[发明专利]提高硅钢石墨辊套抗高温氧化性的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面处理方法，更具体地说，涉及一种提高硅钢石墨辊套抗高温氧化性的表面处理方法。

背景技术

石墨材料具有很好的导电、导热性及良好的化学稳定性和自润滑性，应用范围广，但缺点是高温时易氧化。石墨氧化从450℃开始，750℃后氧化急剧增加，且随温度升高二加剧。氧化损失严重时，使用性能急剧下降。以石墨为材质的辊套是冷轧硅钢片连续退火炉炉辊上的关键部件，要求在1200℃一定湿气下长期稳定运行，因而对石墨材料的抗氧化性能提出了更高的要求。

热处理炉是硅钢生产的关键设备，石墨辊套是热处理炉中的关键部件。石墨辊套被安装于热处理炉内，沿炉内带钢移动的方向分布、与带钢移动的方向垂直，被机械传动辊芯带动旋转，钢带在其上表面移动通过，与硅钢一起被热处理炉加热至1000℃以上。受工艺要求和环境影响，热处理炉内存在氧、水份等氧化介质，这些介质在高温下对石墨辊套产生严重的氧化作用，导致其受氧化而结构疏松，强度下降，影响硅钢的产品质量、辊套自身的寿命和设备运行效率。

国内外已有诸多关于石墨材料抗氧化性能的研究，提高其抗氧化性能的方法主要有3种：涂层法、自愈合法、浸渍法。据可查询的资料和了解到的供应商信息，对于目前我国生产的硅钢热处理炉用石墨辊套，抗氧化技术主要是有两类：

一类是采用氧化物溶液浸渍方法。将Al₂O₃、SiO₂、TiO₂等氧化物或SiC等非氧化物制成超细粉或微粉，按一定配比例稳定分散在溶液中制成胶体溶液。然后用真空加压浸渍方法将氧化物溶液浸入石墨辊套基体。经中高温热处理后，在石墨基体表面和气孔内形成陶瓷保护薄膜。以此将使用环境（加热炉）中含O₂、H₂O等氧化成分的气体与石墨辊套的基体石墨材料隔开，从而达到提高石墨辊套在高温环境中抵抗氧化、耐磨能力的目的。

另一种是采用磷酸盐溶液浸渍方法。选用一些磷酸盐溶液，如磷酸二氢铝、磷酸二氢镁（钠）等作为浸渍剂，用真空加压浸渍方法将氧化物溶液浸入石墨辊套基体。经中高温热处理后，使其在高温下转化为一系到的偏磷酸盐、焦磷酸盐等物质。

根据玻璃形成理论，这些磷酸盐中的[PO₄]为磷氧四面体结构，是形成磷氧玻璃的基本结构单元，呈层状结构，层之间是由范德华力维系在一起。以磷酸钠盐为例，当P₂O₅熔体中加入Na₂O时，磷氧玻璃结构将从层状转变为链状，链之间是由Na—O离子键结合在一起，使结构更趋于强固，热稳定性及其化学稳定性得到提高，因而比单纯的磷酸浸渍具有更好的抗氧化效果。

因此，采用磷酸盐浸渍，在堵塞石墨辊套基体气孔的同时，在基体的气孔内壁形成一层粘性保护膜，将使用环境（加热炉）中含O₂、H₂O等氧化成分的气体与基体石墨材料隔开，从而达到提高石墨辊套在高温环境中抵抗氧化、耐磨能力的目的。

从实际使用效果看，这些方法在一定程度上提高了石墨辊套的抗氧化能力。但是，由于这些浸渍溶液及其与石墨材料结合方式的固有特点，采用这种方法制作的石墨辊套长期抵抗氧化的温度在900℃以下，应用实践和实验室抗氧化试验结果进一步表明，这种方式制作的石墨辊套已经难有进一步提高抗氧化温度的空间。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种提高硅钢石墨辊套抗高温氧化性的表面处理方法，来使石墨辊套具备更强的抗氧化能力。

根据本发明，提供一种提高硅钢石墨辊套抗高温氧化性的表面处理方法，包括以下步骤：步骤1，辊套基体表面处理；步骤2，浸渍处理；步骤3，中温固化处理；步骤4，无氧化高温裂解陶瓷化。其中，辊套基体为石墨基体；辊套基体表面处理使抗氧化涂覆层与辊套基体更好地结合；浸渍处理的浸渍溶液为液态聚碳硅烷；中温固化处理的固化温度为150～200℃；无氧化裂解陶瓷化温度为1000～1200℃。

根据本发明的一实施例，在步骤4之后，还包括以下后续步骤：步骤5，无氧化冷却；步骤6，辊套表面抛光；步骤7，辊套成品包装。

根据本发明的一实施例，步骤1包括：步骤1.1，辊套基体表面毛化处理；步骤1.2，辊套基体表面清洁处理。其中，辊套基体表面毛化处理使辊套基体表面形成更大的结合表面积，尽可能多地打开基体表面气孔；辊套基体表面清洁处理采用超声波清洗。