一种金属高温防护润滑的轧制方法技术

一种金属高温防护润滑的轧制方法，属于金属的轧制领域。该金属高温防护润滑的轧制方法为：将玻璃防护浆料喷涂、刷涂或浸蘸在金属坯锭表面，干燥；进行一段加热或两段式加热法进行加热和涂层干粉涂覆；将加热后的金属坯锭进行1~6道次粗轧、1~6道次中轧、2~8道次预精轧和4~8道次精轧，冷却后，玻璃防护涂层自动脱落，得到轧制后的金属。该方法结合防护、润滑、加热及涂覆方式和轧制工艺调整，能够实现金属材料的氧化防护，满足高品质金属轧制生产及长服役期限的需求，并且玻璃防护涂层保温效果好，传热系数低，能减慢坯料温降，且能润滑轧辊和坯料界面，延长轧辊寿命，坯料冷却后防护涂层自由脱落，能重复利用，减少成本并有效利用资源。减少成本并有效利用资源。

【技术实现步骤摘要】
一种金属高温防护润滑的轧制方法


[0001]本专利技术涉及金属的轧制
，具体涉及一种金属高温防护润滑的轧制方法。

技术介绍

[0002]金属的轧制是将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，主要用来生产型材、板材、管材。而对于这些型材、板材和管材的生产过程，因为要实现轧制变形，往往要将金属在较高的轧制温度下进行高温轧制处理，然而较高的轧制温度，容易引起氧原子扩散速率加快，氧化加剧，在金属表面形成一层硬而脆的富氧层和渗气层，并且空气通过渗气层逐步对高温金属型材内部进行氧化，使高温金属的塑性大大降低，脆性增加。而对大件金属型材表面氧化层进行处理容易造成大量原材料的损耗，同时还需要利用其他设备去除其表面的氧化皮，耗费大量资金。另外，金属的导热系数较高，导致轧辊的温度会升高，另外，在轧制过程中金属坯锭与轧辊容易造成摩擦，过高的温度和对轧辊的摩擦缩短轧辊的使用寿命；并且金属在运输到轧机的过程中，金属表面的温度会降低，据统计，温度降低100~300℃，这严重影响到后续的轧制工序能否顺利进行。
[0003]现有的金属的轧制，为了避免这类问题，其金属防护氧化方面采用的处理方法，为第一：采用还原性气氛或惰性气体氛围轧制，但对于热轧而言，其设备占地面积大，构建具有还原性气氛或惰性气体氛围的厂房成本高，而且容易造成危险；第二：在容易氧化的金属表面涂覆一层高温防氧化涂层，防止其在轧制过程中发生严重表面氧化，同时，通过调节涂层成分，可控制此类涂层在金属轧制完成后的冷却过程中的自行剥落行为，免去清除涂层的工序，提高效率，节约成本。但是在现有金属轧制过程中，因为轧制温度过高，造成不能实现全温度流程的氧化防护，而现有技术的某些涂层材料中添加PbTiO3和Cr2O3等，会对环境造成污染。而对于运输及轧制过程中金属表面降温的处理方法为：第一，将开始加热温度升高，这有可能超过金属的相变温度，导致金属的性能变差；第二：将金属进行二次加热，但工序比较繁琐，并且还浪费资源。针对保护轧辊的问题，目前还没有有效的处理方法。同时，金属轧制需要在保证金属坯减少氧化、金属坯表面良好的温度以及延长轧辊使用寿命的同时，有效的提高效率，保证质量，减少成本及轧制后的工序，目前对于金属的轧制问题并没有有效的解决办法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种金属高温防护润滑的轧制方法，其一段加热或两段式加热法和轧制工艺调整，能够实现金属材料全温度流程大温度区间的防护和轧制过程中的润滑，满足高品质金属轧制生产及长服役期限的需求。在本专利技术的金属高温防护润滑的轧制方法中，通过采用一段加热或两段式加热法结合涂层干粉涂覆法，保证了涂层达到有效的防护润滑效力，以及在玻璃防护涂层加入低熔点P2O5，保证了在金属坯的玻璃防护涂层在低温下的可行性；通过调整轧制工艺以及轧制速度，玻璃防护涂层中加
入ZnO等改善了轧制过程中涂层的润滑性以及稳定性，以及涂层自脱落性能，保证了轧制工艺的顺利进行及轧制后涂层的回收再利用；通过在微纳米固体颗粒中加入硼化物以及部分高熔点物质，能够及时补充防护涂层中挥发的B2O3，同时增强了防护涂层高温下的稳定性，另外TiB2高温下与空气中的氧反应，同时反应生成的TiO2能够起到在高温轧制过程中调节粘度的作用，有效的改善了轧制过程中金属坯的氧化问题，并且实现了金属材料全温度流程大温度区间的防护。在本专利技术的金属高温防护润滑的轧制方法，金属坯氧化程度低，工业生产效率高，同时能够保证轧制后玻璃防护涂层自由剥离，回收再利用，减少成本及资源的浪费，节能环保。
[0005]为了实现本专利技术的目的，采用的技术方案如下：本专利技术的一种金属高温防护润滑的轧制方法，包括以下步骤：步骤1：防护将玻璃防护浆料喷涂、刷涂或浸蘸在金属坯锭表面，自然干燥或利用低温<200℃的工厂尾气烘干，得到有玻璃防护涂层的金属坯锭；其中，玻璃防护涂层的厚度0.1~1.0 mm；玻璃防护浆料包括的成分及各个成分的质量百分比为：玻璃粉为40~96.5%，微纳米固体颗粒为0.5~40%，粘结剂为3~45%，各个成分的质量百分比之和为100%；玻璃粉包括的成分及各个成分的质量百分比为：3~70wt.%SiO2、3~60wt.%B2O3、3~40wt.%P2O5、0.5~15wt.%Al2O3、0.1~10wt.%ZnO、1~10wt.%CaO、3~30wt.%Na2O、0.1~15wt.%K2O、0~10wt.%TiO2、1~15wt.%MgO、0~5wt.%La2O3、0~5wt.%CeO2、0~10wt.%BaO、0~5wt.%Nd2O3及小于2wt.%杂质，各个成分的质量百分比之和为100wt.%；步骤2：加热将有玻璃防护涂层的金属坯锭，可采用一段加热或两段式加热法预热到指定温度。其中，一段加热法为：将有玻璃防护涂层的金属坯锭直接加热至700~1300℃，待温度均匀后出炉，得到热态坯料；同时，可选择往热态坯料上喷涂、滚涂或布撒不加粘结剂的玻璃粉和微纳米颗粒均匀混合的干粉，进一步增加涂层厚度，更好的实现润滑和防护。
[0006]其中，两段式加热法为：将有玻璃防护涂层的金属坯锭利用加热炉或热处理工厂的尾气余热预热至200~400℃，可选择在其表面喷涂、滚涂或布撒一层不加粘结剂的玻璃粉和微纳米颗粒均匀混合的干粉或不喷涂，再进行第二段加热至700~1300℃，在第二段加热后的金属坯锭表面，可选择再喷涂、滚涂或布撒一层不加粘结剂的玻璃粉和微纳米颗粒均匀混合的干粉；将金属坯锭运输至轧机设备中进行轧制，运输过程中带有玻璃防护涂层的金属坯锭温降为30~50℃；步骤3：轧制将加热后的金属坯锭进行1~6道次粗轧、1~6道次中轧和2~8道次预精轧，得到预精轧的坯料；其中，粗轧、中轧和预精轧的轧制温度均控制在700~1200℃，轧制速度为0.5~45m/s；将预精轧的坯料进行4~8道次精轧，得到精轧的金属坯料，控制精轧的轧制温度为650~1120℃，轧制速度为40~110m/s；轧制过程中涂覆玻璃防护涂层的金属坯料的传热系数小于2W/(m
·
K)，使得轧辊的温度不会过高，延长其使用寿命；步骤4：后处理
将精轧的金属坯料自然冷却或喷冷水冷却，玻璃防护涂层自动脱落，得到轧制后的金属。
[0007]所述的金属高温防护润滑的轧制方法，得到的轧制后的金属，其表面未发现明显氧化，氧化程度<0.1%。
[0008]所述的步骤1中，优选采用喷涂或滚涂工艺中的一种。
[0009]所述的步骤1中，所述的金属优选为纯钛金属、钛合金金属或不锈钢等。
[0010]所述的步骤1中。所述的Al2O3、SiO2等组分可以用铝硅酸盐防火玻璃废料等量替代，B2O3和SiO2等组分可以用硼硅酸盐防火玻璃废料等量替代。
[0011]所述的步骤1中，所述的玻璃粉，其平均粒径为100~600目。
[0012]所述的微纳米固体颗粒，其粒径为微米或纳米，所述的微纳米固体颗粒为TiB2、TiO2、A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属高温防护润滑的轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：防护制备玻璃防护浆料，将玻璃防护浆料喷涂、刷涂或浸蘸在金属坯锭表面，自然干燥或利用低温<200℃的工厂尾气烘干，得到有玻璃防护涂层的金属坯锭；其中，玻璃防护涂层的厚度0.1~1.0 mm；玻璃防护浆料，包括的成分及各个成分的质量百分比为：玻璃粉为40~96.5%，微纳米固体颗粒为0.5~40%，粘结剂为3~45%，各个成分的质量百分比之和为100%；步骤2：加热将有玻璃防护涂层的金属坯锭，采用一段加热法或两段式加热法预热到指定温度；其中，一段加热法为：将有玻璃防护涂层的金属坯锭直接加热至700~1300℃，待温度均匀后出炉，得到热态坯料；选择以下方法之一处理，热态坯料：第一：向热态坯料上喷吹、滚涂或布撒不加粘结剂的玻璃粉和微纳米颗粒均匀混合的干粉，得到加热后的金属坯锭；第二：不处理，热态坯料即为加热后的金属坯锭；其中，两段式加热法为：将有玻璃防护涂层的金属坯锭利用加热炉或热处理工厂的尾气余热预热至200~400℃，选择在其表面喷吹、滚涂或布撒一层不加粘结剂的玻璃粉和微纳米颗粒均匀混合的干粉或不涂覆，再进行第二段加热至700~1300℃，在第二段加热后的金属坯锭表面，选择再喷吹、滚涂或布撒一层不加粘结剂的玻璃粉和微纳米颗粒均匀混合的干粉或不涂覆；得到加热后的金属坯锭；步骤3：轧制将加热后的金属坯锭进行1~6道次粗轧、1~6道次中轧和2~8道次预精轧，得到预精轧的坯料；其中，粗轧、中轧和预精轧的轧制温度均控制在700~1200℃，轧制速度为0.5~45m/s；将预精轧的坯料进行4~8道次精轧，得到精轧的金属坯料，控制精轧的轧制温度为650~1120℃，轧制速度为40~110m/s；步骤4：后处理将精轧的金属坯料自然冷却或喷冷水冷却，玻璃防护涂层自动脱落，得到轧制后的金属。2.根据权利要求1所述的金属高温防护润滑的轧制方法，其特征在于，所述的玻璃粉包括的各成分的质量百分比为：3~70%SiO2、3~60%B2O3、3~40%P2O5、0.5~15%Al2O3、0.1~10%ZnO、1~10%CaO、3~30%Na2O、0.1~15%K2O、0~10%TiO2、1~15%MgO、0~5%La2O3、0~5%CeO2、0~10%BaO、0~5%Nd2O3...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪培远，张雷，崔磊，厉英，丁玉石，黄文龙，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：