專利名稱：一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻鋼水的結(jié)晶器銅管的制造工藝方法。
背景技術(shù)：
銅及其合金因具有良好的導(dǎo)熱性能而被用作結(jié)晶器銅管的基材，將鋼水從銅管內(nèi)表面通過，銅管外表面由流動的冷卻水將熱量帶走，鋼水逐漸凝固成鋼坯。
最初的結(jié)晶器銅管直接用于連鑄與鋼水接觸，在此過程中，除了接觸產(chǎn)生的摩損之外，還有因鋼水中含硫、鋅等對結(jié)晶器產(chǎn)生腐蝕，因而壽命很短。為了進(jìn)一步提高結(jié)晶器銅管的使用壽命，人們開始在其表面鍍覆一耐磨性鍍層如硬鉻，其以硬度高，耐磨性好而最為普遍。但鍍層均勻性差，易產(chǎn)生裂紋，因而壽命也很有限。
由于鍍鉻分散能力低，鍍層的均勻性也很差，方坯或矩形坯銅管R角處的鍍層厚度會相當(dāng)薄，極不耐磨，如想讓R角處獲得一定厚度的鍍層，只有大大增厚鍍層的平均厚度，而這樣卻又會改變結(jié)晶器的錐度、內(nèi)腔尺寸，致使無法連鑄，同時(shí)又由于鍍鉻層的脆性，厚度超過150微米高溫條件下易脫落，因而鍍鉻層的平均厚度一直控制在60-120微米之間，R角處厚度只有5-10微米。
綜上所述，要獲得均勻鍍層的方坯或矩形坯結(jié)晶器，采用先成型后電鍍的傳統(tǒng)方法是很困難的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有工藝不能保證銅管結(jié)晶器內(nèi)表面各處鍍層的均勻性問題，本發(fā)明提供一種能有效保證銅管結(jié)晶器內(nèi)表面各處鍍層均勻的新制造工藝方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
1、一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，包括成型工藝方法和表面處理工藝方法，成型工藝的第一步是將銅錠沖壓或擠壓成圓形銅管，其特征在于A、在所述沖壓或擠壓成圓形的銅管內(nèi)表面鍍覆一層均勻的耐磨性金屬鍍層；B、將經(jīng)過上述表面處理的銅管進(jìn)行方坯或矩形坯成型加工。
2、將上述經(jīng)過鍍覆處理的銅管坯在300-980℃進(jìn)行熱處理，然后再進(jìn)行成型加工。所述熱處理為回火處理。
3、所述金屬鍍層或?yàn)殒嚭辖疱儗樱驗(yàn)殂t鍍層，或?yàn)殒嚭辖疱儗蛹由香t鍍層。鎳合金鍍層可以是鎳-鐵、鎳-鈷、鎳-鐵-鈷、鎳-錳、鎳-鎢、鎳-鈷-鎢、鐵-鎳-鎢、鎳-二硫化鉬、鎳-磷、鎳-硼、鎳-硼-磷等。
4、所述方坯或矩形坯成型工藝方法或?yàn)樾緱U與外模擠壓成型方法，或?yàn)楸ǔ尚头椒ā?br> 5、所述鎳合金鍍層厚度為100微米-6毫米。
6、所述鉻鍍層的厚度為60-1000微米。
我們發(fā)現(xiàn)此復(fù)合層銅管(也即鍍覆有鍍層的銅管圓坯)在成型加工時(shí)，鍍覆層不受影響，其成型加工和加工普通銅管一樣，而且成型加工后的銅管內(nèi)的鍍覆層依然很均勻，過渡圓角R處也有相當(dāng)厚的鍍層。成型加工前如能將此復(fù)合層銅管在300-980℃進(jìn)行熱處理，以在銅管基體與鍍覆層之間形成擴(kuò)散層，那樣就會更好了。
按照本專利的方法鍍覆層為鎳合金鍍層，鍍層的厚度最低為100微米。鎳合金鍍層與硬度較高的鉻鍍層相比，更易冷加工，鉻鍍層的厚度為60微米以上500微米以下。鎳及其合金的硬度不如鉻鍍層高，但可以通過向鍍層中加入硬質(zhì)顆粒或粉末如碳化硅等增強(qiáng)其硬度及耐磨性。鍍層的厚度與鍍層的耐磨性直接相關(guān)，可依據(jù)需要的耐磨損性能在100微米至6毫米范圍中選擇合適的厚度。
圓形復(fù)合層銅管加工成方形或矩形的方法最好是通過外用環(huán)形方口或矩形口模，內(nèi)用心桿進(jìn)行沖壓或擠壓成方形或矩形。此方法加工的銅管，其壁厚、鍍層厚度在各處按比例均勻變薄。然后再用精確弧度、錐度、外形尺寸的心桿和外模重新擠壓、拉拔以調(diào)整尺寸。
在成型加工過程前，對此復(fù)合鍍層銅管進(jìn)行熱處理，以在鍍層與銅管基體之間形成擴(kuò)散層。此熱處理過程可在圓形銅管成方或成矩形之前進(jìn)行，也可在其后的精確成型之前進(jìn)行，也可在兩個(gè)過程中都進(jìn)行此種處理。本發(fā)明方坯、矩形坯連鑄結(jié)晶器制造工藝，解決了鍍層均勻性差的問題。采用該工藝方法生產(chǎn)的結(jié)晶器銅管內(nèi)表面可獲得60微米至1000微米鉻鍍層或100微米以上6毫米以下耐磨性鎳合金鍍層，或它們之間的組合鍍層，即鎳合金鍍層+鉻鍍層。本發(fā)明能有效保證銅管內(nèi)表面各處鍍層的均勻性。同時(shí)也解決了先成型后電鍍易發(fā)生銅管的錐度、內(nèi)徑尺寸有變化等問題。
具體實(shí)施例方式
下面通過非限定的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
實(shí)施例1取一根擠壓成圓形的銅管，管長850mm，壁厚11mm，外徑190mm，內(nèi)表面鍍覆一層鎳-鐵(90/10)合金厚0.9mm，再鍍鉻100微米。電鍍時(shí)陽極一定要位于銅管的軸心位置，以保證銅管內(nèi)壁各處鍍層的均勻性。可以用常規(guī)的浸式槽電鍍，也可用流鍍的方式進(jìn)行電鍍。以400℃熱處理2小時(shí)，加工后的尺寸為133.9×131.9，壁厚7.8mm，總長812mm，弧度為52500mm。鍍層厚度為0.79mm。
將經(jīng)過上述表面處理的銅管坯在500℃進(jìn)行回火處理。
將經(jīng)過上述表面處理的銅管坯采用芯桿與外模擠壓成型方法進(jìn)行方坯成型加工。
實(shí)施例2在上例銅管內(nèi)壁也可以鍍覆鎳-鈷鍍層或鎳-鈷-鎢鍍層等。其它操作方法同上。
權(quán)利要求
1.一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，包括成型工藝方法和表面處理工藝方法，成型工藝的第一步是將銅錠沖壓或擠壓成圓形銅管，其特征在于A、在所述沖壓或擠壓成圓形的銅管內(nèi)表面鍍覆一層均勻的耐磨性金屬鍍層；B、將經(jīng)過上述表面處理的銅管進(jìn)行方坯或矩形坯成型加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，其特征在于將上述經(jīng)過鍍覆處理的銅管坯在300-980℃進(jìn)行熱處理，然后再進(jìn)行成型加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，其特征在于所述金屬鍍層或?yàn)殒嚭辖疱儗樱驗(yàn)殂t鍍層，或?yàn)殒嚭辖疱儗蛹由香t鍍層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，其特征在于所述方坯或矩形坯成型工藝方法或?yàn)樾緱U與外模擠壓成型方法，或?yàn)楸ǔ尚头椒ā?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，其特征在于所述鎳合金鍍層厚度為100微米-6毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，其特征在于所述鉻鍍層的厚度為60-1000微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，其特征在于所述熱處理為回火處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方坯、矩形坯銅管結(jié)晶器的制造工藝方法，其特征在于在所述沖壓或擠壓成圓形的銅管內(nèi)表面鍍覆一層均勻的耐磨性金屬鍍層；將經(jīng)過上述表面處理的銅管進(jìn)行方坯或矩形坯成型加工。本發(fā)明有效保證銅管內(nèi)表面各處鍍層的均勻性。同時(shí)也解決了先成型后電鍍易發(fā)生銅管的錐度、內(nèi)徑尺寸等有變化的問題。
文檔編號B22D11/057GK1454735SQ0311336
公開日2003年11月12日 申請日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月30日
發(fā)明者陳小飛 申請人:陳小飛