Sgs鉭材、鉭製品及其生產方法

2023-06-11 20:38:11 4

專利名稱：：Sgs鉭材、鉭製品及其生產方法
技術領域：
：本發明涉及稀有金屬及其合金領域，特別是一種SGS(StableGrainSize)鉭材、鉭製品及其生產方法，更具體地說，涉及用於高溫狀態下晶粒長大緩慢，組織結構穩定，保持良好的力學性能，使用壽命長的鉭材、鉭製品及其生產方法。鉭是稀有金屬，具有熔點高、耐腐蝕、塑性好、化學活性高的特點。基於鉭的以上特點，鉭材及鉭製品常用於高溫下需要良好的強度和剛度的場合，如高溫爐中的加熱器件、隔熱部件、裝料器皿、支撐件和其他爐內的高溫原材料。用普通鉭材生產的各種製品，如坩堝、加熱器、隔熱屏等，使用壽命較短。這是因為鉭是活性金屬，凡是氧、碳、氮、氫等所謂的間隙元素，在一定溫度和時間的作用下都會進入鉭材中成為雜質，普通鉭在高於它的再結晶溫度以上長期使用時，由於爐體內情性氣體的純度有限和處理物料吸熱後一些氣體元素被逸出，加上鉭材受熱吸氣的特性，爐內保護氣體雜質和物料逸出的氣體雜質被吸附在爐中的鉭配件表面，吸附在爐中的鉭配件表面的氧、氫轉化為吸附態的氧、氫原子溶解於鉭晶體之中，長時間在高溫度作用下鉭晶體載著日積月累的氧、氮原子而使鉭晶格拓寬，體積膨脹、晶粒硬化，與此同時晶界中的氧、氮及氧化物、氮化物在長時間高溫度下沿晶界遷移的聯合作用下，使晶界空虛、晶體膨脹、晶粒脆化疏鬆等，最終使爐子鉭配件被燒損脆化而報廢，這對資源緊缺，價格昂貴的鉭材及其製品是極為不利的，德國的斯達克(H.C.STARCK)公司提供給NRC公司用於爐子鉭配件的SGS鉭製品，採用真空電弧熔煉法生產SGS鉭錠，再利用該鉭錠加工成鉭製品，鉭坩堝壽命為3000爐次/1650℃·2小時，鉭片加熱器和鉭隔熱屏使用壽命大於1500爐次/1650℃·2小時。但鉭是高熔點金屬，利用電弧熔煉法生產SGS鉭錠對設裝置要求較高，生產成本高，不利於大規模工業化生產。本發明的目的在於提供一種SGS鉭材、鉭製品及其生產方法，用這種方法生產的鉭材及其鉭製品在高溫下不僅保持良好的力學性能，而且在高溫下晶粒長大緩慢，保持穩定的晶體結構，使用壽命提高一倍以上。本發明的目的是這樣實現的一種SGS鉭材，它是成分中添加有50～150PPM的稀土金屬元素並經過高溫燒結或電子轟擊及熱處理而得到的微合金化材料；上述稀土合金元素是金屬釔；一種SGS鉭材的生產方法，包括以下步驟(1)通過向鉭粉中摻稀土元素，高溫燒結或電子轟擊得到摻雜鉭錠；(2)將得到的摻雜鉭錠經過鍛壓開坯、初軋、精軋、清洗、退火工序製得SGS鉭板材；上述SGS鉭板材的用途，以SGS鉭材為原料，通過下料、衝壓拉伸、鑽孔、焊接、鉚接、車削加工工序製得SGS鉭製品；上述SGS鉭製品是高溫真空爐用鉭配件；上述高溫真空爐用鉭配件包括鉭坩堝、鉭加熱器、鉭隔熱屏、鉭支撐架等。用本發明的方法生產的SGS鉭板及鉭製品不但在高溫具有良好的機械性能，而且高溫使用壽命得到了大大提高，如鉭坩堝的使用壽命達到了3000爐次/1650℃·2小時，鉭加熱器和鉭隔熱屏使用壽命達到1500爐次/1650℃·2小時。附圖1是本發明鉭材及鉭製品的加工工藝示意圖。以下結合附圖通過實施例對本發明進行更詳細的描述實施例1在鉭粉中添加110ppm的稀土合金元素——金屬釔，按照圖1流程進行混料、裝粉，通過燒結成形的方法生產出直徑為28mm的鉭錠，燒結溫度控制在2000-2500℃，時間4-6小時，將摻釔鉭錠鍛壓為25mm的鍛坯，在溫度為1200℃下真空退火，保溫150分，對退火鉭錠進行初軋，道次加工率是鍛坯厚度的6～8％，軋至厚度為2.5mm時對鉭板材進行剪邊，頭尾相互用氬弧焊接成卷，焊接時用清洗劑清洗焊接頭，清洗劑按重量比配製，其中對清洗後的鉭卷材進行去應力退火，退火溫度為1320℃，保溫時間為150分，將去應力鉭卷材進行精軋，道次加工率為厚度的4～6％，張力為2～3格，軋到板厚度為不同厚度的SGS鉭板材，用99.5％四氯化碳進行清洗，對清洗精軋鉭板材進行退火，退火溫度為1320℃，保溫時間為150分，得到SGS鉭板材。實施例2在鉭粉中添加70ppm的稀土合金元素——金屬釔，按照圖1流程進行混料、裝粉，採用電子轟擊的方法生產出直徑30mm的鉭錠，採用例1的同樣工序將其加工成SGS鉭材。實施例3從實施例1得到的SGS鉭板材中衝取厚度為1.14mm，直徑為235mm的圓片料，用模具進行坩堝體拉伸，拉伸高度為36mm，用模具在坩堝底部中心衝取直徑為23.5mm的中心孔，用模具在坩堝底部壓上高度為2.6mm的環筋，用模具進行翻邊，車削後翻邊高度為3.3mm，再用模具在坩堝側面衝尺寸為6×2.5mm的支撐耳裝配孔，在上述SGS鉭板上剪下尺寸為1.14×37×68mm的毛坯料，用模具捲成內徑為20.62mm的中心管，管縫用氬弧焊焊接，再用模具在中心管高度中部擠壓外徑為26mm的凸筋，用車床平齊埠後中心管高度為37mm，再在上述SGS鉭板上剪下支撐耳的毛坯料，用折邊模具折出對稱的支撐耳，把支撐耳插入坩堝體上的裝配孔中，向外翻過並漲緊，再把中心管用裝配模具壓裝在坩堝體的中心管孔中，將坩堝進行退火，退火溫度為1320℃，保溫60分鐘，得到鉭坩堝，經用戶試用，其壽命達到了300O爐次/165O℃·2小時。實施例4從實施例1得到的SGS擔板材中依據圖紙用剪板機剪取夾環和發熱片的板料，用鎢極氬弧焊機將兩片夾環板料雙面焊接，焊縫表面平整光滑、無夾層、咬邊和裂紋，設計和製做專用壓弧模具，利用衝床對發熱片壓弧弧度為R127。將SGS擔棒，在車床上車削成19.05×177.8mm鉭棒，再用刨床創平。據圖紙的要求，利用24006鑽床鑽孔，用鋁鉚釘將加工好的夾環、發熱片和鉭棒鉚接在一起。在高真空電阻爐中退火，退火溫度為1320℃，保溫時間為120分鐘，出爐後即得SGS鉭加熱器。經試用，其壽命達到了1600爐次/1650℃·2小時。實施例5按隔熱屏圖紙尺寸，在實施例1製得的SGS鉭板材中選取合適厚度板材，用劃針畫上線，再用剪刀沿劃好的線剪下，根據圖紙的要求，設計和製作專用模板，用模板衝壓出孔洞，對於小孔可用手槍鑽鑽取，檢驗與圖紙相符，用鋁鉚釘將加工好的隔熱片鉚接在一起。將鉚接好的隔熱片按產品圖紙的要求組裝起來，在高真空電阻爐進行退火，退火溫度為1320℃，保溫時間為120分鐘，出爐後即得到SGS鉭隔熱屏，經用戶試用，其壽命達到了1600爐次/165O℃·2小時。權利要求1.一種SGS鉭材，其特徵在於它是成分中添加有50～150PPM的稀土金屬元素並經過高溫燒結或電子轟擊及熱處理而得到的微合金化材料。2.如權利要求1所述的SGS鉭材，其特徵在於上述稀土合金元素是金屬釔。3.一種SGS鉭材的生產方法，其特徵在於該方法包括以下步驟(1)通過向鉭粉中摻稀土元素，高溫燒結或電子轟擊得到摻雜鉭錠；(2)將得到的摻雜鉭錠經過鍛壓開坯、初軋、精軋、清洗、退火工序製得SGS鉭板材；4.一種SGS鉭板材的用途，其特徵在於以SGS鉭材為原料，通過下料、衝壓拉伸、鑽孔、焊接、鉚接、車削等加工工序製得SGS鉭製品。5.如權利要求4所述的SGS鉭板材的用途，其特徵在於上述SGS鉭製品是高溫真空爐用鉭配件。6.如權利要求5所述的SGS鉭板材的用途，其特徵在於上述高溫真空爐用鉭配件包括鉭坩堝、鉭加熱器、鉭隔熱屏、鉭支撐架等。全文摘要本發明是一種SGS鉭材、鉭製品及其生產方法，SGS鉭材是成分中添加有50～150PPM的稀土金屬元素並經過高溫燒結或電子轟擊及熱處理而得到的微合金化材料。該方法是通過向鉭粉中摻稀土元素，通過高溫燒結或電子轟擊得到摻雜鉭錠，再經過鍛壓開坯、初軋、精軋、清洗、退火工序製得SGS鉭板材。SGS鉭板材通過下料、衝壓拉伸、鑽孔、焊接、鉚接、車削加工工序製得SGS鉭製品。用該方法生產的SGS鉭材及其製品具有較好的高溫性能，使用壽命提高一倍以上。文檔編號C22C27/00GK1393571SQ01122238公開日2003年1月29日申請日期2001年6月23日優先權日2001年6月23日發明者馬世光,趙永升,楊金峰,馬萬金,瞿康發申請人:西北稀有金屬材料研究院