[发明专利]一种耐氨气侵蚀和耐磨损的低温炭套及其生产方法

说明书

本发明公开了一种耐氨气侵蚀和耐磨损的低温炭套的生产方法，主要包括以下步骤：（1）选择满足要求的石墨炭套基材；（2）将满足要求的石墨炭套基材采用低钠硅溶胶浸渍液进行浸渍，然后进行热处理；（3）将聚碳硅烷的二甲苯溶液中加入碳化物微粉并充分搅拌，然后将步骤（2）处理后的炭套浸渍于其中，浸渍完成后进行热处理；（4）将步骤（3）所得炭套进行打磨、抛光处理，使表面光滑均匀，即得到耐氨气侵蚀和耐磨损的低温炭套。本发明所述方法生产的低温炭套，耐氨气侵蚀、耐磨损、抗氧化和抗结瘤性能良好，可在900℃以下的高露点氨气气氛或干气氛环境中长时间使用。

技术领域

本发明属于炭素材料及硅钢领域，具体涉及一种耐氨气侵蚀和耐磨损的低温炭套及其生产方法，特别适用于低温HiB钢连续退火炉渗氮区。

背景技术

HiB钢广泛应用于各种大、中型变压器的制造，与一般取向硅钢相比具有铁损低、磁感应强度高、磁致伸缩小等优点。用它制作的变压器产品具有空载损耗低、噪声低、体积小等特点。HiB有两种不同的生产方式，一种是在热轧工序采用板坯高温加热热轧；另一种是采用低温加热热轧+后工序渗氮处理。低温工艺是钢坯经低温加热、热轧、冷轧后，必须进行连续脱碳退火和氨气气氛渗氮处理。

石墨具有硬度低、自润滑性好、热膨胀系数小、高温机械强度高等特点，石墨炭套（简称炭套）是辊底式硅钢连退炉中用于钢带支撑和传输最好的炉底辊之一。浸渍磷酸盐是提高石墨材料抗氧化性能的一种经济、实用、有效的方法。炭套抗氧化处理的抗氧化剂一般是酸式磷酸盐，最常用的是磷酸二氢铝，而氨气是一种碱性气体，与磷酸二氢铝会发生化学反应。

低温炭套的使用温度一般不会超过900℃，但在连退炉的渗氮区为碱性的氨气气氛环境，炉内高露点环境还会对炭套造成氧化，而且高露点环境还可能对抗氧化剂造成一定影响。

低温HiB钢连续退火炉渗氮区炭套发生侵蚀和破损主要有两方面原因：一是磷酸盐类抗氧剂与氨气会发生反应；二是退火炉内的高露点导致炭套氧化磨损。就炭套耐氨气侵蚀性能而言，磷酸盐并不是一种良好的抗氧化剂。低温HiB钢连续退火炉渗氮区炭套使用一段时间后表面侵蚀严重，表面粗糙度增大，出现边部磨损甚至结瘤，严重影响生产效率和产品表面质量。因此，低温HiB钢连续退火炉渗氮区的炭套在高露点、氨气气氛条件下长期运行，其耐氨气侵蚀、耐磨损和抗氧化性能对使用寿命有决定性影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种耐氨气侵蚀和耐磨损的低温炭套的生产方法。本发明所述方法生产的低温炭套，耐氨气侵蚀、耐磨损、抗氧化和抗结瘤性能良好，可在900℃以下的高露点氨气气氛或干气氛环境中长时间使用。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种耐氨气侵蚀和耐磨损的低温炭套的生产方法，主要包括以下步骤：

（1）选择满足以下要求的石墨炭套基材：体积密度1.60～1.80g/cm³，最好为1.65～1.75g/cm³；显气孔率10～35%，最好为15～25%；最大孔径小于300微米，最好小于200微米；Fe、Ca、Na、K、Mg、Mn等各种杂质元素含量均小于0.01%，Fe、Ca、Na、K含量最好小于0.005%；肖氏硬度（HS）为30～50，最佳为35～45；

（2）将满足步骤（1）所述要求的石墨炭套基材采用低钠硅溶胶浸渍液进行浸渍，然后进行热处理；

（3）将聚碳硅烷的二甲苯溶液中加入碳化物微粉并充分搅拌，然后将步骤（2）处理后的炭套浸渍于其中，浸渍完成后进行热处理；

（4）将步骤（3）所得炭套进行打磨、抛光处理，使表面光滑均匀，即得到耐氨气侵蚀和耐磨损的低温炭套。该炭套即可用于低温HiB钢连续退火，特别适用于渗氮区。