CN101798669B - 连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法，首先对结晶器铜板表面进行预处理，使用的热喷涂粉末成份为0.4-1.0％C、12-20％Cr、2.5-4.0％B、2.0-5.0％Si、≤10％W、≤5％Fe、≤4％Mo、≤4％Cu、余量为Ni的合金粉末材料，其粒度为10-70μm；采用超音速火焰喷涂设备或粉末火焰喷涂设备对结晶器铜板表面喷涂合金粉末材料，涂层厚度0.1至1.2mm；而后进行热处理，热处理工艺参数范围为：热处理温度950-1100℃，保温时间10-50min。本方法操作工艺简单，制得的涂层与结晶器铜板基材本体结合强度高，具有良好的一致性和稳定性。

Description

连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法

技术领域

本发明涉及一种连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法。

背景技术

连铸是现代钢铁工业先进技术之一，而结晶器则是连铸机组的核心设备，其质量的好坏直接影响铸坯的质量和连铸机的作业率。随着连铸技术向高速化、大型化和自动化发展，对结晶器铜板的要求越来越高：其一、具有良好的导热性，其二、具有较强的抗变形能力，其三、具有足够高的表面耐磨性能；因此，现代连铸结晶器铜板几乎均进行表面处理。

目前，结晶器铜板大规模工艺化表面处理最常应用的是电镀技术，其发展历程经历了电镀Cr、电镀Ni-Cr、电镀Ni-Fe、电镀Ni-Co、电镀Co-Ni等。由于电镀技术容易对环境造成污染、以及上述电镀层自身性能的缺憾等已难以满足现代钢铁工业长寿命的使用要求，进而热喷涂技术、激光技术、电子束技术、堆焊技术等得以发展。其中，热喷涂技术已有在结晶器短边铜板实际应用的报道，而其他的表面处理技术则由于种种原因仍处于研究开发阶段。但热喷涂技术在实际应用中也存在一定的缺憾，如涂层一致性和稳定性较差，严重制约了热喷涂技术在连铸结晶器铜板表面保护涂层的大批量应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法，制得的涂层与结晶器铜板基材本体结合强度高，具有良好的一致性和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法包括如下步骤：

步骤一、对结晶器铜板表面进行热喷涂前的预处理，采用有机溶剂清洗、碱脱脂、电解脱脂、酸浸蚀及活化处理；

步骤二、使用的热喷涂粉末材料成份为0.4-1.0％C、12-20％Cr、2.5-4.0％B、2.0-5.0％Si、0＜W≤10％、≤5％Fe、≤4％Mo、≤4％Cu、余量为Ni，所述合金粉末材料的粒度是10-70μm；

步骤三、采用超音速火焰喷涂设备或粉末火焰喷涂设备对结晶器铜板表面喷涂所述合金粉末材料，使用JP5000设备时的喷涂工艺参数范围：氧气流速800-1000升/分钟、煤油流速0.30-0.50升/分钟、喷涂距离100-400mm、热喷涂供粉速度60-100克/分钟；

步骤四、热喷涂涂层厚度0.01-1.2mm；

步骤五、对结晶器铜板进行热处理，设定热处理工艺参数范围为：热处理温度950-1100℃，保温时间10-50min。

本发明的热喷涂合金粉末材料中添加了适量的钨元素，因而所得涂层具有更好的使用性能；同时，由于本方法的热喷涂合金粉末材料中原位添加了增强相钨元素，保证了结晶器铜板表面热喷涂涂层中合金元素组分分布的均匀性，因此结晶器铜板表面的热喷涂涂层整体一致性非常好。而在采用镍基合金涂层和硬质耐磨陶瓷(如碳化钨)组成的金属陶瓷粉末涂层的喷涂中，为保证涂层金属和陶瓷组分分布均匀，其制备需要使用两把高速火焰喷枪，分别同时向同一区域喷涂镍基合金粉末和硬质陶瓷粉末，显然，该涂层对制备工艺参数和喷涂设备数量及其匹配稳定性的要求都是非常高的。

本方法采用合金粉末材料涂层，其与结晶器铜板基材本体具有较强的结合力，克服了金属陶瓷粉末涂层与基体结合不佳的缺陷，不仅可大批量制备连铸结晶器短边铜板表面涂层，同样也可以制备连铸结晶器长边铜板表面涂层；同时，本方法工艺操作和生产非常简便、工艺可控性非常好。

具体实施方式

本发明连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法包括如下步骤：

步骤一、对结晶器铜板表面进行热喷涂前的预处理，采用有机溶剂清洗、碱脱脂、电解脱脂、酸浸蚀及活化处理；

步骤二、使用的热喷涂粉末材料成份为0.4-1.0％C、12-20％Cr、2.5-4.0％B、2.0-5.0％Si、0＜W≤10％、≤5％Fe、≤4％Mo、≤4％Cu、余量为Ni，所述合金粉末材料的粒度是10-70μm；

步骤三、采用超音速火焰喷涂设备或粉末火焰喷涂设备对结晶器铜板表面喷涂所述合金粉末材料，使用JP5000设备时的喷涂工艺参数范围：氧气流速800-1000升/分钟、煤油流速0.30-0.50升/分钟、喷涂距离100-400mm、热喷涂供粉速度60-100克/分钟；

步骤四、热喷涂至预定厚度，该预定厚度为0.01-1.2mm；

步骤五、对结晶器铜板进行热处理，设定热处理工艺参数范围为：热处理温度950-1100℃，保温时间10-50min。

比较案例1：

试样为Cr-Zr-Cu合金的连铸结晶器短边铜板正规使用产品，热喷涂粉末材料合金成分范围：0.4-1.0％C、12-20％Cr、2.5-4.0％B、2.0-5.0％Si、12％W、≤5％Fe、≤4％Mo、≤4％Cu、余量为Ni；其他与本方法相同。

结论：因钨含量高，表面热喷涂涂层很容易出现裂纹，多次试验验证发现热喷涂涂层产品的合格率较低，难以实现大批量产业化。

比较案例2：

试样为Cr-Zr-Cu合金的连铸结晶器短边铜板正规使用产品，热喷涂粉末材料合金成分范围：0.4-1.0％C、1.0-4.0％B、2.0-5.0％Si、≤10％Cr、≤5％Fe、≤4％Mo、≤4％Cu、余量为Ni；其他与本方法相同。

结论：热喷涂涂层产品的成品合格率很高，但由于不含有增强相钨元素，且铬元素含量也较少；故其耐用性能尚未达到本方法的70％。

Claims (1)

1.一种连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、对结晶器铜板表面进行热喷涂前的预处理，采用有机溶剂清洗、碱脱脂、电解脱脂、酸浸蚀及活化处理；

步骤二、使用的热喷涂粉末材料成份为0.4-1.0％C、12-20％Cr、2.5-4.0％B、2.0-5.0％Si、0＜W≤10％、≤5％Fe、≤4％Mo、≤4％Cu、余量为Ni，所述合金粉末材料的粒度是10-70μm；

步骤三、采用超音速火焰喷涂设备或粉末火焰喷涂设备对结晶器铜板表面喷涂所述合金粉末材料，使用JP5000设备时的喷涂工艺参数范围：氧气流速800-1000升/分钟、煤油流速0.30-0.50升/分钟、喷涂距离100-400mm、热喷涂供粉速度60-100克/分钟；

步骤四、热喷涂涂层厚度0.01-1.2mm；

步骤五、对结晶器铜板进行热处理，设定热处理工艺参数范围为：热处理温度950-1100℃，保温时间10-50min。