結(jié)晶器銅板電鍍層

結(jié)晶器銅板鍍層技術(shù)的發(fā)展

盡管在銅板的材料方面作了很多努力，使高溫強(qiáng)度及硬度都有很大提高，但始終未能很好地解決高溫澆鑄時(shí)Cu離子的擴(kuò)散滲入、結(jié)晶器下部的耐摩損、開(kāi)澆時(shí)噴濺等問(wèn)題。解決這些問(wèn)題的有效辦法是銅板表面的鍍層。結(jié)晶器鍍層所要求的功能可歸納為耐噴濺性、耐熱龜裂性、耐剝落性、高散熱性及結(jié)晶器下部的耐摩耗性和耐腐蝕性。

1 鍍Cr層

鍍層研究初期，從耐摩性和耐噴濺性出發(fā)采取了鍍Cr層。Cr表面形成的極薄一層氧化膜對(duì)開(kāi)澆時(shí)產(chǎn)生的飛濺鋼水粒被凝固后的脫落是很有益的。但是鍍層較厚時(shí)容易剝落，可采用0.06~0.10mm左右厚的鍍層。

2 Ni+Cr復(fù)合鍍層

為了解決鍍層厚度采用了Ni+Cr復(fù)合鍍層。由于Ni的熱膨脹系數(shù)接近于Cu，剝離問(wèn)題大大改善，厚度增加。Ni解決了附著力和厚度問(wèn)題，Cr解決了噴濺性和表面硬度問(wèn)題。為了解決Ni熱傳導(dǎo)率較差問(wèn)題，引入了斜面層工藝，彎月面處的Ni層厚度可控制在0.2mm左右，出口處Ni層厚度控制在3mm左右。試用表明，Cr層極薄，較厚Ni層又很軟，未能圓滿解決結(jié)晶器下部耐摩耗問(wèn)題。一方面由于澆鑄速度的提高，較薄的坯殼在鐵水靜壓力作用下緊貼于銅板表面，增加了機(jī)械摩擦負(fù)荷;另一方面，無(wú)缺陷鑄坯工藝對(duì)結(jié)晶器形狀精度的要求越來(lái)越嚴(yán)格，結(jié)晶器更換周期取決于下部摩耗量。

3 Ni-Fe鍍層

在Ni中加入Fe或加入W和Fe時(shí)，鍍層的硬度明顯提高。隨成分不同可控制不同硬度值，Ni-Fe鍍層首先由日本野村鍍金株式會(huì)社開(kāi)發(fā)，取名為TAP鍍層，有如下特點(diǎn):按Fe含量不同，可調(diào)節(jié)硬度在HV 250~550范圍內(nèi)。高溫強(qiáng)度(400℃)是Ni的2.5倍;單層電鍍就可實(shí)現(xiàn)較厚鍍層，成本低。

低速板坯鑄機(jī)由于熱負(fù)荷較輕，彎月面處銅板發(fā)生熱龜裂的傾向少，結(jié)晶器下部的摩耗相對(duì)是主要的。因此低速板坯鑄機(jī)選用N-TAP鍍層，F(xiàn)e含量取8%~10%，電鍍時(shí)添加減少內(nèi)應(yīng)力劑。中速板坯鑄機(jī)和方坯鑄機(jī)由于速度較快，綜合考慮彎月面處熱龜裂傾向和結(jié)晶器下部的耐摩耗性，選用TAP鍍層，含F(xiàn)e4%~6%，不添加減少內(nèi)應(yīng)力劑。N-TAP和TAP鍍層具有良好的噴濺性能，可采用單層鍍層，降低結(jié)晶器的使用成本。

4 Ni-Co鍍層和Co-Ni鍍層

為了進(jìn)一步提高鍍層的耐磨性，提高結(jié)晶器銅板的使用壽命，國(guó)外又發(fā)展了Ni-Co鍍層和Co- Ni鍍層。這其實(shí)是兩種不同基體的高溫合金，Ni-Co是含鈷的鎳基合金，Co-Ni是含鎳的鈷基合金。其性能較Ni-Fe鍍層又有了進(jìn)一步的提高，Co-Ni鍍層的性能更好一些，在國(guó)內(nèi)大板坯結(jié)晶器上使用，一次使用壽命可過(guò)鋼20萬(wàn)t。 5 Ni-Cr合金噴涂層

在板坯結(jié)晶器使用中，窄邊銅板的磨耗比寬邊銅板更嚴(yán)重，為了提高窄邊銅板的使用壽命，日本開(kāi)發(fā)了窄邊銅板超音速噴涂技術(shù)，即在窄邊銅板表面用超音速噴涂一層Ni-Cr合金層，代替電鍍層，其使用壽命可與寬邊銅板的Co-Ni鍍層壽命相同，寶鋼板坯連鑄機(jī)寬邊銅板使用Co-Ni鍍層，窄邊銅板使用Ni-Cr噴涂層，一次過(guò)鋼量可達(dá)20萬(wàn)t。

6鎳鈷鎢合金鍍層，

7鎳鈷金剛石鍍層，

?結(jié)晶器銅板電鍍層

結(jié)晶器銅板電鍍層就是在結(jié)晶器銅板上電鍍一層金屬或合金層，從而達(dá)到抗磨減磨的目的。

結(jié)晶器是連鑄的核心部件，結(jié)晶器銅板作為連鑄從液態(tài)鋼水到凝固成固態(tài)坯殼的重要導(dǎo)熱部件，其質(zhì)量好壞直接影響到鑄坯的表面質(zhì)量、連鑄機(jī)拉速等指標(biāo)。熔融的鋼水流經(jīng)結(jié)晶器銅板，在外界冷卻水的作用下結(jié)晶成坯，并被引錠桿從結(jié)晶器中拉出。經(jīng)常拉坯使結(jié)晶器銅板磨損嚴(yán)重，更換頻繁，不僅降低生產(chǎn)效率，而且消耗大量的結(jié)晶器。為提高結(jié)晶器銅板的使用壽命，國(guó)內(nèi)外相關(guān)單位及專家對(duì)銅板材料及鍍層展開(kāi)了長(zhǎng)期的、深入地研究，取得了很大的成果。目前，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始應(yīng)用熱解析技術(shù)進(jìn)行結(jié)晶器設(shè)計(jì)最佳化及鍍層選擇的研究，熱解析技術(shù)在結(jié)晶器銅板上的應(yīng)用大大提高了提高結(jié)晶器銅板的壽命。