專利名稱：連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連鑄設(shè)備的表面處理方法，尤其是一種連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法。
背景技術(shù)：
連鑄是金屬液在由銅板或銅管組成的四邊形結(jié)晶器內(nèi)凝固形成鑄坯的過程。連鑄過程中，結(jié)晶器表面直接與鋼液接觸，其所處的環(huán)境十分惡劣；結(jié)晶器表面要承受冷熱疲勞與應(yīng)力變形、高溫氧化、鋼液和保護(hù)渣導(dǎo)致的化學(xué)腐蝕、以及軋制拉坯對(duì)其產(chǎn)生的磨損。因而，連鑄結(jié)晶器表面應(yīng)具有良好的抗冷熱疲勞性能、良好的導(dǎo)熱性能、較高的機(jī)械強(qiáng)度以及較好的耐磨性能和耐腐蝕性能。采用電鍍、熱噴涂等方法對(duì)結(jié)晶器表面進(jìn)行改性處理，經(jīng)過表面處理再制造，不僅是對(duì)結(jié)晶器尺寸上的修復(fù)，且具有高強(qiáng)度、高韌性、優(yōu)越耐腐蝕性能、抗磨損性能和抗熱疲勞性能的結(jié)晶器表面功能涂層，提高結(jié)晶器表面性能，使得結(jié)晶器的壽命大大延長，提高了結(jié)晶器的檔次、技術(shù)含量和附加值，同時(shí)也提高了鋼鐵生產(chǎn)的效率和連鑄坯質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。目前，結(jié)晶器表面處理技術(shù)中，仍以電鍍技術(shù)應(yīng)用最為廣泛、成熟可靠。結(jié)晶器表面電鍍技術(shù)從最初的鍍Cr開始，目前已經(jīng)逐步形成了鍍N1、鍍N1-Fe、鍍N1-Co、鍍Co-Ni，以及其他合金鍍和復(fù)合鍍等鍍層，產(chǎn)品的性能也逐步提高。但目前結(jié)晶器表面鍍層大都為性能均一的鍍層構(gòu)成，即結(jié)晶器表面鍍層各處的物理化學(xué)性能均一致；然而結(jié)晶器表面所處的連鑄工況環(huán)境卻不是單一的，對(duì)表面鍍層性能的要求也不是單一的。結(jié)晶器上部接觸的是還沒有凝固的、處于熔融狀態(tài)的鋼液，在這樣的環(huán)境下，要求結(jié)晶器上部鍍層的硬度較低，要具有良好的抗熱疲勞性能和耐腐蝕性；結(jié)晶器下部接觸的是形成坯殼的鑄坯，鑄坯與結(jié)晶器之間將產(chǎn)生巨大的摩擦力，因此要求結(jié)晶器下部鍍層硬度較高，要具有良好的耐磨損性能?？梢钥闯鲂阅芫坏腻儗雍茈y同時(shí)滿足對(duì)結(jié)晶器上部和下部鍍層不同的要求，要么雖然具有上部鍍層不易產(chǎn)生裂紋、剝落的優(yōu)點(diǎn)，但其下部磨損嚴(yán)重，要么下部鍍層雖然具有優(yōu)異耐磨損性能，但其上部鍍層易產(chǎn)生裂紋、剝落，鍍層與基體結(jié)合力一般。顯然均一性能鍍層的結(jié)晶器無法滿足實(shí)際連鑄生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法，利用本電鍍方法使結(jié)晶器表面形成非均一性能的合金鍍層，分別滿足了結(jié)晶器對(duì)上部鍍層和下部鍍層的需要，提高了結(jié)晶器的使用壽命、連鑄效率及產(chǎn)品質(zhì)量，具有顯著的節(jié)能降耗效果。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法包括如下步驟:
步驟一、對(duì)連鑄結(jié)晶器表面進(jìn)行鍍前預(yù)處理，采用機(jī)加工、有機(jī)溶劑清洗、堿脫脂、電解脫脂、酸浸蝕及活化處理；
步驟二、對(duì)連鑄結(jié)晶器表面實(shí)施電鍍作業(yè)，采用的電鍍液的組成為:
硫酸鎳 Ni2SO4.6H20220 - 410g/l
氯化鎳 NiCl2.6H208-50g/l
硼酸 H3BO325-45g/l
表面活性劑0.05-1.0g/1
硼元素添加劑(T4ml/安培小時(shí)
步驟三、設(shè)定連鑄結(jié) 晶器表面電鍍作業(yè)的工藝條件，待鍍工件全部浸入電鍍液中，鍍槽中陰極與陽極距離為100 - 400mm，鍍液溫度設(shè)定為48 — 58°C，鍍液pH值設(shè)定為2.8 —
4.8，電鍍初始4 一 12分鐘的電流密度設(shè)定為0.5 — 3.0A/dm2,正常電鍍時(shí)電流密度設(shè)定為1.0 — 5.0A/dm2,電鍍過程鍍液采用空氣攪拌，空氣攪拌的強(qiáng)度設(shè)定為0.5 — 1.5m3/m2.min ；
步驟四、在連鑄結(jié)晶器電鍍作業(yè)開始后和/或連鑄結(jié)晶器上部鍍層到位后，在電鍍液中連續(xù)添加硼元素添加劑，硼元素添加劑量為(T4ml/安培小時(shí)；
步驟五、連鑄結(jié)晶器表面鍍層達(dá)到0.5 — 3.0mm后，電鍍作業(yè)結(jié)束。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面機(jī)加工預(yù)處理去除表面氧化層和缺陷部位，機(jī)加工后表面粗糙度為3.2。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用丙酮清洗連鑄結(jié)晶器表面的油污和金屬洛屑，然后采用清水沖洗。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用電鍍用常規(guī)堿性脫脂溶液擦拭連鑄結(jié)晶器表面，堿性脫脂溶液溫度為40— 60°C，然后采用清水沖洗。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理將結(jié)晶器浸沒于除油液中，除油液溫度為70°C，電流密度為5.0A/dm2，處理時(shí)間為3min，然后吊出結(jié)晶器，采用清水沖洗。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用電鍍用常規(guī)酸性浸蝕液對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行活化處理，浸蝕時(shí)間為lrnin，然后采用清水沖洗，并采用弱酸溶液噴淋結(jié)晶器表面。
由于本發(fā)明連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法采用了上述技術(shù)方案，即首先對(duì)結(jié)晶器表面進(jìn)行鍍前預(yù)處理，電鍍液的組成為:220 - 410g/l的硫酸鎳、8-50g/l的氯化鎳、25-45g/l的硼酸、0.05-0.lg/Ι的表面活性劑和0_4ml/安培小時(shí)的硼元素添加劑，并設(shè)定相應(yīng)的電鍍工藝條件，根據(jù)結(jié)晶器規(guī)格及上下部鍍層的工藝要求，選擇合適的硼元素添加劑的添加時(shí)機(jī)及添加量，當(dāng)連鑄結(jié)晶器表面鍍層達(dá)到0.5 — 3.0mm后，電鍍作業(yè)結(jié)束。本電鍍方法使結(jié)晶器表面形成非均一性能的合金鍍層，分別滿足了結(jié)晶器對(duì)上部鍍層和下部鍍層的需要，提高了結(jié)晶器的使用壽命、連鑄效率及產(chǎn)品質(zhì)量，具有顯著的節(jié)能降耗效果。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法包括如下步驟:
步驟一、對(duì)連鑄結(jié)晶器表面進(jìn)行鍍前預(yù)處理，采用機(jī)加工、有機(jī)溶劑清洗、堿脫脂、電解
脫脂、酸浸蝕及活化處理；
步驟二、對(duì)連鑄結(jié)晶器表面實(shí)施電鍍作業(yè)，采用的電鍍液的組成為:硫酸鎳 Ni2SO4.6H20220 - 410g/l
氯化鎳 NiCl2.6H208-50g/l
硼酸 H3BO325-45g/l
表面活性劑0.05-1.0g/1
硼元素添加劑(T4ml/安培小時(shí)
其中，表面活性劑可選用十二烷基硫酸鈉，硼元素添加劑可選用二甲胺硼烷溶液；步驟三、設(shè)定連鑄結(jié)晶器表面電鍍作業(yè)的工藝條件，待鍍工件全部浸入電鍍液中，鍍槽中陰極與陽極距離為100 - 400mm，鍍液溫度設(shè)定為48 — 58°C，鍍液pH值設(shè)定為2.8 —
4.8，電鍍初始4 一 12分鐘的電流密度設(shè)定為0.5 — 3.0A/dm2,正常電鍍時(shí)電流密度設(shè)定為1.0 — 5.0A/dm2,電鍍過程鍍液采用空氣攪拌，空氣攪拌的強(qiáng)度設(shè)定為0.5 — 1.5m3/m2.min ；
步驟四、在連鑄結(jié)晶器電鍍作業(yè)開始后和/或連鑄結(jié)晶器上部鍍層到位后，在電鍍液中連續(xù)添加硼元素添加劑，硼元素添加劑量為(T4ml/安培小時(shí)；
步驟五、連鑄結(jié)晶器表面鍍層達(dá)到0.5 — 3.0mm后，電鍍作業(yè)結(jié)束。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面機(jī)加工預(yù)處理去除表面氧化層和缺陷部位，機(jī)加工后表面粗糙度為3.2。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用丙酮清洗連鑄結(jié)晶器表面的油污和金屬洛屑，然后采用清水沖洗。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用電鍍用常規(guī)堿性脫脂溶液擦拭連鑄結(jié)晶器表面，堿性脫脂溶液溫度為40— 60°C，然后采用清水沖洗。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理將結(jié)晶器浸沒于除油液中，除油液溫度為70°C，電流密度為5.0A/dm2，處理時(shí)間為3min，然后吊出結(jié)晶器，采用清水沖洗。進(jìn)一步，連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用電鍍用常規(guī)酸性浸蝕液對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行活化處理，浸蝕時(shí)間為lmin，然后采用清水沖洗，并采用弱酸溶液噴淋結(jié)晶器表面。本電鍍方法克服了傳統(tǒng)結(jié)晶器表面鍍層的缺陷，在結(jié)晶器表面鍍覆一層性能非均一的鎳硼合金(N1-B)鍍層，該鍍層的鎳和硼含量比值可根據(jù)需要調(diào)控，選擇合適的時(shí)機(jī)和添加量添加硼元素添加劑，可使得到的結(jié)晶器鍍層具有非均一的性能，其硬度范圍可達(dá)150HV至900HV，同時(shí)滿足結(jié)晶器上部鍍層硬度低，具有良好抗冷熱疲勞性能、低應(yīng)力的需求，及結(jié)晶器下部鍍層硬度高，具有良好耐磨損性能的需求。本電鍍方法的鍍層一方面可有效調(diào)整結(jié)晶器的熱傳遞系數(shù)，以使結(jié)晶器表面上的熱交換過程更加均勻高效；另一方面可以對(duì)結(jié)晶器本體進(jìn)行保護(hù)，減輕澆鑄時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力對(duì)結(jié)晶器的損傷，避免拉坯對(duì)結(jié)晶器的磨損；延長了結(jié)晶器的使用壽命，降低連鑄生產(chǎn)成本、提高連鑄的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。下表為本電鍍方法中硼元素添加劑在不同的添加時(shí)機(jī)及添加量的具體實(shí)施例:
權(quán)利要求
1.一種連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法，其特征在于本電鍍方法包括如下步驟: 步驟一、對(duì)連鑄結(jié)晶器表面進(jìn)行鍍前預(yù)處理，采用機(jī)加工、有機(jī)溶劑清洗、堿脫脂、電解脫脂、酸浸蝕及活化處理； 步驟二、對(duì)連鑄結(jié)晶器表面實(shí)施電鍍作業(yè)，采用的電鍍液的組成為: 硫酸鎳 Ni2SO4.6H20220 - 410g/l氯化鎳 NiCl2.6H208-50g/l 硼酸 H3BO325-45g/l 表面活性劑0.05-1.0g/1 硼元素添加劑(T4ml/安培小時(shí) ； 步驟三、設(shè)定連鑄結(jié)晶器表面電鍍作業(yè)的工藝條件，待鍍工件全部浸入電鍍液中，鍍槽中陰極與陽極距離為100 - 400mm，鍍液溫度設(shè)定為48 — 58°C，鍍液pH值設(shè)定為2.8 —4.8，電鍍初始4 一 12分鐘的電流密度設(shè)定為0.5 — 3.0A/dm2,正常電鍍時(shí)電流密度設(shè)定為1.0 — 5.0A/dm2,電鍍過程鍍液采用空氣攪拌，空氣攪拌的強(qiáng)度設(shè)定為0.5 — 1.5m3/m2.min ； 步驟四、在連鑄結(jié)晶器電鍍作業(yè)開始后和/或連鑄結(jié)晶器上部鍍層到位后，在電鍍液中連續(xù)添加硼元素添加劑，硼元素添加劑量為(T4ml/安培小時(shí)； 步驟五、連鑄結(jié)晶器表面鍍層達(dá)到0.5 — 3.0mm后，電鍍作業(yè)結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法，其特征在于:連鑄結(jié)晶器表面機(jī)加工預(yù)處理去除表面氧化層和缺陷部位，機(jī)加工后表面粗糙度為3.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法，其特征在于:連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用丙酮清洗連鑄結(jié)晶器表面的油污和金屬渣屑，然后采用清水沖洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法，其特征在于:連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用電鍍用常規(guī)堿性脫脂溶液擦拭連鑄結(jié)晶器表面，堿性脫脂溶液溫度為40— 60°C,然后采用清水沖洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法，其特征在于:連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理將結(jié)晶器浸沒于除油液中，除油液溫度為70°C，電流密度為5.0A/dm2，處理時(shí)間為3min，然后吊出結(jié)晶器，采用清水沖洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法，其特征在于:連鑄結(jié)晶器表面鍍前預(yù)處理采用電鍍用常規(guī)酸性浸蝕液對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行活化處理，浸蝕時(shí)間為lmin，然后采用清水沖洗，并采用弱酸溶液噴淋結(jié)晶器表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連鑄結(jié)晶器表面非均一性能合金鍍層的電鍍方法，即首先對(duì)結(jié)晶器表面進(jìn)行鍍前預(yù)處理，電鍍液的組成為220－410g/l的硫酸鎳、8-50g/l的氯化鎳、25-45g/l的硼酸、0.05-0.1g/l的表面活性劑和0-4ml/安培小時(shí)的硼元素添加劑，并設(shè)定相應(yīng)的電鍍工藝條件，根據(jù)結(jié)晶器規(guī)格及上下部鍍層的工藝要求，選擇合適的硼元素添加劑的添加時(shí)機(jī)及添加量，當(dāng)連鑄結(jié)晶器表面鍍層達(dá)到0.5－3.0mm后，電鍍作業(yè)結(jié)束。本電鍍方法使結(jié)晶器表面形成非均一性能的合金鍍層，其硬度范圍可達(dá)150HV至900HV，滿足了結(jié)晶器對(duì)上部鍍層和下部鍍層的需要，提高結(jié)晶器使用壽命、連鑄效率及產(chǎn)品質(zhì)量，具有顯著的節(jié)能降耗效果。
文檔編號(hào)C25D3/12GK103182489SQ20111044294
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者侯峰巖, 呂春雷, 王慶新, 譚興海, 李朝雄, 房鳴, 楊磊, 戴婷婷, 徐玉蘭, 陳惠民 申請(qǐng)人:上海寶鋼設(shè)備檢修有限公司