合成金刚石用合金触煤片的生产方法及其设备技术

本发明专利技术公开了一种合成金刚石用合金触媒片的生产方法及其设备，该方法采用连铸薄带技术将母合金直接铸造成冷轧用薄带，并采用冷轧和热处理改变其组织结构。该方法适应于Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金和Ｆｅ基合金触媒片的生产。同传统的生产方法相比，该方法生产的合金触媒片产品质量稳定，性能达到或超过传统方法的产品，且具有成材率高、能耗低、设备少、工艺流程短和厂房面积小等优点。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合成金刚石用合金触媒片的生产方法，更具体讲涉及采用连铸薄带技术生产合成金刚石用合金触媒片的生产方法。目前国内外在工业人造金刚石的大规模生产中，大多采用合金触媒片作为催化剂，在高温高压下将石墨转化成金刚石。而合金触媒片的性能、质量对合成金刚石的性能起着决定性的作用。目前合金触媒片材料一般为Ni及Ni基合金，Co及Co基合金以及Fe基合金等。目前合金触媒片生产方法是采用传统的冶金工艺方法，如CN1053014A中所述的，其基本工艺流程为真空冶炼合金并真空铸锭-扒皮-加热锻造开坯-机加工板坯表面-加热热轧-固溶处理-酸洗-冷轧-冲片-球磨-成品包装。这种生产合金触媒片的传统工艺方法的缺点是成材率低，一般只能达到40%，能源消耗大，生产工序长，需用设备多，投资大，厂房占地面积大，建设周期长，工作人员多，因而造成生产成本高。而且在整个工艺流程中影响产品质量的因素繁多，使得产品质量不易控制，稳定性差。本专利技术的目的是针对目前传统冶金工艺生产合金触媒片的上述缺点，而提出了一种全新的合金触媒片生产方法，以最大程度地克服上述缺点。本专利技术提供了一种利用连铸薄带技术生产合成金刚石用合金触媒片的方法，还提供了连铸触媒合金薄带的连铸设备。“近终产品形状浇铸”技术是80年代以来国际冶金行业中出现的新技术，它省去了铸锭、开坯、热轧和减少了冷轧道次。带材的直接铸带工艺包括单辊直接铸造技术(参见廖荣松等人的“合金刚薄带的直接铸造”，第七届全国炼钢学术会议论文集，P194-199，1992.10，鞍山)和双辊直接铸造技术(参见薛培忠等人“双辊式薄带坯连铸设备研制”，《上海钢研》，1990.5P1-6)。目前该项技术仅用来进行不锈钢或其它常规钢种薄带的直接铸造，并且多是处于实验研究阶段。本专利技术利用薄带连铸技术，并针对触媒合金的性质特点，以及合金触媒片的性能要求，将常用的薄带连铸技术进行改进，并结合热处理及其它常规工艺，以生产出适合要求的高性能合金触媒片。本专利技术的合成金刚石用合金触媒片生产方法的工艺流程为真空冶炼母合金并铸锭-合金重熔-直接铸带-酸洗-冷轧和热处理-冲片-球磨-成品包装，其中的合金重熔和浇铸前采用气体保护。本专利技术的用于实现合成金刚石用合金触媒片生产新方法的触媒合金重熔直接铸带的设备，包括合金重熔炉、中间包、浇铸包、冷却辊、二次冷却及输送装置。其特征在于还包括合金重熔炉气体保护装置、中间包气体保护装置和浇铸包气体保护装置，以将合金重熔炉、中间包、浇铸包置于气体保护之中。中间包还带有电加热源，以加热中间包。由于现有技术中的合金重熔-直接铸带工艺仅限于不锈钢等常规钢种的生产，因此，本专利技术在采用该技术时，结合触媒合金的特殊性及成品性能要求，对其进行了以下实质性改进。本专利技术的这些实质性改进，克服了将现有技术应用于合金触媒片生产中所存在的技术上的困难，从而在合成金刚石用合金触媒片生产方法方面提供了一种全新的工艺。(一)若要生成高品质、粗颗粒金刚石，则要求触媒合金具有高的纯净度以及很低的氧含量，为此本专利技术在合金重熔和浇铸前采用氮气、氩气等惰性气体保护，以防止合金氧化。(二)由于触媒合金一般为Ni基合金、Co基合金或Fe基合金等，其熔液的粘性较常规钢种高，即其粘滞温度区高，因此为了保证良好的铸带性能，本专利技术采用较高的浇铸温度，浇铸温度为1550℃～1700℃。(三)为了减少重熔母合金倒入中间包中时温度的降低，本专利技术采用带电加热源的中间包，保证重熔合金液在中间包内的温度很少降低，从而保证了整个浇铸过程所需的较高浇铸温度。另外，为了满足合成金刚石合金触媒片的组织结构的要求，对连铸带材进行冷轧和热处理。连铸带材一般为柱状晶组织，这不利于金刚石的生成，采用冷轧加工变形和合适的热处理工艺，可以将柱状晶组织转变成有利于金刚石生成的奥氏体等轴晶组织。为了促进组织的转变，最好采用冷轧-热处理-冷轧工艺，即在热处理前，先将薄带进行一定量的冷变形，热处理后，带材厚度也最好留有一定余量，以便将其再次冷轧，达到触媒片所需厚度及尺寸偏差，也可以进一步提高薄板表面光洁度和平整度。为了达到同样的目的，也可以将热处理工序放在铸带冷轧之前或冷轧之后来进行。热处理温度为850℃～1100℃，保温时间为1～10分钟，在水或保护气氛中快冷。为防止表面氧化，热处理最好在保护气氛中进行。经冷轧和热处理后，薄带的厚度和组织结构已达到要求，其表面光洁度、平整度也合乎要求，则进行冲片、球磨和包装工艺，这与传统工艺相同。为使产品性能长期保存，最好采用塑料袋包装。需指出的是，在铸带过程中，当带材离开铸机冷却辊的过程中，表面会有轻微的氧化，这可采用常规的酸洗工艺来除去其表面的氧化皮，酸洗之前可先进行一次破磷处理。下面结合附图来详细说明本专利技术的合金触媒片的生产方法及所用的设备。附图说明图1为本专利技术的合金触媒片直接铸带的单辊铸带设备示意图。图中的各标号含义为1-合金重熔炉，2-中间包，3-浇铸包，4-冷却辊，5-清扫器，6-二次冷却及输送装置，7-合金重熔炉气体保护装置，7′-中间包气体保护装置，7″-浇铸包气体保护装置，8-铸得的合金薄带，9-中间包的电加热源。图2为双辊铸带的设备示意图，图中的标号含义与图1中的相同。附图1和2中的箭头表示保护气体。本专利技术的合成金刚石用合金触媒片的生产方法是在真空冶炼炉(图中未示出)中冶炼合金触媒片的母合金，即常用的Ni基合金、Co基合金或Fe基合金，并真空铸锭。然后将铸锭放入本专利技术的设备中的重熔炉中进行重熔，待合金液温度达到1550℃～1700℃温度后将其倒入带有电加热源的中间包中，该电加热源用于预热和加热中间包，以保持合金液的温度适于浇铸和再经中间包而注入浇铸包中，然后向冷却辊上浇铸，浇铸温度为1550℃～1700℃，合金液在冷却辊上直接凝固，再经二次冷却和输送装置而得到触媒合金的薄带。上述重熔炉，中间包和浇铸包分别带有其相应的气体保护装置7、7′、和7″，即上述的重熔、浇铸过程均在惰性气体保护下进行。对于图1的单辊铸带设备，需有一个清扫器，以不断地清理冷却辊的表面。对于图2的双辊铸带设备则需两个清扫器。通过调整冷却辊转动速度、合金液流量、液位高度和双辊间压力等工艺参数来控制合金薄带的厚度，其厚度一般为1～5毫米。这些具体的工艺，参数对于本
的技术人员来讲，根据具体的工艺要求即可选定。将上述铸得的薄带进行酸洗以去除其表面氧化皮，然后进行冷轧和热处理，以得到所需厚度及组织结构的合金触媒片。之后按传统工艺进行冲片、球磨及包装。由于本专利技术的生产合金触媒片的生产方法省去了热锻和热轧两项主要工序，从而极大地减少了能源消耗，降低了生产成本;同时由于省去了铸锭缩孔切头和锭子及热轧板坯的两次扒皮，因而减少了合金材料的损失，使得成材率大幅度提高(可达65%以上)。此外，新工艺生产流程缩短，使得产品质量易于控制。而且该工艺保证了触媒片产品质量及其稳定性达到或超过传统方法生产的产品。本专利技术的生产方法所需生产设备大为减少，因而大大降低了建厂投资和占地面积。本专利技术的实施具体例如下在50公斤真空感应熔炼炉中，炼得Ni70Mn25Co5合成金刚石用触媒母合金，并在该炉中铸成Φ150×350毫米圆锭。将铸得的母合金锭放入图1的单辊铸带设备的重熔炉中进行重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成金刚石用合金触媒片的生产方法，其特征在于该方法的工艺流程为：真空冶炼母合金并铸锭－合金重熔－直接铸带－酸洗－冷轧和热处理－冲片－球磨－成品包装，其中的合金重熔和浇铸前采用气体保护。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：荣文武，
申请(专利权)人：王芳忠，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]