[发明专利]合成金刚石用合金触煤片的生产方法及其设备

说明书

本发明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。

本发明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。

本发明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》，1990.5    P1-6）。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。

本发明利用薄带连铸技术，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。

本发明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。

本发明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，本发明在采用该技术时，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。本发明的这些实质性改进，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，为此本发明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，本发明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，本发明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。