AL2O3四種成份充分混合成電渣料備用，電渣料在使用前要經(jīng)800℃烘干2小時以上，然后600℃保溫去除水份，即配即用，即用即取，以免受潮；選用BP-3×1000型的熔焊電源，能提供最大1000A的熔接電流；電極送進機，要求夾緊電極，上下輸送平穩(wěn)，偏擺小于2mm，升降自由行程800～1500mm；結(jié)晶器按墊塊的尺寸設(shè)計，材料用紫銅制作；將鈷基電極安裝到電極送進機內(nèi)，底座安裝到結(jié)晶器上，四周要緊密配合好，并調(diào)節(jié)好復(fù)合層的高度，在結(jié)晶器內(nèi)加入引弧渣料及電渣，電極向下伸入結(jié)晶器內(nèi)，先開循環(huán)冷卻水，冷卻結(jié)晶器，自來水即可，再通電起弧，根據(jù)起弧情況調(diào)節(jié)電流大小，起弧電流使用700A，時間約5分鐘，待電弧穩(wěn)定后轉(zhuǎn)入過渡段，操作時電極送進要柔順均勻，注意控制電弧的穩(wěn)定性，電弧穩(wěn)定后可將電流穩(wěn)定在600A，熔接正常電流，操控在600A，然后是電流衰減段，約3分鐘，緩慢將電流控制在400A，操作時，觀察鋼水液面高度，差30-40mm熔滿時即可進入電流衰減，電壓為38V，電壓三檔調(diào)節(jié)(35V、38V、41V)，可根據(jù)工藝需要調(diào)用，通電熔化電極復(fù)合過程中，逐漸加入電渣料，每復(fù)合一塊墊塊一般應(yīng)加入渣料250～300g左右，每復(fù)合完一塊墊塊后，清理結(jié)晶器，將梯度鈷基復(fù)合墊塊的鈷基合金的工作層厚度加工成20～40mm。
將實施例1(1#)、實施例2(2#)加工成的梯度鈷基復(fù)合墊塊的成份、性能檢驗結(jié)果如下表。
1、化學(xué)成分表5

2、鈷基合金面層性能表6

3、交接層性能表7

權(quán)利要求
1.梯度鈷基復(fù)合墊塊，其特征在于它包括鈷基合金面層(1)，在鈷基合金面層(1)下設(shè)交接層(2)，交接層(2)下設(shè)鎳鉻高溫合金底座(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度鈷基復(fù)合墊塊，其特征在于所述的鈷基合金面層(1)的厚度為20～40mm。
3.權(quán)利要求1或2所述的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法包括如下工藝步驟a，電極、底座、引弧渣、電渣料、熔焊電源、電極送進機、結(jié)晶器的準(zhǔn)備；b，將鈷基電極安裝到電極送進機內(nèi)；c，底座安裝到結(jié)晶器上；d，結(jié)晶器內(nèi)加入引弧渣料及電渣；e，電極向下伸入結(jié)晶器內(nèi)，先開循環(huán)冷卻水，冷卻結(jié)晶器，再通電起弧，并調(diào)節(jié)電流大小；f，通電熔化電極復(fù)合過程中，逐漸加入電渣料；g，復(fù)合完一塊墊塊后，清理結(jié)晶器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法，其特征在于所述的電極為鈷基電極，選用電極為400×30×15扁長條形，用精密熔蠟鑄造的方法來制殼，真空熔煉、真空澆注，鈷基合金一般取鈷基合金Co20、Co22、Co40、Co50中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法，其特征在于所述的底座采用精密鑄造的方法，中頻非真空熔煉及澆注，墊塊底座選用鎳鉻高溫合金5G或3G。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法，其特征在于所述的引弧渣采用50％CaF2與50％TiO2配料，用φ8的碳棒做電極，630A電焊機的電源將引弧渣配料放進石墨坩堝內(nèi)，先加入約10mm厚的料，利用碳棒產(chǎn)生的電弧，將引弧渣配料熔化，然后慢慢加入配料，將料完全熔化。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法，其特征在于所述的電渣料由60％CaF2、15％CaO與25％TiO2和AL2O3組成，四種成份充分混合，電渣料在使用前經(jīng)800℃烘干2小時以上，然后600℃保溫去除水份。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的梯度鈷基復(fù)合墊塊的制備方法，其特征在于所述的熔焊電源選用BP-3×1000型的熔焊電源，電極送進機，結(jié)晶器的材料用紫銅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種梯度鈷基復(fù)合墊塊及其制備方法，其特點是它包括鈷基合金面層(1)，在鈷基合金面層(1)下設(shè)交接層(2)，交接層(2)下設(shè)鎳鉻高溫合金底座(3)；其制備方法為電極、底座、引弧渣、電渣料、熔焊電源、電極送進機、結(jié)晶器的準(zhǔn)備，將鈷基電極安裝到電極送進機內(nèi)，底座安裝到結(jié)晶器上，結(jié)晶器內(nèi)加入引弧渣料及電渣，電極向下伸入結(jié)晶器內(nèi)，先開循環(huán)冷卻水，冷卻結(jié)晶器，再通電起弧，并調(diào)節(jié)電流大小，通電熔化電極復(fù)合過程中，逐漸加入電渣料，復(fù)合完一塊墊塊后，清理結(jié)晶器，是用鈷基梯度復(fù)合墊塊替代完全鈷基合金墊塊，既節(jié)約了大量的稀有貴重金屬鈷，又大幅度降低了成本。
文檔編號B23K35/04GK1811314SQ20061004226
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月20日
發(fā)明者姚年善, 王振華, 王玉龍, 王玉海 申請人:煙臺百思特爐管廠