一種板坯連鑄倒角結晶器窄面銅板的熱噴涂方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及金屬表面處理技術領域，具體涉及一種板坯連鑄倒角結晶器窄面銅板 的熱噴涂方法。
【背景技術】
[0002] 結晶器銅板是煉鋼廠連鑄機的重要部件，銅板包括寬面銅板和窄面銅板，分別通 過螺栓把合于水箱上，兩塊寬面銅板夾緊兩塊窄面銅板形成一個矩形腔，工作時，銅板后面 水箱流通高壓冷卻水，鋼水注入到矩形腔后，經冷卻結晶形成鋼坯從結晶器底部連續不斷 拉出。
[0003] 近年來，我國許多鋼鐵企業在板坯連鑄生產上不斷提升微合金品種鋼的澆注，而 組合式板坯連鑄結晶器銅板窄面銅板一般均采用平面結構，鑄坯角部呈直角形狀，但受二 維冷卻使角部收縮量大于結晶器銅板錐度的補償，導致偏角部產生較大的氣隙，影響導熱， 加快了鋼坯對角部的磨損，且在連鑄坯凝固的過程中，鑄坯振痕谷底處沿原奧氏體晶界鋼 的高溫脆性，導致連鑄坯角部產生橫裂紋。在傳統的連鑄工藝中，直角連鑄角部橫裂紋一直 無法得到有效控制，另外，在熱軋過程中，在軋制鋼板邊緣容易產生條狀或折疊缺陷。
[0004] 我國一部分鋼廠開發了板坯連鑄倒角結晶器銅板技術，有效地提高了矯直區連鑄 坯角部溫度，在消除連鑄坯角部橫裂紋缺陷中取得了一定的成效，然而，這就對結晶器銅板 的表面處理技術行業提出了更高的要求，盡管可以通過電鍍倒角結晶器窄面銅板來提高過 鋼量，但常規電鍍層已無法滿足現行工藝現狀，倒角銅板兩倒角面下口在受拉坯時鑄坯與 結晶器銅板的相對運動產生的滑動摩擦力而磨損，導致結晶器銅板非計劃下線，在增加了 更換結晶器銅板勞動量的同時，又影響了連鑄生產效率，減少了結晶器銅板使用壽命。
【發明內容】
[0005] 本發明是為克服上述現有技術存在的不足，提供了一種板坯連鑄倒角結晶器窄面 銅板的熱噴涂方法，所得的倒角結晶器銅板工作面表面涂層顯微硬度高，內應力小，結合強 度高，減少了結晶器倒角窄面銅板下口兩倒角面的磨損，大大提高了連鑄機的生產效率，延 長了結晶器銅板的使用壽命。
[0006] 一種板坯連鑄倒角結晶器窄面銅板的熱噴涂方法，包括如下步驟： 1) 倒角結晶器窄面銅板基體表面預處理，首先進行超聲波清洗，然后采用電鍍的方法 制備過渡層； 2) 使用超音速火焰噴涂設備對所述倒角結晶器窄面銅板基體表面進行噴涂處理，噴涂 材料采用鎳基合金粉或WC12CO粉末材料； 3) 用PLC控制系統控制噴槍的移動速度，通過伺服電機同步對安裝所述倒角結晶器窄 面銅板的支架進行角度旋轉調節，保證噴槍在噴涂過程中與所述倒角結晶器窄面銅板的工 作面及倒角面A和倒角面B垂直； 4) 對所述倒角結晶器窄面銅板基體表面涂層進行真空熱處理。
[0007] 進一步的，所述過渡層為鎳或鎳鈷合金電鍍層，鎳含量占鍍層質量的55~100%， 厚度 0· 1mm ~I. 5mm〇
[0008] 進一步的，所述超聲波清洗的超聲波功率22. 5KW，溫度控制在55~75°C，加入低 泡沫超聲波清洗劑5~10%，清洗10~20min。
[0009] 進一步的，使用超音速火焰噴涂設備進行噴涂處理的參數為氧氣流量1500~ 2500GPH，氮氣流量4. 8~7. 0GPH，噴涂距離200~400mm，涂層厚度0. 2~I. 2mm，煤油流量 0· 5 ~lL/h。
[0010] 進一步的，所述工作面與所述倒角面A之間的夾角為110°~170°，所述工作面 與倒角面B之間的夾角為110°~170°。
[0011] 進一步的，所述工作面與所述倒角面A通過圓弧形曲面A連接，所述工作面與所 述倒角面B通過圓弧形曲面B連接，所述圓弧形曲面A和所述圓弧形曲面B的曲面半徑為 15 ~1500mm〇
[0012] 進一步的，所述支架包括夾持機構、支撐機構和旋轉機構，所述旋轉機構通過傳動 件與所述伺服電機連接。
[0013] 進一步的，所述倒角結晶器窄面銅板基體表面的真空熱處理在真空度為0~ KT2Pa的真空處理爐中進行，真空熱處理溫度200~400°C，保溫時間2~3小時。
[0014] 進一步的，所述倒角結晶器窄面銅板基體表面進行真空熱處理后采用氬氣或氮氣 冷卻降溫。
[0015] 超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體 和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。產品噴涂前處理工 藝非常重要，一般的傳統工藝使用酸液對工件進行處理，對環境污染較重，工作環境較差， 同時，最大的弊端是結構復雜零件酸洗除銹后的殘酸很難沖洗干凈。工件噴涂后，時間不 長，沿著夾縫出現銹蝕現象，破壞涂層表面，嚴重影響產品外觀和內在質量。超聲波清洗技 術應用到涂裝前處理后，不僅能使物體表面和縫隙中的污垢迅速剝落，而且涂裝件噴涂層 牢固不會返銹。
[0016] 超音速火焰噴涂是環狀流動的熱氣流受到外圍壓縮空氣流的壓縮，使之加速形成 超音速火焰。噴涂材料的粉末在載氣的作用下被送到噴槍的出口處，進入燃燒火焰中，形成 涂層，.超音速火焰噴涂設備由噴槍、送粉器、控制系統、熱交換系統和各種管路五部分組 成，屬緊湊型噴涂設備，具有操作簡單、工作穩定、燃耗低、涂層性能好的特點。本發明倒角 結晶器窄面銅板基體表面的噴涂采用超音速火焰噴涂較之一般的方法來說具有以下優點： 生產工藝容易控制，不會產生質量波動；噴涂制作工序少，產品制作工期短，生產效率高，噴 涂層無變形，機械性能穩定，涂層與銅板基體結合強度高；噴涂層厚度均勻而且能夠精確控 制加工余量，避免粉末浪費，生產成本低，減輕了工人的勞動強度。
[0017] PLC控制系統是在傳統的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自 動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業控制裝置，目的是用來取代繼電器、執行邏 輯、記時、計數等順序控制功能，建立柔性的程控系統。具有通用性強、使用方便、適應面廣、 可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確， 可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制， 并能快速反應，在自動控制系統中，用作執行元件，且具有機電時間常數小、線性度高、始動 電壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。通過PLC控 制系統與伺服電機的配合，可以很好的保證噴涂設備的噴槍工作過程中與工作面、倒角面A 和倒角面B垂直，控制的精度高。
[0018] 真空熱處理是真空技術與熱處理技術相結合的新型熱處理技術，真空熱處理所處 的真空環境指的是低于一個大氣壓的氣氛環境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真 空，真空熱處理實際也屬于氣氛控制熱處理。本發明采用真空熱處理較之一般的熱處理工 藝使得倒角結晶器窄面銅板基體表面更加光滑均勻，可實現無氧化、無脫碳、無滲碳，提高 倒角結晶器的使用壽命。
[0019] 工作面與倒角面A和倒角面B通過圓弧形曲面過渡，方便噴涂設備的噴頭角度調 節，且其過渡的夾角處可以受到更均勻的噴涂，效果更好，能穩定涂層的厚度在要求的范圍 之內，可以減少其夾角的磨損，延長使用壽命。
[0020] 本發明電鍍前增加超聲波清洗，確保銅板微觀表面均勻平整，提高銅板與鍍層的 結合強度。采用電鍍鎳或鎳鈷合金層作為過渡層，增強了金屬陶瓷涂層與銅板的結合強度， 過渡層比金屬陶瓷涂層更為致密，對銅板起到更加有效的保護作用，WC12CO為金屬陶瓷涂 層，比過渡層具有更好的顯微硬度和結合強度，明顯提高了鍍層的性能，鎳基合金的涂層在 強度和熱傳導上效果很好；熱噴涂后進行真空熱處理，能