CN108517542A - 圆坯结晶器的修复工装、修复装置和修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆坯结晶器的修复工装、修复装置和修复方法，其中，所述圆坯结晶器的修复工装包括工装顶盖和工装底座；所述工装顶盖上开设有多个上通孔，所述上通孔沿所述工装顶盖的周向均匀分布；所述工装底座上相对于工装顶盖的上通孔的位置，开设有多个下通孔；所述连接杆的两端分别固定于所述工装顶盖和所述工装底座上，所述工装顶盖和工装底座之间还设置有工装外围，所述工装外围的上端固定于所述工装顶盖上，所述工装外围的下端固定于所述工装底座上。本发明通过修复废旧圆坯结晶器为企业和社会节约成本，创造经济效益、社会效益和环境效益，更好的服务社会。

Description

圆坯结晶器的修复工装、修复装置和修复方法

技术领域

本发明涉及一种圆坯结晶器的修复工装、修复装置和修复方法，属于连续铸造技术领域。

背景技术

在钢铁企业的日常生产过程中，结晶器是连铸生产中常用的耗材，对于圆坯结晶器来说，大约每生产110kt钢左右时需要更换一次圆坯结晶器，新制的圆坯结晶器不仅成本高，而且在其生产过程中会消耗大量的能源，产生许多污染物，污染环境，而在处理这些换下来的废旧结晶器的时候也会给环境和企业以及社会带来一些压力。

中国发明专利CN105780063A公开了一种报废连铸结晶器铜板的修复方法，其通过对结晶器铜板进行电铸，从而实现对结晶器铜板的修复。

但是，由于圆坯结晶器铜管工作环境较为恶劣，需要结合合适的电铸液以及电流密度才能沉积出符合要求的材料，同时由于圆坯结晶器铜管尺寸较大以及沉积时间较长等原因，容易造成铜管内表面沉积厚度不均匀和表面长瘤等缺陷。

即，现有技术中的方法工作效率低，厚度不均匀，表面质量差，有效的降低了圆坯结晶器修复的经济性。

发明内容

本发明目的是提供一种圆坯结晶器的修复工装、修复装置和修复方法，通过所述圆坯结晶器的修复工装，结合合适的电铸液，并控制电铸液的流动形式，并结合所述修复方法，保证圆坯结晶器的铜管内表面沉积厚度均匀，材料性能满足实际生产需要。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种圆坯结晶器的修复工装，其包括工装顶盖和工装底座；

所述工装顶盖上开设有多个上通孔，所述上通孔沿所述工装顶盖的周向均匀分布；所述工装底座上相对于工装顶盖的上通孔的位置，开设有多个下通孔；连接杆的上端穿过所述工装顶盖的上通孔，并通过螺钉将所述连接杆固定于所述工装顶盖上，所述连接杆的下端穿过所述工装底座的下通孔，并通过螺钉将所述连接杆固定于所述工装底座上，

所述工装顶盖和工装底座之间还设置有工装外围，所述工装外围的上端固定于所述工装顶盖上，所述工装外围的下端固定于所述工装底座上。

可选的，所述工装外围呈圆筒状，所述工装外围的上端形成上法兰，螺钉穿过所述上法兰并将所述上法兰固定于所述工装顶盖上，所述工装外围的下端形成有下法兰，螺钉穿过所述下法兰并将所述下法兰固定于所述工装底座上。

可选的，所述工装顶盖和工装底座均开设有圆形通孔，所述圆形通孔的直径小于圆坯结晶器的铜管的内径。

可选的，所述圆坯结晶器的修复工装还包括阳极棒，所述阳极棒包括钛网篮以及在所述钛网篮内填充的磷铜球，所述钛网篮为圆柱状，其直径小于圆坯结晶器的铜管的内径，其高度大于所述圆坯结晶器的铜管的高度，在所述钛网篮的外部套设有阳极袋。

本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种圆坯结晶器的修复装置，其包括电铸槽和上述的圆坯结晶器的修复工装；

其中，所述电铸槽包括槽体和喷嘴组件，在所述槽体的底壁上设置有喷嘴组件；所述喷嘴组件包括进液管和环形管，所述进液管与所述环形管连通；在所述环形管等间距地开设有多个开口，并且所述开口在同一平面上，所述环形管上设置有多个喷嘴，所述喷嘴的数量与所述开口的数量相同，并且每一个喷嘴与一个开口连通。

本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种圆坯结晶器的修复方法，其包括：

S10、对待修复的圆坯结晶器进行预处理；

S20、构造圆坯结晶器的修复装置，所述圆坯结晶器的修复装置采用上述的圆坯结晶器的修复装置；

S30、将圆坯结晶器安装于圆坯结晶器的修复工装，并将该圆坯结晶器的修复工装吊装于所述圆坯结晶器的修复装置的槽体内；

S40、准备阳极棒，将所述阳极棒插入所述圆坯结晶器的铜管内；

S50、配置电铸液，并将电铸液倒入所述电铸槽；

S60、对圆坯结晶器进行修复。

本发明具有如下有益效果：本发明的圆坯结晶器的修复工装，能够固定工件和保证工件表面沉积厚度的均匀性，在修复圆坯结晶器铜管的电铸过程中，圆坯结晶器铜管内表面各部位的铜离子的沉积快慢与电流密度大小存在直接联系，电流密度越大离子沉积的速度越快，反之则越慢。由于进行修复的圆坯结晶器铜管的面积一般都比较大，电流在铜管内表面的分布不均匀，这就会造成铜管内表面不同部位的电流密度大小不一样，如果不采取相关措施，就会造成铜管内表面的铜的增长厚度不均匀，增加修复成本，同时造成不必要的浪费，与再制造技术的初衷相违背，此时通过本发明的圆坯结晶器的修复工装，使得铜管内表面的电力线均匀分布，铜管内表面各部位铜离子的沉积速度快慢相近，进而控制铜管内表面沉积铜的厚度，以确保电铸后铜管各部位的沉积层厚度均匀。

附图说明

图1为本发明的圆坯结晶器的修复工装的结构示意图；

图2为本发明的圆坯结晶器的修复装置的结构示意图；

图中标记示意为：1-工装顶盖；2-工装外围；3-工装底座；4-连接杆；5-圆坯结晶器；6-上屏蔽部件；7-下屏蔽部件；8-吊装机构；9-挂具防水套；10-销钉；11-进液管；12-环形管；13-喷嘴；14-铜排防水套。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种圆坯结晶器的修复工装，即一种圆坯结晶器的铜管的修复工装，其包括工装顶盖和工装底座。

为适应所述圆坯结晶器的铜管的形状，所述工装顶盖和工装底座均为圆板状，并且在所述工装顶盖上开设有多个上通孔，所述上通孔沿所述工装顶盖的周向均匀分布；同时，所述工装底座上相对于工装顶盖的上通孔的位置，开设有多个下通孔，连接杆的上端穿过所述工装顶盖的上通孔，并通过螺钉将所述连接杆固定于所述工装顶盖上，所述连接杆的下端穿过所述工装底座的下通孔，并通过螺钉将所述连接杆固定于所述工装底座上，从而实现了对工装顶盖和工装底座的位置的固定。

而且，所述工装顶盖和工装底座之间还设置有工装外围，所述工装外围的上端固定于所述工装顶盖上，所述工装外围的下端固定于所述工装底座上。本实施例中，优选地，所述工装外围呈圆筒状，所述工装外围的上端形成上法兰，螺钉穿过所述上法兰并将所述上法兰固定于所述工装顶盖上，同时，所述工装外围的下端形成有下法兰，螺钉穿过所述下法兰并将所述下法兰固定于所述工装底座上。

所述工装顶盖和工装底座均开设有圆形通孔，所述圆形通孔的直径小于圆坯结晶器的铜管的内径，从而可以使得阳极棒穿过工装顶盖的圆形通孔，并位于所述圆坯结晶器的铜管的内部。

更优选地，所述圆坯结晶器的修复工装(非导电部件)通过PP板材制备，例如工装顶盖、工装外围、工装底座、上屏蔽部件和下屏蔽部件均通过PP板材制备，所述PP板材的厚度为1-100mm，所述PP板材耐腐蚀，耐酸碱，易加工，同时具有一定机械强度，而且价格便宜。

本实施例中，所述连接杆采用钛合金制作，从而通过所述钛合金杆使得工装顶盖和工装底座之间形成一定的压力，并固定所述圆坯结晶器的铜管。

所述工装顶盖的下表面上设置有上屏蔽部件，所述上屏蔽部件可以与所述工装顶盖一体成型，并呈圆筒状，所述上屏蔽部件的上端固定于所述工装顶盖的下表面上，并且与所述工装顶盖的轴心线相同。

所述工装底板的上表面上设置有下屏蔽部件，所述下屏蔽部件呈圆筒状，所述下屏蔽部件的下端固定于所述工装底板的上表面上，并且与所述工装地板的轴心线相同。

所述工装顶板的上表面上设置有两个挂具防水套，本实施例中，吊装机构穿过所述挂具防水套，固定于所述工装顶板上，从而实现对圆坯结晶器修复工装和圆坯结晶器的铜管的吊装，并防止吊装机构与溶液接触，腐蚀吊装机构。并且，所述工装顶板上相对于所述挂具防水套的孔的位置开设有吊装孔，所述吊装机构的下端穿过所述挂具防水套和吊装孔，通过销钉固定于所述工装顶板上。

更优选地，所述两个挂具防水套沿工装顶板的周向均匀分布，即，两个挂具防水套在所述工装顶板的同一直径线上。

而且，所述工装顶板的上表面上还设置有两个铜排防水套，铜排穿过所述铜排防水套，与结晶器铜管电路连接，以向所述结晶器铜管供电，使结晶器铜管作为阴极使用，防止铜排接触溶液，引起铜排表面长铜，此时，所述工装顶板上相对于所述铜排防水套的位置也开设有通孔，以使得铜排可以穿过所述通孔，向结晶器铜管提供电源。

尤其是，所述两个铜排防水套也在所述工装顶板的同一直径线上。并且，所述两个铜排防水套之间的连线垂直于两个挂具防水套之间的连线。

而且，所述工装顶板、挂具防水套和铜排防水套可以一体成型。

本实施例中，所述阳极棒包括钛网篮以及在所述钛网篮内填充的磷铜球，本实施例中，所述钛网篮为圆柱状，其直径小于圆坯结晶器的铜管的内径，其高度大于所述圆坯结晶器的铜管的高度，并且更优选地，在所述钛网篮的外部套设有阳极袋。

本发明的圆坯结晶器的修复工装，能够固定工件和保证工件表面沉积厚度的均匀性，在修复圆坯结晶器铜管的电铸过程中，圆坯结晶器铜管内表面各部位的铜离子的沉积快慢与电流密度大小存在直接联系，电流密度越大离子沉积的速度越快，反之则越慢。由于进行修复的圆坯结晶器铜管的面积一般都比较大，电流在铜管内表面的分布不均匀，这就会造成铜管内表面不同部位的电流密度大小不一样，如果不采取相关措施，就会造成铜管内表面的铜的增长厚度不均匀，增加修复成本，同时造成不必要的浪费，与再制造技术的初衷相违背，此时通过本发明的圆坯结晶器的修复工装，使得铜管内表面的电力线均匀分布，铜管内表面各部位铜离子的沉积速度快慢相近，进而控制铜管内表面沉积铜的厚度，以确保电铸后铜管各部位的沉积层厚度均匀。

实施例2

本实施例提供了一种圆坯结晶器的修复装置，即一种圆坯结晶器的铜管的修复装置，其包括电铸槽和实施例1所述的圆坯结晶器的修复工装。

所述电铸槽包括槽体和喷嘴组件，所述槽体可以为圆筒状或者立方体等形状，在所述槽体的底壁上设置有喷嘴组件，以通过所述喷嘴组件喷射电铸液，使得电铸槽内的电铸液能够循环流动，从而可以避免在铜管顶端区域出现死区，提高圆坯结晶器的铜管修复质量。

优选地，所述喷嘴组件包括进液管和环形管，所述进液管与所述环形管连通；本实施例中，优选地，所述环形管为圆形。在所述环形管等间距地开设有多个开口，并且所述开口在同一平面上，而且，所述环形管上设置有多个喷嘴，所述喷嘴的数量与所述开口的数量相同，并且每一个喷嘴与一个开口连通，从而使得电铸液可以从进液管进入，并从所述喷嘴中喷出，从而使得电铸液可以在电铸槽内流动，有效地避免了铜管顶端区域的死区问题。

实施例3

本实施例提供了一种圆坯结晶器的修复方法，其使用实施例2所述的修复设备，所述修复方法包括：

S10、对待修复的圆坯结晶器进行预处理，保证基材没有缺陷，这样才能使得修复好的铜管能够满足正常的生产要求和使用寿命。

本实施例中，所述对待修复的圆坯结晶器进行预处理具体包括：

1).去除圆坯结晶器内表面的疲劳层：圆坯结晶器在高温环境下经过长时间的摩擦和腐蚀后，铜管内表面凹凸不平，产生划伤，无法直接对其进行电铸加工，因此需要通过机床将疲劳层去除。同时对于基体产生变形的圆坯结晶器铜管需要对其进行校正处理保证铜管内表面的平面度在合理的范围内，例如0～0.25mm/m，而且该铜管内表面的平面度可以通过激光干涉仪进行测量。

2).倒角：选择60#或者80#的百叶片，用角磨机对去除疲劳层后(1)步骤后的)圆坯结晶器的铜管的边缘尖角部位进行倒圆角处理，减小尖端效应对电铸过程的影响，保证处理后满足电铸的条件；

3).打磨抛光：用配有200#砂布的砂带机对2)步骤处理后的圆坯结晶器的铜管内表面毛刺进行打磨处理，随后改用拉丝机对打磨完的圆坯结晶器的铜管进行处理，拉丝轮选择320#全砂布拉丝轮；

4).除尘处理：用吸尘器吸去圆坯结晶器的铜管内表面及其他部位的铜粉等杂物，最后用干燥柔软的清洁布将铜管彻底清理，保证铜管内表面无铜粉等其他细小颗粒杂物；

5).将处理完的铜管放到清洁干燥的区域进行存放，保证电铸前表面干燥卫生。

S20、构造圆坯结晶器的修复装置，其中，所述圆坯结晶器的修复装置如实施例2所述，其包括槽体和喷嘴组件，并通过喷嘴组件使电铸液在槽体内部形成循环，确保在电铸过程中修复面区域的溶液流动状况相近，避免形成死区。

S30、将圆坯结晶器安装于圆坯结晶器的修复工装，并将该圆坯结晶器的修复工装吊装于所述圆坯结晶器的修复装置的槽体内。

本实施例中，所述圆坯结晶器的修复工装如实施例1所述，将圆坯结晶器安装于工装顶盖和工装底座之间，并且将所述工装顶盖和工装底座固定于工装外围的两端，并且在所述工装顶盖和工装底座之间安装有连接杆，以使得所述圆坯结晶器的铜管被稳定地安装于所述工装顶盖和工装底座之间。

并且，在所述修复工装上安装吊装结构，吊装结构应满足安全生产要求，其次，吊装机构与修复工装之间全部是通过螺丝和螺母连接，同时再结合相应的辅助部件进行连接，而吊装机构与吊车之间的连接也是通过螺丝和螺母进行连接，当将吊装机构与吊车连接好后，通过操作吊车来完成对圆坯结晶器铜管的修复流程，完成相应的操作过程需要通常在3人左右，通过该吊装结构，将所述圆坯结晶器的修复工装悬吊在所述槽体内。

S40、准备阳极棒，将所述阳极棒插入所述圆坯结晶器的铜管内。

本实施例中，将钛网篮在稀硫酸中浸泡1小时以上，并用去离子水进行冲洗；对磷铜球进行除油处理，再使用清水冲洗掉附着在磷铜球表面上的液体，再使用稀硫酸和双氧水的混合液进行活化处理，然后工人需不断揉搓，待磷铜球具有光泽时从混合液取出，使用去离子水冲洗浸泡2～3次后，放入钛网篮，并将该阳极棒放置于所述修复工装内部，保证钛网篮的中心线和圆坯结晶器铜管的中心线重合，优选地，所述钛网篮的外部可以套设阳极袋。

S50、配置电铸液，并将电铸液倒入所述电铸槽。

本实施例中所使用的电铸液为酸性硫酸铜水溶液，主盐为硫酸铜同时加有硫酸和氯化钠及其他添加剂，因为不同的溶液成份以及添加剂的运用，会沉积出不同力学性能的铜。

在对溶液的成份及其含量和添加剂的情况进行了长时间的探索和研究，并经过大量的科学实验和实践验证后，本实施例中的电铸液可以包括以下组分及含量(占总溶液的比例)：硫酸铜80-250g/L；硫酸30-80g/L；氯离子(NaCl)60mg/L；噻咪啉基二硫代丙烷磺酸钠0.003-0.1g/L；四氢噻唑硫铜0.0008-0.01g/L；巯基咪唑丙磺酸钠0.0065～0.01g/L。

S60、对圆坯结晶器进行修复

此时，所述圆坯结晶器的铜管连接电源阴极，在通过电铸对圆坯结晶器的铜管进行修复的过程中，圆坯结晶器铜管内表面各部位的铜离子的沉积快慢与电流密度大小存在直接联系，电流密度越大离子沉积的速度越快，反之则越慢。

本实施例中，并且设置电流密度0.5～10A/dm²，根据铜管需要的沉积厚度，铜管需要在电铸液中少则停留3～4天，多则停留7天左右，待修复面沉积厚度达到5mm时，停止电铸。

如果电铸槽内以及铜管内表面区域的溶液的流动状况相差过大，就会造成不同位置的溶液成份出现差异，引起铜管内表面某些部位出现长瘤或者缺肉等问题，本实施例中，在电铸过程中，保持喷嘴组件工作，从而使得电铸液在圆坯结晶器的修复工装内流动，保证电铸质量。

本实施例中，在所述S10之前还包括：S05、检查废旧的圆坯结晶器铜管是否满足修复制造的条件，若满足条件，则进行S10，若不满足条件，则进行报废处理，回炉熔炼。

本发明的圆坯结晶器的修复方法，通过改进原有的电铸工艺再结合相应的工装来修复连铸生产过程中产生的废旧圆坯结晶器铜管，解决了原有电铸等工艺所存在的问题，使废旧圆坯结晶器铜管重新得到应用，延长圆坯结晶器铜管的使用寿命，同时由于修复圆坯结晶器铜管的成本远低于重新制造新的圆坯结晶器铜管，这样在很大程度上为钢铁企业创造了经济效益，再加上电铸过程要比新制铜管的过程清洁环保，修复旧的圆坯结晶器铜管，完全符合循环经济和创建环境友好型社会的标准。

总之，本发明通过修复废旧圆坯结晶器为企业和社会节约成本，创造经济效益、社会效益和环境效益，更好的服务社会。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种圆坯结晶器的修复工装，其特征在于，包括工装顶盖和工装底座；

所述工装顶盖上开设有多个上通孔，所述上通孔沿所述工装顶盖的周向均匀分布；所述工装底座上相对于工装顶盖的上通孔的位置，开设有多个下通孔；连接杆的上端穿过所述工装顶盖的上通孔，并通过螺钉将所述连接杆固定于所述工装顶盖上，所述连接杆的下端穿过所述工装底座的下通孔，并通过螺钉将所述连接杆固定于所述工装底座上，

所述工装顶盖和工装底座之间还设置有工装外围，所述工装外围的上端固定于所述工装顶盖上，所述工装外围的下端固定于所述工装底座上。

2.根据权利要求1所述的圆坯结晶器的修复工装，其特征在于，所述工装外围呈圆筒状，所述工装外围的上端形成上法兰，螺钉穿过所述上法兰并将所述上法兰固定于所述工装顶盖上，所述工装外围的下端形成有下法兰，螺钉穿过所述下法兰并将所述下法兰固定于所述工装底座上。

3.根据权利要求1所述的圆坯结晶器的修复工装，其特征在于，所述工装顶盖和工装底座均开设有圆形通孔，所述圆形通孔的直径小于圆坯结晶器的铜管的内径。

4.根据权利要求3所述的圆坯结晶器的修复工装，其特征在于，还包括阳极棒，所述阳极棒包括钛网篮以及在所述钛网篮内填充的磷铜球，所述钛网篮为圆柱状，其直径小于圆坯结晶器的铜管的内径，其高度大于所述圆坯结晶器的铜管的高度，在所述钛网篮的外部套设有阳极袋。

5.一种圆坯结晶器的修复装置，其特征在于，包括电铸槽和权利要求1-4之一所述的圆坯结晶器的修复工装；

其中，所述电铸槽包括槽体和喷嘴组件，在所述槽体的底壁上设置有喷嘴组件；所述喷嘴组件包括进液管和环形管，所述进液管与所述环形管连通；在所述环形管等间距地开设有多个开口，并且所述开口在同一平面上，所述环形管上设置有多个喷嘴，所述喷嘴的数量与所述开口的数量相同，并且每一个喷嘴与一个开口连通。

6.一种圆坯结晶器的修复方法，其特征在于，包括：

S10、对待修复的圆坯结晶器进行预处理；

S20、构造圆坯结晶器的修复装置，所述圆坯结晶器的修复装置采用权利要求5所述的圆坯结晶器的修复装置；

S30、将圆坯结晶器安装于圆坯结晶器的修复工装，并将该圆坯结晶器的修复工装吊装于所述圆坯结晶器的修复装置的槽体内；

S40、准备阳极棒，将所述阳极棒插入所述圆坯结晶器的铜管内；

S50、配置电铸液，并将电铸液倒入所述电铸槽；

S60、对圆坯结晶器进行修复。