[01827794]硅钢连续退火炉炉底辊用CSN复合套管制备关键技术及工业应用

项目属于材料科学技术领域。 硅钢薄板连续退火炉是硅钢生产的关键设备,炉底辊套管在炉内温度、气氛和高速运行钢带的机械摩擦等多维度作用下,套管表面氧化、结瘤和严重磨损,套管消耗快,寿命低。同时由于钢带和炉底辊套管间相互作用,硅钢带的表面质量与炉底辊套管的质量和性能具有直接关系。优质、长寿命的炉底辊套管是制约硅钢生产的“瓶颈”。开发高性能、长寿命的炉底辊套管也为我国硅钢特别是高牌号高性能硅钢产品的生产具有十分重要的战略意义和经济价值。 项目针对硅钢连续退火炉炉底辊用碳质套管易被氧化及耐磨损性不好和寿命较低、陶瓷套管表面易结瘤和结瘤套管不易修复而影响产品质量等突出问题,建立控制反应的次序与程度和显微结构变化的模型,实现对CSN复合材料物相与结构的设计,研发CSN复合套管制备关键技术：陶瓷相和碳基复合技术和基于材料微结构设计的结瘤调控技术,创新性发明硅钢连续退火炉炉底辊用CSN复合套管材料,其良好的抗结瘤性、耐磨性、抗氧化性,完全满足硅钢生产的需要,使用寿命明显高于代表国际先进水平的日本产品。 主要创新和突破为： 1、创新性的材料设计 以炭（石墨）为基体材料,保持好的热震稳定性和自润滑性;以陶瓷相来结合与增强碳材料,发挥陶瓷相的强度高、耐磨性能好;通过原位反应生成陶瓷相的次序、组成及转化规律,建立了控制反应的次序与程度的模型,实现可控陶瓷相的体积分数、晶粒尺寸和分布的制备,使套管不易结瘤和结瘤后容易修复,实现了对CSN复合材料物相与结构的设计。 2、CSN复合套管制备关键技术：基于碳质基体中高温原位反应合成陶瓷相的陶瓷相和碳基复合制备关键技术和基于材料微结构设计的结瘤调控技术 基于多元体系中碳基体制备和陶瓷相原位反应生成的动力学规律及组成、温度和气氛对物相转化的规律,通过控制碳基体由非晶炭逐步晶化以及由不完整结晶逐步向高结晶度转变过程;设计复合材料中陶瓷相和石墨的结合界面的位相关系和结合键,实现陶瓷相与石墨的化学结合,陶瓷相和添加复合制备关键技术。 基于碳套管结瘤机理及修复和工艺,通过控制陶瓷相晶粒的原位生成的大小和分布,特别是微米级陶瓷相的体积分数和气孔调控“瘤和套管”间结合强度,研发基于材料微结构设计的结瘤调控技术。 3、发明了系列CSN复合套管,并且实现工业应用。 基于创新性材料设计思想和二项CSN复合套管制备关键技术,发明了具有良好的自润滑性、耐磨性、结瘤后易修复性的系列硅钢连续退火炉炉底辊用CSN复合套管,完全满足硅钢生产的需要。高温复合套管比日本产品的使用寿命延长105.8%。 项目成果获授权国家发明专利5项,发表论文18篇。