[发明专利]结晶器铜板仿形电镀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结晶器铜板仿形电镀的方法。

背景技术

结晶器是连铸的核心部件，结晶器铜板作为连铸从液态钢水到凝固成固态坯壳的重要导热部件，其质量好坏直接影响到铸坯的表面质量、连铸机拉速等指标。熔融的钢水流经结晶器铜板，在外界冷却水的作用下结晶成坯，并被引锭杆从结晶器中拉出。上述过程中结晶器铜板磨损严重，更换频繁，因此结晶器铜板表面电镀作业是结晶器检修的重要工序。

对于结晶器铜板而言，其表面镀层是不均厚的，一般在宽度方向上，距上口约300~400mm的宽度范围内镀层厚度较薄，不超过1mm；剩余的铜板下部镀层较厚，且多为厚度逐渐增加的梯形镀层。传统的结晶器铜板电镀作业是将铜板全部浸入镀液或者将铜板分为两部分实施电镀，当铜板上部达到镀层厚度要求后，采用人工方式将镀槽的降液面阀门打开，使得液面降到排液阀的高度，露出液面的铜板上部不再被电镀，下部继续电镀，直到达到最厚镀层尺寸要求。上述二种电镀方法不能做到按照铜板镀层的外形轮廓进行仿形电镀，造成铜板多余镀层的产生及电镀材料、电能的浪费，降低了铜板的电镀效率，且多余厚度镀层将在后续加工中处理，提高了后续工序的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结晶器铜板仿形电镀的方法，利用本方法克服了传统铜板电镀的缺陷，得到铜板的仿形涂层，提高了铜板电镀效率，有效节约了电镀材料，降低了电镀能耗，且有利于铜板后续工序的实施。

为解决上述技术问题，本发明结晶器铜板仿形电镀的方法包括如下步骤：

步骤一、将结晶器铜板浸入镀液中，铜板两端采用伺服控制系统实施升降，并控制铜板两端位移相对误差≤1mm；

步骤二、将结晶器铜板划分为n段实施电镀作业，n=1~5，伺服控制系统按下式驱动铜板位移，

  

式中：△hn为铜板实时发生的位移，fn为铜板实时移动的速率，tn为铜板在n段已进行的实时电镀时间；

步骤三、结晶器铜板在n段时实时电镀电流按下式设定，

式中：In为实时电镀电流，Lc为铜板有效电镀水平长度，Lk为铜板浸没在镀液中的高度，Is为铜板电镀工艺要求的电流密度；

步骤四、结晶器铜板电镀过程中，其电镀电量每分钟递加一次，并折算至安培·小时参与过程控制，其控制方程为，

式中：Q_t为铜板电镀在t时刻的累计电镀电量，Q_t-1为铜板电镀在t-1时刻的累计电镀电量，In为铜板电镀的实时电镀电流； 

步骤五、结晶器铜板电镀过程中，以铜板每提升1mm细分，将铜板实际电镀电流与设定电镀电流比较，实际电镀电流小于设定电镀电流时，伺服控制系统停止驱动铜板提升，直至实际电镀电流等于或大于设定电镀电流；

步骤六、当n=1，fn≠0时，伺服控制系统驱动铜板位移的控制方式为无级恒速，以恒定的速度驱动铜板连续移动，

当n>1，fn≠0时，伺服控制系统驱动铜板位移的控制方式为分段无级恒速，在一段内以一个速度驱动铜板连续移动，在另一段内以另一个速度驱动铜板连续移动；

当fn=0时，本段铜板移动为伺服控制系统以该段铜板移动速度到铜板指定位置后静止，铜板电镀得到该段的镀层平面。

进一步，伺服控制系统采用两轴半闭环交流伺服控制系统，通过电机编码器反馈铜板位置信号，结晶器铜板两端设置两轴定位单元，交流伺服控制系统对两轴定位单元进行读写操作，交流伺服控制系统伺服放大器的输入脉冲由该两轴定位单元决定。

进一步，交流伺服控制系统采用联动插补算法驱动结晶器铜板位移，在铜板每一段内，根据伺服电机旋转一圈对应的铜板位移和编码器的分辩率确定铜板位移脉冲当量δ，δ=0.01/脉冲，由铜板电镀累计电量计算出拟合在x轴、y轴的相对位移量所对应的脉冲数，并由铜板电镀时间和升降高度求出x轴、y轴脉冲输出频率f_x、f_y，交流伺服控制系统按照x轴和y轴的脉冲数、脉冲输出频率f_x和f_y及x轴和y轴的相对位移量驱动结晶器铜板移动，并确保铜板两端同步移动，即铜板在x轴、y轴同时运动与停止。