CN113308662B - 连铸结晶器短边铜板侧面的喷涂修复方法 - Google Patents
连铸结晶器短边铜板侧面的喷涂修复方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明连铸结晶器短边铜板侧面的喷涂修复方法,其具体步骤是:(1)粗加工;(2)探伤;(3)喷涂前加工:以结晶器铜板水槽侧面为基准,整体加工找平;然后采用玉米铣刀二次加工,使侧面形成均匀的0.2‑0.5mm凹槽;(4)喷涂前预处理;(5)喷涂:采用火焰喷涂工艺在基体上制备镍基涂层;(6)热处理:在惰性气体保护和950℃‑1000℃温度条件下,对涂层进行固溶时效,使涂层与基体间出现元素扩散,进而形成冶金结合的涂层;(7)热处理后加工。本发明喷涂修复方法采用喷涂和热处理结合的修复方法能有效解决修复层与结晶器铜基体间的冶金结合问题。同时,通过喷涂工艺及涂层材料的配合,可制备出满足结晶器铜板侧面要求的涂层。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工业领域,尤其涉及一种对连铸结晶器短边铜板侧面进行喷涂修复的方法。
背景技术
钢铁冶金进入连铸连轧时代以来,其本质要求是效率高、质量好,进而节约成本。连铸结晶器作为连铸设备的核心部件,其性能和寿命对连铸生产的稳定运行至关重要。一套板坯连铸结晶器由两块长边铜板和两块短边铜板组成;由于短边铜板的使用要求苛刻,同时其生产制造成本相对于长边铜板较低,因此在设计制造时主要以短边铜板配合长边铜板进行,使得短边铜板使用时磨损严重,更换频繁;而短边铜板侧面(如图1中所示的A面及B面)的磨损问题则通过换新和修复进行解决;为节约成本,主要从修复方面去解决短边铜板侧面的磨损问题。其中,传统的方法是结晶器短边铜板侧面通过电镀方式进行修复,因其造成的严重污染,已属于被淘汰的技术。现针对结晶器短边铜板侧面的修复方法主要是堆焊和激光熔覆工艺方法,虽可获得冶金结合的修复层,但由于堆焊以及激光熔覆方法的特性决定了在铜基体上制备无缺陷的修复层具有很大难度(铜基体的高热导率和高反射率),同时还会出现局部变形情况;另外还需对修复后的结晶器铜板进行重熔以恢复铜基体的硬度,因此采用堆焊或激光熔覆修复结晶器短边铜板侧面的方法,其工艺仍需优化探索。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供连铸结晶器短边铜板侧面的喷涂修复方法,它采用喷涂和热处理结合的修复方法能有效解决修复层与结晶器铜基体间的冶金结合问题。同时,通过喷涂工艺及涂层材料的配合,可制备出满足结晶器铜板侧面要求的涂层,并兼具生产效率和成本优势,使具备冶金结合的、便捷的结晶器短边铜板侧面修复层的产业化成为可能。
本发明连铸结晶器短边铜板侧面的喷涂修复方法,其具体步骤是:
(1)粗加工:将连铸结晶器短边铜板待修复侧面进行清洗、抛磨;
(2)探伤:对待修复的结晶器铜板侧面进行探伤;
(3)喷涂前加工:以结晶器铜板水槽侧面为基准,整体加工找平;然后采用玉米铣刀二次加工,使侧面形成均匀的0.2-0.5mm凹槽;
(4)喷涂前预处理:对待修复侧面采用喷砂、喷丸进行预处理;
(5)喷涂:采用火焰喷涂工艺在基体上制备镍基涂层;
(6)热处理:在惰性气体保护和950℃—1000℃温度条件下,对涂层进行固溶时效,使涂层与基体间出现元素扩散,进而形成冶金结合的涂层;
(7)热处理后加工:根据连铸结晶器短边铜板的尺寸要求进行加工。
进一步地,步骤(5)喷涂:镍基粉末的组分为重量百分比0.01~0.03%C、0.1~0.5%Fe、0.3~0.8%P、1~2%B、2~4%Si、1~3%Cu,余量为Ni和极少量杂质。
进一步地,步骤(5)喷涂:镍基粉末的粒度为36~106um。
进一步地,步骤(5)喷涂:喷涂参数:氧气压力2.0-2.6bar,乙炔压力1.0-1.5bar;送粉量80-100g/min;喷涂距离180-220mm;速度12-15m/min。
进一步地,步骤(5)喷涂:采用火焰喷涂方法,通过喷枪往复移动,涂层搭接形成结晶器铜板侧面修复层;喷涂层单道宽度为10~12mm,单层厚度为0.1~0.2mm,相邻喷涂层搭接量为喷涂层单道宽度的50%左右;控制喷涂层间温度低于100℃。
进一步地,步骤(6)热处理:惰性气体为氮气和氩气。
进一步地,步骤(7)热处理后加工:加工后得到的涂层厚度为0.5-2mm。
进一步地,经喷涂修复后得到的连铸结晶器短边铜板侧面的硬度为HV120~180。
本发明喷涂修复方法的优点是:1、喷涂前加工采用玉米铣刀二次加工,使侧面形成均匀的凹槽,有利于增加涂层与铜基体的结合强度;2、采用喷涂工艺进行涂层制作,完全避免铜基体本身高热导率和高反射率的特点,可便捷的制备出涂层;3、镍基粉末的特点是硬度与铜基体相近,同时膨胀系数与铜基体接近,从而具有较优的使用性能;4、制备涂层经过喷涂和固溶时效处理,可制备出与基体形成冶金结合的涂层,使经喷涂修复的连铸结晶器短边铜板侧面的性能与新制的连铸结晶器相当,并兼具生产效率和成本优势。
总之,本发明喷涂修复方法得到的修复层与结晶器铜基体间为冶金结合,同时有效的避免了铜材料高热导率和高反射率的特点,同时修复层的硬度与基体相当。因此,本发明的修复方法兼具生产效率和成本优势,使具备冶金结合的结晶器短边铜板侧面修复层的产业化成为可能。
附图说明
图1为连铸结晶器短边铜板的形状示意图。
图2为连铸结晶器短边铜板侧面喷涂前的形状示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明连铸结晶器短边铜板侧面的喷涂修复方法,其具体步骤是:
(1)粗加工:将连铸结晶器短边铜板待修复侧面进行清洗、抛磨;
(2)探伤:对待修复的结晶器铜板侧面进行探伤;
(3)喷涂前加工:以结晶器铜板水槽侧面为基准,整体加工找平;然后采用玉米铣刀二次加工,使侧面形成均匀的0.2-0.5mm凹槽;
(4)喷涂前预处理:对待修复侧面采用喷砂、喷丸进行预处理;
(5)喷涂:采用火焰喷涂工艺在基体上制备镍基涂层;
(6)热处理:在惰性气体保护和950℃—1000℃温度条件下,对涂层进行固溶时效,使涂层与基体间出现元素扩散,进而形成冶金结合的涂层;
(7)热处理后加工:根据连铸结晶器短边铜板的尺寸要求进行加工。
在上述方法中:步骤1的作用是去除铜板侧面的表层油污,为后续的处理准备条件;步骤2的作用是检测铜板内部是否有缺陷,保证只对没有缺陷的铜板进行修复;步骤3的作用是增强涂层与基体的结合力;步骤4的作用是去除油污并毛化;步骤5采用火焰喷涂工艺提高沉积效率、使层间应力较小、使喷涂层较厚;步骤6的作用是增加涂层与基体的结合力。
实施例2
步骤(5)喷涂中:镍基粉末的组分为重量百分比0.01~0.03%C、0.1~0.5%Fe、0.3~0.8%P、1~2%B、2~4%Si、1~3%Cu,余量为Ni和极少量杂质;镍基粉末的粒度为36~106um;喷涂参数:氧气压力2.0-2.6bar,乙炔压力1.0-1.5bar;送粉量80-100g/min;喷涂距离180-220mm;速度12-15m/min。
本发明是对连铸结晶器短边铜板侧面进行修复,其要求涂层与基体结合牢固,起到恢复尺寸的作用就行了,同时不需要其具有耐磨性及耐腐蚀性,也就不需要含有Mo和Cr等成分;因此镍基粉末的特点是硬度与铜基体相近,同时膨胀系数与铜基体接近,从而具有较优的使用性能。
实施例3
步骤(5)火焰喷涂的具体操作是:通过喷枪往复移动,涂层搭接形成结晶器铜板侧面修复层;喷涂层单道宽度为10~12mm,单层厚度为0.1~0.2mm,相邻喷涂层搭接量为喷涂层单道宽度的50%左右;控制喷涂层间温度低于100℃。在喷涂过程中无需加热,但由于持续热输入,需控制喷涂层间温度低于100℃。
火焰喷涂的热输入小,可避免喷涂过程中基体过热出现膨胀引起涂层与基体之间出现开裂;同时火焰喷涂单层厚度可达0.1mm以上,可实现窄边结晶器铜板侧面喷涂修复。
火焰喷涂时:单层修复厚度根据结晶器短边铜板侧面磨损量来设置,单层宽度和搭接量根据结晶器短边铜板侧面的宽度,调节喷涂工艺参数来确定。在结晶器短边铜板侧面宽度范围内设置单道喷涂修复宽度以及相应的搭接量,保证整个侧面修复完整。这样,可以提高生产效率、降低成本。同时,采用本发明的修复方法,最后得到的单层修复厚度为0.5-2mm,延长了结晶器的使用寿命。
实施例4
步骤(6)热处理中:惰性气体为氮气和氩气。
在氮气和氩气的保护下,在一定温度和一定时间下,涂层与铜板基体之间出现元素扩散,进而形成冶金结合的涂层。
实施例5
经喷涂修复后得到的连铸结晶器短边铜板侧面的硬度为HV120~180。
连铸结晶器短边铜板侧面经过本发明的喷涂方法修复后,硬度为HV120~180,硬度与铜基体相近,同时膨胀系数与铜基体接近,从而具有较优的使用性能。
Claims (7)
1.连铸结晶器短边铜板侧面的喷涂修复方法,其具体步骤是:
(1)粗加工:将连铸结晶器短边铜板待修复侧面进行清洗、抛磨;
(2)探伤:对待修复的结晶器铜板侧面进行探伤;
(3)喷涂前加工:以结晶器铜板水槽侧面为基准,整体加工找平;然后采用玉米铣刀二次加工,使侧面形成均匀的0.2-0.5mm凹槽;
(4)喷涂前预处理:对待修复侧面采用喷砂、喷丸进行预处理;
(5)喷涂:采用火焰喷涂工艺在基体上制备镍基涂层;
(6)热处理:在惰性气体保护和950℃—1000℃温度条件下,对涂层进行固溶时效,使涂层与基体间出现元素扩散,进而形成冶金结合的涂层;
(7)热处理后加工:根据连铸结晶器短边铜板的尺寸要求进行加工;
其中,镍基粉末的组分为重量百分比0.01~0.03%C、0.1~0.5%Fe、0.3~0.8%P、1~2%B、2~4%Si、1~3%Cu,余量为Ni和极少量杂质。
2.根据权利要求1所述的喷涂修复方法,其特征是:步骤(5)喷涂:镍基粉末的粒度为36~106um。
3.根据权利要求1所述的喷涂修复方法,其特征是:步骤(5)喷涂:喷涂参数:氧气压力2.0-2.6bar,乙炔压力1.0-1.5bar;送粉量80-100g/min;喷涂距离180-220mm;速度12-15m/min。
4.根据权利要求1所述的喷涂修复方法,其特征是:步骤(5)喷涂:采用火焰喷涂方法,通过喷枪往复移动,涂层搭接形成结晶器铜板侧面修复层;喷涂层单道宽度为10~12mm,单层厚度为0.1~0.2mm,相邻喷涂层搭接量为喷涂层单道宽度的50%;控制喷涂层间温度低于100℃。
5.根据权利要求1所述的喷涂修复方法,其特征是:步骤(6)热处理:惰性气体为氮气和氩气。
6.根据权利要求1所述的喷涂修复方法,其特征是:步骤(7)热处理后加工:加工后得到的涂层厚度为0.5-2mm。
7.根据权利要求1-6任一所述的喷涂修复方法,其特征是:经喷涂修复后得到的连铸结晶器短边铜板侧面的硬度为HV120~180。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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