[发明专利]超音速喷涂板坯连铸结晶器窄边铜板涂层的盐浴重熔工艺

说明书

技术领域

本发明属于连铸结晶器技术领域，特别是涉及一种超音速喷涂板坯连铸结晶器窄边铜板涂层的盐浴重熔工艺。

背景技术

结晶器是连铸生产中的核心部件，高温磨损、热裂纹、热变形已经成为结晶器窄边铜板更换的主要原因。近年来，采用超音速喷涂工艺对结晶器表面进行处理在很大的程度上提高了结晶器的耐磨和耐蚀性能，提高板坯的质量和生产率，节约成本，延长结晶器的使用寿命。CN 1003514420C公布了“一种超音速火焰喷涂结晶器铜板的方法”采用50％～95％镍基合金，加入5％～50％的氧化铝颗粒，利用超音速火焰喷涂设备对结晶器铜板表面进行喷涂强化，其特点在于不采用热处理方法。此工艺简单方便，但是制备的涂层不具备与铜基体的冶金结合特点，涂层内部的气孔不能愈合、硬质耐磨相不能充分析出，在实际工作条件下的耐磨损性能、耐冷热疲劳性能、耐剥落性能不能得到很好的保障。

发明专利CN 101302619A公布了“结晶器铜板超音速喷涂方法”，利用热喷涂技术，在结晶器Cu基体表面获得了高硬度耐磨、耐蚀镍基涂层，但是需要后续熔融热处理增加涂层与基体结合的强度，热处理温度为800℃-950℃，保温0.5～3h，在铜的再结晶温度以上，铜基体严重晶粒长大，对结晶器铜板的变形严重，降低铜基体的硬度，并增加了后续矫形处理的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超音速喷涂板坯连铸结晶器窄边铜板涂层的盐浴重熔工艺。获得的涂层均匀致密，孔隙率低，高温耐磨、耐蚀性能好、涂层与铸坯摩擦系数较低。并且，重熔后的铜基体无氧化、无变形，铜基体的硬度不降低，涂层与铜基体呈现冶金结合。且该工艺具有生产效率高、节约能源的特点。

本发明的具体制作工艺步骤如下：

(1)将待喷涂的工件表面用丙酮净化处理，用20目的棕刚玉进行喷砂粗化处理，采用酸洗工艺洗去嵌入表面的棕刚玉微细颗粒；

(2)用超音速火焰喷涂设备在结晶器铜板表面制备镍基合金涂层；

(3)将盐浴炉升温至450～550℃；

(4)将带涂层的铜板基体部分浸入盐浴加热炉，涂层面露出，保温1.5～3小时；

(5)用氧-乙炔、激光、等离子做热源，将涂层加热到950～1050℃，实现涂层重熔；

(6)涂层重熔后将窄边铜板放置在保温罩中冷却。

本发明的优点在于：

1、采用本工艺制作的涂层具有与铜基体呈冶金结合、涂层内部孔隙率低、硬度高的特性。

2、在使用过程中，涂层不会脱落，并且涂层与铸坯的摩擦系数小，有效地降低了铸坯坯壳与涂层的摩擦力，有利于拉坯速度的提高，从而提高连铸速度。

3、采用了盐浴加热预热工艺，保护铜基体不受氧化，降低了重熔时的温度梯度，使得重熔时的热量更集中，铜在高温下停留时间短，铜板基体的硬度和强度得到保障，降低了窄边铜板使用过程中的变形倾向，提高服役能力。

4、该涂层可承受铸坯表面的高温磨损，且与铸坯的摩擦系数较低，有利于铸坯表面质量的提高和拉坯速度的提高。

具体实施方式

1)喷涂前对结晶器铜板表面进行预处理，先将待喷涂的工件表面用丙酮净化处理，彻底清除附着在工件表面上的油污；再用20目的棕刚玉进行喷砂粗化处理，清除基体表面的氧化物，增加喷涂的附着力；采用75％的盐酸进行酸洗，洗去残留在表面的棕刚玉微细颗粒，减少涂层与基体之间的氧化物夹杂。

2)采用超音速火焰喷涂设备在铜结晶器表面制备镍基合金涂层，反复喷涂至涂层厚度约1mm，喷涂过程中及时测量铜板温度，并采取冷却措施，保证铜板背部温度100℃左右。

3)铜板涂层面朝上在盐浴炉中进行预热，盐浴成分为60％NaOH+40％NaCl，盐浴炉温520℃。

4)将带涂层的铜板基体部分浸入盐浴加热炉，涂层面露出，保温1.5小时，使得铜板加热均匀。

5)采用氧乙炔火焰的中性火焰对涂层局部加热，将涂层加热到1000℃，涂层发生冶金反应后移动火焰，直至涂层与基体全部冶金结合。

6)涂层重熔后将窄边铜板放置在保温罩中冷却，将带涂层的铜板按照使用要求的精度加工至相应尺寸，即可上机使用。