KR20050004877A - Method for the galvanic coating of a continuous casting mould - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속 주조 주형(2)의 주형 공동(3)을 한정하는 그 내부 표면(4)을 코팅 재료로 코팅하여 주형 공동의 규정 치수를 얻거나 복원하는 연속 주조 주형(2)의 전해 코팅 방법에 관한 것이다. 그러한 전해 코팅 방법에서는 음극으로서의 연속 주조 주형(2), 주형 공동(3) 내에 배치되는 양극(7), 및 코팅 재료를 함유한 전해액(25)을 사용한다. 코팅 재료의 캐리어로서의 역할을 하는 전해액(25)을 연속 주조 주형(2)의 주형 공동(3)을 통해 제어하면서 통과시킨다. 그러한 전해 코팅 시에는 오로지 주형 공동의 내부 표면만이 전해액과 접촉되어 연속 주조 주형의 외부 표면을 덮을 필요가 없게 된다. 기계 특성도 전체의 구역에 걸쳐 거의 균일하게 유지될 수 있다. 코팅도 종래의 방법보다 더 신속하게 이뤄질 수 있다.The present invention provides a method of electrolytic coating of a continuous casting mold (2) in which the inner surface (4) defining the mold cavity (3) of the continuous casting mold (2) is coated with a coating material to obtain or restore the prescribed dimensions of the mold cavity. It is about. Such an electrolytic coating method uses a continuous casting mold 2 as a cathode, an anode 7 disposed in a mold cavity 3, and an electrolyte solution 25 containing a coating material. An electrolyte 25 which serves as a carrier of the coating material is passed under control through the mold cavity 3 of the continuous casting mold 2. In such an electrolytic coating, only the inner surface of the mold cavity is in contact with the electrolyte and there is no need to cover the outer surface of the continuous casting mold. Mechanical properties can also be maintained almost uniform over the entire zone. Coating can also be done more quickly than conventional methods.
Description
연속 주조 주형은 주조 작업 동안 지속적인 연마 마모(abrasive wear)를 받아서 주형 공동이 점점 더 커지고, 그에 따라 주조된 빌렛의 횡단면 공차도 더욱 더 커지게 된다. 따라서, 일정한 수의 작업 사이클 후에는 각각의 연속 주조 주형을 새 것으로 교체하거나 재가공해야만 한다.Continuous casting molds undergo continuous abrasive wear during the casting operation, resulting in larger and larger mold cavities, and thus larger cross-sectional tolerances of the cast billets. Therefore, after a certain number of work cycles, each continuous casting mold must be replaced or reworked with a new one.
주형 공동의 원래의 기하 형상 또는 주형 공동의 규정 치수를 복원하기 위한 각종의 방법이 공지되어 있다. 예컨대, 그러한 재가공은 주형을 맨드릴 상에서 폭발 성형함으로써 이뤄질 수 있다. 그러나, 그러한 방법은 상대적으로 복잡하고 비싸며 환경에 유해할 뿐만 아니라, 필연적으로 주형의 외형까지도 변형시키고, 그것은 다시 주형 둘레에 있는 워터 갭(water gap)의 확장 및 그로 인한 주형 냉각에의 악영향을 동반하게 된다. 주형을 재성형하기 위해 주형을 먼저 외부로부터 압축시키고 난 연후에 주형 공동을 내부 연삭 또는 내부 프레이즈반 절삭에 의해 원래의 내부 치수로 만드는 공지의 프레스 방법도 역시 마지막에 언급된 단점을 수반한다.Various methods are known for restoring the original geometric shape of a mold cavity or the prescribed dimensions of the mold cavity. For example, such reworking can be accomplished by explosive molding of the mold on the mandrel. However, such a method is not only relatively complex, expensive and harmful to the environment, but also inevitably deforms the mold's appearance, which in turn is accompanied by the expansion of the water gap around the mold and the resulting adverse effects on mold cooling. Done. The known press method of making the mold cavity original by internal grinding or internal phrase board cutting after the mold is first compressed from the outside to reshape the mold also has the disadvantages mentioned at the end.
끝으로, EP-A-0 282 759로부터 연속 주조 주형의 주형 공동을 한정하는 내부 표면에 전해 코팅을 하여 규정 치수로 만듦으로써 주형 공동을 복원하는 것이 공지되어 있다. 전제된 형식과 유사한 그러한 방법에서는 음극으로서의 역할을 하는 주형을 가용성 구리 편(입방체, 볼, 디스크)으로 채워져 주형 공동 내에 배치되는 천공 양극 바스켓과 함께 전해 욕(황산구리 욕) 중에 침지시킨다. 직류를 접속시키면, 전해 욕으로부터 구리가 석출되어 주형 표면 상에 침착되는데, 전해 욕으로부터 석출되는 구리는 용해된 양극 구리에 의해 대체된다. 그러한 침지 전해 코팅 방법에서는 상대적으로 낮은 전류 밀도, 예컨대 약 15 A/d㎡의 전류 밀도가 얻어진다. 대부분 그 횡단면이 다각형인 주형 공동을 침지 전해 코팅할 때에는 경험상 코너 구역에서의 층 두께가 불충분하게 될 위험, 즉 그 구역에서의 층 두께가 나머지 구역에서의 층 두께의 단지 약 1/4 내지 1/10에 불과하게 될 위험이 있다. 그와 같이 층이 불균일하게 형성되는 것은 양극의 기하 형태를 특수하게 하더라도 단지 부분적으로만 치유될 있을 뿐이다. 그것은 추가의 기계적 후가공이 필요하다는 것을 의미한다.Finally, it is known from EP-A-0 282 759 to restore the mold cavities by electrolytic coating on the inner surface defining the mold cavities of the continuous casting mold to a specified dimension. In such a method similar to the presupposed form, the mold serving as the cathode is immersed in an electrolytic bath (copper sulfate bath) with a perforated anode basket filled with soluble copper pieces (cubes, balls, disks) and placed in the mold cavity. When a direct current is connected, copper precipitates from the electrolytic bath and is deposited on the mold surface, which copper is replaced by dissolved anodic copper. Such immersion electrolytic coating methods result in relatively low current densities such as about 15 A / dm 2. When immersion electrolytic coating of mold cavities, which are mostly polygonal in cross section, there is an empirical risk of insufficient layer thickness in the corner area, i.e. the layer thickness in that area is only about 1/4 to 1/1 of the layer thickness in the remaining areas. There is a risk of being only ten. Such non-uniform formation of the layer can only be partially healed, even if the geometry of the anode is special. That means additional mechanical finishing is required.
또한, 두꺼운 층을 만들어내야 할 경우에는 공동을 내포한 코너 브리지가 형성됨으로 인해 주형이 쓸모없게 되어버릴 위험이 있다. 침지 전해 코팅의 또 다른 단점은 주형의 외부 표면을 전해 처리에 대해 불활성을 갖는 재료로 덮어야 한다는 것이다.In addition, if a thick layer is to be produced, there is a risk that the mold becomes obsolete due to the formation of a corner bridge containing the cavity. Another disadvantage of the immersion electrolytic coating is that the outer surface of the mold must be covered with a material that is inert to the electrolytic treatment.
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 연속 주조 주형의 전해 코팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolytic coating method of a continuous casting mold according to the preamble of claim 1.
이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
단일의 첨부 도면 도 1은 본 발명에 따른 방법의 원리 개요를 나타낸 도면이다.Single Attached Drawing FIG. 1 shows a schematic overview of the method according to the invention.
본 발명의 목적은 횡단면이 다각형인 주형 공동을 구비한 연속 주조 주형의경우에도 주형 공동의 코너 구역에 문제가 있는 구역이 생김이 없이 최대한으로 간단하게 주형 공동의 규정 치수를 얻거나 복원할 수 있는 서두에 언급된 형식의 방법을 제공하는 것이다. 또한, 코팅하려는 연속 주조 주형이 그 외부 치수에 있어서도 최대한 변함이 없이 유지되는 것이 구현되어야 한다.It is an object of the present invention to obtain or restore the prescribed dimensions of a mold cavity as simply as possible without creating a problem zone in the corner area of the mold cavity even in the case of a continuous casting mold having a mold cavity having a polygonal cross section. It provides a method of the type mentioned at the beginning. It should also be realized that the continuous casting mold to be coated remains as unchanged as possible in terms of its external dimensions.
그러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징을 갖는 방법에 의해 달성되게 된다.Such an object is achieved by a method having the features of claim 1 according to the invention.
본 발명의 바람직한 부가의 구성들이 종속 청구항들의 주제를 이루고 있다.Preferred further configurations of the invention form the subject of the dependent claims.
불용성 양극의 사용 하에 전적으로 코팅 재료만을 공급하는 전해액을 음극을 형성하는 연속 주조 주형의 주형 공동을 통해 유체 역학적으로 제어될 수 있게 통과시키는 본 발명에 따른 방법에 의하면, 코너가 취약해지는 일이 없이 층이 균일하게 형성되기 때문에, 후가공을 필요로 함이 없이 내마모성 재료의 얇은 층이 정밀한 치수로 침착될 수 있을 뿐만 아니라, 두꺼운 층(본 경우에도 고작해야 최소의 후가공만 부수됨)까지도 침착될 수 있게 된다. 본 발명에 따른 방법의 근본적인 장점은 전해 코팅 시에 오로지 주형 공동의 내부 표면만이 전해액과 접촉되어 연속 주조 주형의 외부 표면을 덮을 필요가 없다는데 있다. 또한, 코팅 재료의 단속적 석출을 구현하여 코팅에 영향을 미칠 수 있는 양극/음극의 간헐적 극 반전도 역시 가능하게 된다.According to the method according to the present invention, under the use of an insoluble anode, an electrolytic solution which supplies exclusively coating material through the mold cavity of a continuous casting mold forming a cathode can be hydrodynamically controlled so that the layer is not vulnerable to corners. Because it is formed uniformly, a thin layer of wear-resistant material can be deposited to precise dimensions without the need for post-processing, as well as to deposit a thick layer (in this case only minimal finishing). do. A fundamental advantage of the method according to the invention is that in electrolytic coating only the inner surface of the mold cavity does not need to be in contact with the electrolyte to cover the outer surface of the continuous casting mold. In addition, intermittent polar inversion of the anode / cathode, which can affect the coating by implementing intermittent precipitation of the coating material, is also possible.
특별한 장점으로서 부각되는 것은 예컨대 경도와 같은 기계 특성과 특히 코팅의 조직 구조가 전체의 코팅 구역에 걸쳐 거의 균일하게 유지될 수 있다는 것이다. 종래의 방법보다도 더 신속하게 코팅이 이뤄질 수 있다. 코팅된 표면에 연질조직이 형성되는 것도 대폭적으로 방지될 수 있다.It is highlighted as a particular advantage that mechanical properties such as hardness and in particular the tissue structure of the coating can be maintained almost uniform over the entire coating area. Coating can be achieved more quickly than conventional methods. Formation of soft tissue on the coated surface can also be largely prevented.
도 1에는 연속 주조 주형(2)의 주형 공동(3)을 한정하는 내부 표면(4)을 내마모성 코팅 재료로 전해 코팅하여 주형 공동의 규정 치수를 얻거나 복원하기 위해 마련된 장치가 매우 개략적으로 도시되어 있다. 주형 공동(3)은 예컨대 장방형 또는 정방형 횡단면을 가질 수 있고, 그에 따라 4개의 내부 표면에 의해 한정될 수 있다. 그러나, 그것은 다른 주형 공동 횡단면(예컨대, 원형, 다각형, 장각형)을 갖는 주형 또는 소위 도그본(dog-bone) 주형일 수도 있다.1 is a very schematic illustration of a device provided for electrolytically coating the inner surface 4 defining the mold cavity 3 of the continuous casting mold 2 with an antiwear coating material to obtain or restore the prescribed dimensions of the mold cavity. have. The mold cavity 3 can, for example, have a rectangular or square cross section and can thus be defined by four inner surfaces. However, it may be a mold or other so-called dog-bone mold having a different mold cavity cross section (eg, circular, polygonal, oblong).
연속 주조 주형(2)의 단부 측에는 주형 공동(3)을 넘어 돌출되는 양극(7)에 의해 서로 연결되는 헤드 편 및 바닥 편(5, 6)이 배속된다. 연속 주조 주형(2)의 단부 면에 있는 패킹 요소(8, 9)는 주형 공동(3)을 밀봉시킨다. 양극(7)도 역시 헤드 편 및 바닥 편(5, 6)에 밀봉된 채로 삽입되는데, 그에 관해서는 패킹(13, 14)을 참조하면 된다. 바닥 편(6)은 물론 헤드 편(5)도 코팅에 제공되는 전해액(25)을 하나 이상의 개구부, 바람직하게는 다수의 개구부(11 또는 12)를 각각 구비하는데, 그러한 개구부는 그 이외의 부분에서 밀봉 폐쇄된 채로 반응 공간을 이루는 주형 공동(3) 내로 유입하거나 그로부터 유출하기 위한 유입 개구부 또는 유출 개구부를 형성한다. 전해액(25)은 수용 용기(15)로부터 펌프(16)에 의해 유체 역학적으로 제어될 수 있게 아래쪽으로부터 바닥 편(6)을 통해 반응 공간으로 펌핑되고, 헤드 편(5)에서 오버플로(무압력)에 의해 도로 수용 용기(15) 또는 펌프(16)로 인도된다. 전해액(25)에는 용기(18)로부터 산화물로서의 코팅 재료가 계량 투여된다.At the end side of the continuous casting mold 2, head pieces and bottom pieces 5, 6, which are connected to each other by an anode 7 protruding beyond the mold cavity 3, are assigned. Packing elements 8, 9 on the end face of the continuous casting mold 2 seal the mold cavity 3. The anode 7 is also inserted sealed to the head piece and the bottom piece 5, 6, with reference to the packing 13, 14. The bottom piece 6 as well as the head piece 5 are provided with an electrolyte solution 25 which is provided in the coating, each having one or more openings, preferably a plurality of openings 11 or 12, which openings in other portions. An inlet opening or outlet opening is formed for inlet or outlet from the mold cavity 3 constituting the reaction space while being hermetically closed. The electrolyte 25 is pumped from the receiving vessel 15 into the reaction space from the bottom through the bottom piece 6 so as to be hydrodynamically controlled by the pump 16 and overflows (pressureless) in the head piece 5. Is led to the road receiving vessel 15 or the pump 16. The electrolyte 25 is metered into the coating material as an oxide from the container 18.
전해 코팅을 위해, 음극으로서의 연속 주조 주형(2)과 도시된 블레이드(7')를 구비한 양극(7)은 직류 전류 원(20)에 접속될 수 있고, 그럼으로써 직류 회로를 형성한다. 패킹 요소(8, 9) 또는 패킹(13, 14)은 동시에 전기 절연 작용을 한다. 양극은 그 횡단면 형태에 있어 주형 공동(3)의 횡단면 형태에 맞춰진다. 다각형 주형 공동의 경우에는 적절한 프리즘형 양극이 사용될 수 있다. 양극은 특히 백금 또는 복합 세라믹으로 코팅된 티타늄 재료 또는 납으로 이뤄진다. 양극은 다중 양극으로서 형성될 수도 있다. 그러나, 기본적으로 예컨대 구리, 니켈, 또는 크롬과 같은 코팅 재료가 양극에 함유될 수도 있는데, 그 경우에 코팅 재료는 괴상으로 또는 조각 형태로 제공된다.For electrolytic coating, the anode 7 with the continuous casting mold 2 as the cathode and the blade 7 ′ shown can be connected to a direct current source 20, thereby forming a direct current circuit. The packing elements 8, 9 or the packing 13, 14 simultaneously provide electrical insulation. The anode is adapted to the cross sectional shape of the mold cavity 3 in its cross sectional shape. In the case of polygonal mold cavities a suitable prismatic anode can be used. The anode consists of titanium material or lead, especially coated with platinum or composite ceramics. The anode may be formed as multiple anodes. However, basically, for example, a coating material such as copper, nickel, or chromium may be contained in the anode, in which case the coating material is provided in bulk or in the form of pieces.
본 발명에 따른 방법은 예컨대 구리 층, 니켈 층, 또는 크롬 층을 침착시키는데 적합하다. 코팅 재료는 전적으로 전해액에 의해서만 공급된다. 양극 그 자체는 불용성이다. 예컨대, 양극은 백금으로 코팅된 티타늄 양극, 복합 세라믹 및 기타의 재료로 코팅된 Pb(납) 양극일 수 있다. 전해액으로서는 메탄술폰산 전해액 타입, 시안화물 전해액 타입, 또는 황산 전해액 타입이 사용될 수 있다. 그러한 고속 전해액에 의해, 전해액 이 강렬하게 이동될 경우에도 2 내지 40 A/d㎡의 전류밀도가 얻어질 수 있게 된다. 반응 공간을 통해 통과되는 전해액의 흐름을 유체 역학적으로 유효하게 제어함으로써, 후가공을 필요로 함이 없이 내마모성 재료의 얇은 층이 정밀한 치수로 침착될 수 있을 뿐만 아니라, 두꺼운 층(본 경우에도 고작해야 최소의 후가공만 부수됨)까지도 침착될 수 있게 되는데, 그것은 코너가 취약해지는 일이 없이 층이 균일하게 형성되기 때문이다. 본 발명에 따른 방법은 특히 크롬 코팅 시에 그 본질적인 장점을 발휘하는데, 왜냐하면 종래의 전해 코팅에서 매우 심각한 코너 문제점이 생기는 경우가 다름 아닌 바로 크롬의 경우이고(코너에서의 층이 표면 상에서의 층보다 5 내지 10배 더 얇음), 또한 크롬은 오직 연삭에 의해서만 후가공될 수 있기 때문이다.The process according to the invention is for example suitable for depositing a copper layer, a nickel layer or a chromium layer. The coating material is supplied solely by the electrolyte. The anode itself is insoluble. For example, the anode may be a titanium anode coated with platinum, a Pb (lead) anode coated with a composite ceramic and other materials. As the electrolyte, a methanesulfonic acid electrolyte type, a cyanide electrolyte type, or a sulfuric acid electrolyte type can be used. By such a high speed electrolyte, a current density of 2 to 40 A / dm 2 can be obtained even when the electrolyte is intensely moved. By hydrodynamically effectively controlling the flow of electrolyte through the reaction space, a thin layer of wear-resistant material can be deposited to precise dimensions without the need for post-processing, as well as a thick layer (at least in this case at least) Only post-processing) can be deposited, since the layer is formed uniformly without weakening corners. The method according to the invention exhibits its intrinsic advantages, in particular in chromium coating, because it is the case of chromium, which is very unlikely to cause very serious corner problems in conventional electrolytic coatings (the layer in the corner is more than the layer on the surface). 5 to 10 times thinner) and also chromium can only be post-processed by grinding.
전적으로 전해액(25)이 코팅 재료를 공급하는 본 발명에 따른 방법에 의해, 코팅 재료를 단속적으로 석출하는 것도 구현되게 되는데, 그것은 유체 역학적 제어 이외에 양극/음극의 간헐적 극 반전도 역시 가능하여 코팅에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.By the method according to the present invention in which the electrolyte 25 supplies the coating material entirely, intermittent precipitation of the coating material is realized, which in addition to hydrodynamic control, also allows intermittent polar reversal of the anode / cathode, thus affecting the coating. Because it can have.
본 발명에 따른 방법의 근본적인 장점은 전해 코팅 시에 오로지 주형 공동의 내부 표면만이 전해액(25)과 접촉되어 연속 주조 주형의 외부 표면을 덮을 필요가 없다는데 있다.The fundamental advantage of the method according to the invention is that in electrolytic coating only the inner surface of the mold cavity need not be in contact with the electrolyte 25 to cover the outer surface of the continuous casting mold.
원칙적으로, 양극 및/또는 연속 주조 주형은 그 종 방향 축선을 중심으로 하여 회전될 수 있게 형성되어 코팅 동안 회전될 수 있고, 그에 따라 코팅을 개선시킬 수 있게 된다.In principle, the anode and / or continuous casting molds are formed to be able to rotate about their longitudinal axis so that they can be rotated during coating, thereby improving the coating.
연속 주조 주형(2)은 코팅 전에 세정 공정, 특히 캐스케이드(cascade) 세정공정에 의해 세척되는데, 그에 관해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그와 관련하여, 연속 주조 주형은 코팅을 위해, 그리고 바람직하게는 그러한 세정을 위해 폐쇄 시스템에 포함된다.The continuous casting mold 2 is cleaned by a cleaning process, in particular a cascade cleaning process, before coating, which will not be described in detail. In that regard, continuous casting molds are included in the closure system for coating and preferably for such cleaning.
연속 주조 주형은 구리, 알루미늄, 니켈과 같은 금속 재료나 복합 재료, 플라스틱이나 복합 플라스틱, 또는 세라믹 재료나 기타의 재료로 이뤄진다.Continuous casting molds consist of metallic or composite materials, such as copper, aluminum or nickel, plastic or composite plastic, or ceramic or other materials.
또한, 균일한 층 침착물을 얻기 위해 전류 방향을 반전시킬 수 있는 정류 징치가 마련된다.In addition, rectification devices are provided that can reverse the current direction to obtain a uniform layer deposit.
아울러, 구리를 코팅 재료로서 사용할 경우에는 지나치게 높은 염소 함량이 세정/용해 공정에 의해 감소되는 입수 가능한 산화구리를 미리 택해둔다.In addition, when copper is used as the coating material, an available copper oxide is selected in which an excessively high chlorine content is reduced by the cleaning / dissolving process.
선택적으로, 연속 주조 주형(2)을 작업 중에 비교적 높은 마모가 발생되는 구역, 예컨대 특히 표면에 덮이는 재료로 인해 부가의 마모가 발생되는 주조 욕 표면의 구역과 같은 특정의 구역에서만 코팅하거나 그 구역에서 다른 구역보다 더 두껍게, 즉 보다 더 큰 층 두께로 코팅할 수도 있다. 그럼으로써, 효율적인 코팅이 얻어지게 된다. 그러한 부분적 코팅은 양극을 부분적으로 차폐시킴으로써, 비전도성 재료를 끼워 넣음으로써, 또는 유사한 조치를 취함으로써 구현될 수 있다.Optionally, the continuous casting mold 2 is coated or only in certain areas, such as areas of relatively high wear during operation, such as areas of the casting bath surface, in particular where additional wear occurs due to the material covering the surface. It is also possible to coat thicker than other zones in the zone, ie with a greater layer thickness. In this way, an efficient coating is obtained. Such partial coatings can be implemented by partially shielding the anode, by interposing a nonconductive material, or by taking similar measures.
코팅 과정 동안 도시를 생략한 자석에 의해 전자계를 생성하여 그에 의해 연속 주조 주형의 특정의 구역, 바람직하게는 에지 구역에서 나머지 구역에서와 동일한 두께의 층이 침착되도록 코팅 재료의 입자를 유도하거나 안내할 수 있다.During the coating process an electromagnetic field can be generated by a magnet, not shown, to guide or guide the particles of the coating material so that a layer of the same thickness as in the remaining zones in the particular zone, preferably the edge zone, of the continuous casting mold is deposited. Can be.
본 발명은 전술된 구성에 의해 충분히 명확하게 설명되고 있다. 물론, 본 발명은 다른 변형례로도 설명될 수 있다.The present invention has been clearly described by the above-described configuration. Of course, the present invention can also be described in other variations.
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