NL8203300A - Werkwijze voor het repareren van een mal voor het continu gieten van staal. - Google Patents

Description

* ·* -1- 22650/Vk/mb

Korte aanduiding: Werkwijze voor het repareren van een raal voor het continu gieten van staal.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor 5 het repareren van een raal voor het continu gieten van staal, met name wat betreft de laag bestaande uit nikkel of een legering op nikkelbasis, waarbij de door plateren aangebrachte laag uit nikkel of de legering op nikkelbasis, ten rainste is aangebracht op een deel van het oppervlak van het raallichaam vervaardigd uit koper of een koperlegering.

TO In het algemeen is de mal voor het continu gieten ver vaardigd uit koper of een koperlegering met hierop aangebracht een laag . van nikkel of een legering op nikkelbasis. Soms kan bovendien een chrooralaag worden opgebracht op de geplateerde laag. Wanneer het oppervlak van de geplateerde laag is beschadigd of bekrast tijdens gebruik, Ί5 wordt deze gewoonlijk onderworpen aan een reparatie-bewerking.

De bekende wijze voor het repareren is om de laag bestaande uit nikkel of uit de legering op nikkelbasis volledig af te sehuren en te verwijderen van het oppervlak en daarna een nieuw oppervlak; hierop aan te brengen.

20 Fig. 1 geeft een voorbeeld weer waarbij een laag 2 bestaande uit nikkel of een legering op nikkelbasis en een chrooralaag 3 zijn aangebracht op het oppervlak van een mallichaara 1 vervaardigd uit koper of een koperlegering. Wanneer het gewenst is ora deze mal te repareren wordt de afschuurbewerking uitgevoerd tot een mate zoals 25 weergegeven door vlak A-A weergegeven in fig. 1 zodat de volledige geplateerde laag wordt verwijderd en daarna wordt een nieuwe geplateerde laag hierop gevormd, Dit wordt veroorzaakt doordat er een onvoldoende hechtlng is tussen de twee metalen van dezelfde soort die op elkaar worden geplateerd en een probleem ontstaat bij het gebruik van de 30 opgebrachte laag uit nikkel of uit de legering op nikkelbasis waardoor deze laag in kwaliteit minder wordt.

De dikte van de opgebrachte laag van nikkel of legering op nikkelbasis op het onderste oppervlak vaahet mallichaam heeft de neiging om tegenwoordig groterte worden omdat de snelheid van het 35 continu gieten hoger wordt. Het afsehuren van het oppervlak van een raal wordt uitgevoerd onafhankelijk van de aantasting van de geplateerde laag en daarom is het duidelijk dat het ongewenst is met het oog op de kosten voor de mal en het besparen van materiaal om alle laagdelen te 8203300 -2- 22650/Vk/rab

• -V

verwijderen, inclusief het deel dat volledig opnieuw kan worden ge-bruikt.

In het kader van de uitvinding zijn nadere onderzoekingen gedaan met betrekking tot de mogelijkheid om niet de gehele laag be-5 staande uit nikkel of legering op nikkelbasis te verwijderen, maar om een deel hiervan achter te laten op‘ het mallichaara en om daarop een nieuwe nikkellaag of legeringslaag op nikkelbasis aan te brengen volgens een bekende werkwijze. Hiervan is een voorbeeld eveneens aan-gegeven in fig. 1 waarbij het afschuren wordt uitgevoerd tot de lijn 10 B-B van de nikkellaag 2, waarop een nieuwe nikkellaag wordt aangebracht.

De hechtende kracht door afschuiving tussen de basis-oude aangebrachte .

2 laag en de nieuw aangebrachte laag is 5 tot 25 kg/mm , welke waarde onderhevig is aan een aanzienlijke fluctuatie, Het zal daarom duidelijk zijn dat de mallen die zijn gerepareerd volgens deze werkwijze in de 15 praktijk niet kunnen worden toegepast bij die hoge temperatuur en onder die moeilijke omstandigheden als nodig is bij mallen voor het continu gieten van staal. Uit het onderzoek is gebleken dat de hechtende kracht tussen de nieuwe en oude geplateerde lagen in de mal voor het continu p gieten van staal ten minste 20 kg/ram'1 moet zijn en de fluctuatie daar-20 bij moet <ίn 4 3,0 zijn waarbij <fn de standaarddeviatie is. Dit be-tekent dat zolang de bekende werkwijze wordt gevolgd de neiging be-staat dat veel materialen kunnen worden ondergedompeld, welke werkwijze moet worden verbeterd.

Een van de doelstellingen volgens de uitvinding is het 25 verkrijgen van een werkwijze voor het repareren van een mal voor het continu gieten van staal waarbij een aan het oppervlak geplateerde laag vast kan worden gehecht, zonder mogelijk verlies aan materialen. Verder wordt volgens de uitvindng gestreefd naar het verkrijgen van een mal voor het continu gieten van staal.

30 Deze doelstellingen kunnen worden bereikt door een mal voor het continu gieten van staal, vervaardigd uit koper of een koperlegering met hierop aangebracht een geplateerde laag van nikkel of een legering op basis van nikkel te repareren op ten minste een deel van het oppervlak, welke werkwijze hierdoor wordt gekenmerkt, dat het 35 oppervlak wordt geschuurd zonder de laag bestaande uit nikkel of de legering op basis van nikkel volledig te verwijderen, het afgeschuurde deel te onderwerpen aan een onderdompeling met een geconcentreerd sterk uur ter activering en daarna wordt een laag opgebracht bestaande uit 8203300 ^ ♦ -3- 22650/Vk/mb nikkel of een legering op basis van nikkel.

Daarbij kan een sterk zuur met een zuurconcentratie van ten minste 40 gew.% worden toegepast. Het sterke zuur kan salpeterzuur zijn met een ooncentratie van 60 gew.% of meer. Anderzijds kan het 5 sterke zuur een zuur zijn dat ten minste 50 vol/5 salpeterzuur bevat met een ooncentratie van ten minste 60 gew.%, waarbij de rest gekozen wordt uit een groep bestaande uit zwavelzuur, zoutzuur, waterstoffluoride, fosforzuur en een waterige oplossing van waterstofperoxide.

Volgens de uitvinding wordt verder een mal verkregen 10 voor het continu gieten van staal, welke mal is vervaardigd uit koper of een koperlegering, met twee of meer hierop aangebrachte lagen van nikkel of een legering op nikkelbasis op ten minste een deel van het oppervlak.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van 15 de volgende beschrijving waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening waarbij de fig. 1-4 schematische weergaven zijn van voorbeelden van een struktuur van een mal met een oppervlak waarop geplateerde lagen zijn aangebracht voor het continu gieten van staal.

In fig. 1 is een voorbeeld weergegeven van een struktuur 20 waarbij een laag 2 bestaande uit nikkel of een legering op nikkelbasis met een gelijkmatlge dikte is aangebracht over het totale oppervlak van het mallichaam 1, vervaardigd uit koper of een koperlegering en een chroomlaag 3 is aangebracht als buitenste laag.

Fig. 2 geeft een voorbeeld weer van een struktuur waar-25 bij een onderste laag bestaande uit nikkel of een legering op nikkelbasis 2 is aangebracht met een trapsgewijs vergrote dikte.

Fig. 3 geeft een struktuur weer waarbij de laag 2 bestaande uit nikkel of een legering op nikkelbasis geleidelijk aan dikker wordt van boven naar beneden.

30 Fig. 4 is een voorbeeld van een struktuur waarbij de laag 2 bestaande uit nikkel of een legering op nikkelbasis slechts is aangebracht op de onderste helft van de mal.

De aanduiding legering op nikkelbasis zoals toegepast in deze beschrijving heeft betrekking op een legering die nikkel als 35 hoofdcomponent bevat en ten minste een van de elementen zoals Co, Fe,

Mn, Cr, W, C, B en P.

In het algemeen is bij een mal voor het continu gieten van staal vereist dat een voldoende hoeveelheid warmte wordt afgevoerd 8203300 . -4- 22650/Vk/mb bij het contactoppervlak met gesmolten staal. Wanneer een gestolde laag wordt gevormd bij de meniscus in het bovenste deel van de mal en vervolgens door de mal wordt gevoerd, is deze zodanig ontworpen dat de dikte van de laag bestand is tegen de statische druk van het gesmolten 5 staal. Een van de factoren die van invloed is op de bedrijfsduur van een mal met de bovenvermelde functie is een afslijting of afschuring tussen de vast geworden laag en het onderste deel van de mal. Wanneer vender de gestolde laag in oontaot wordt gebracht met een raallichaara van koper of een koperlegering ontstaan zeer kleine scheuren die "ster-10 scheuren" worden genoemd op het oppervlak van het gegoten voorwerp, waardoor een verlaging zal ontstaan van de opbrenst van het gegoten voorwerp. Daarom is het onderste deel van een mal in veel gevallen voorzien van een dikkere laag of bedekkingslaag dan het bovenste deel van de mal.

15 Bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding zoals bovenvermeld, zal, wanneer een mal voor het continu gieten van staal, voorzien op het oppervlak van het mallichaam met een laag 2 bestaande uit nikkel of een legering op basis van nikkel en indien gewenst voorzien van een chroomlaag 3 op laag 2, moet worden gerepareerd, 20 alleen het beschadigde deel worden afgeschuurd zoals overeenkomend met vlak B-B in fig. 1 en het verkregen afgeschuurde oppervlak wordt be-handeld met een sterk zuur om dit oppervlak te activeren en vervolgens voorzien van een nieuwe geplateerde laag uit nikkel of een legering op nikkelbasis.

25 Zoals weergegeven in de fig. 2 tot 4 wordt, wanneer de laag 2 bestaande uit nikkel of een legering op nikkelbasis is aangebracht in het onderste deel van de mal dikker is dan in het bovenste deel, de schuurbewerking uitgevoerd in overeenstemming met de respectieve vlakken C-C, D-D en E-E en de verkregen afgeschuurde oppervlakken worden 30 geplateerd met een laag 2 bestaande uit nikkel of de legering op nikkelbasis over het volledige oppervlak of over slechts een deel van het laagstgelegen oppervlak. De plateringsbewerking die wordt toegepast volgens de uitvinding kan bestaan uit electroplating of non-electroplating .

35 De uitvinding is nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden en vergelijkende voorbeelden. Monsters 1, 3 en 7 zijn ter vergelijking dienende voorbeelden, terwijl monsters 2, 4, 5 en 6 voorbeelden volgens de uitvinding zijn.

8203300 t _5_ 22650/Vk/mb

Voor alle monsters wordt het afschuren uitgevoerd tot het vlak B-B en de ruwheid van het verkregen oppervlak wordt gehouden op 0,006 mm of minder.

Het vrijgekomen oppervlak wordt gelijkmatig bewerkt 5 zodat het ruw is met "wet-honing” met een slijpsteen of wetsteen met een deeltjesgrootte /20 in een alkalische oplossing. Vervolgens wordt het bewerkte oppervlak ontvet met 1) een oplosmiddel (tolueen + ethanol) en vervolgens met 2) een looghoudende vloeistof (concentratie 100 g/Γ, teraperatuur van de vloeistof 60 °C) en ondergedompeld in 10 3) zuur (10 gew.i HC1). De verdere gegevens met betrekking tot het materiaal van de mal, de voorbehandeling en de omstandigheden waaronder . electroplating wordt uitgevoerd zijn vermeld in tabel A.

8203300 -6- 22650/Vk/mb

TABEL A

~ materi-f ΓΤ . " . lomstandigheden voor monster aal voorbehandaling electroplating 1) ontvetten met oplosmiddel jhe 7^4/^2 dichtheid: 7 A/dm^

5 2) °ntvetten met loog temperatuur bad: 60 °C

3) onderdompelen in verdund HC1 pH bad. ^ Q

4) varlabel 1 Cu 4) geen onderdompeling in ge- concentreerd sterk zuur 10____ 2 Ni 4) onderdompeling in geconcen- treerd sterk zuur met concen- tratie van 63 gew.i; samen- , . . ΙΙΛη .

steUing: HN03 (50 vol.« * Imkkelsulfaminaat HOOgA

H,30a (50 vol.J) f , , r ,, 2 4 mkkelchloride 5 g/1 ^ 3 Ni 4) onderdompeling in geconcen- boorzuur 40 g/1 treerd sterk zuur met concen- tratie van 30 gew.i; samen- natriumlaurylsulfaat stelling: ΗΝ0 (50 vol.i) + 0,1 g/1 H2SO4 (50 vol.i) 4 Ni 4) onderdompeling in geconcen- treerd sterk zuur met concen-tratie van 45 gew.i; samen-stelling: HNO3 (50 vol.i) +

H2S04 (50 vol.i) J

5 Ni + 4) onderdompeling in geconcen- 7i Fe treerd sterk zuur met coneen- ** tratie van 45 gew.i; samen- nikkelsulfaminaat 400 ©Ί stelling: HNO3 (50 vol.i) + H2S04 (50 vol.i) ijzersulfaminaat 1 g/1 6 Ni +_ 4) onderdompeling in geconcen- nikkelchloride 5 g/1

7i Fe treerd sterk zuur met concen-L

tratie van 40 gew.i; samen- fboorzuur 40 e/1 30 stelling: HN03 (50 vol.i) + b00rzuur S'1 H?S0j? (50 vol.i) , ___2 4__ natriumlaurylsulfaat 7 Ni+ 4) onderdompeling in geconcen- 7iFe treerd sterk zuur met concen- tratie van 35 gew.i; samen-stelling: HNO3 (50 vol.i) + ,c HoS04 (50..vol.i)

35 d J

8203300 -7- 22650/Vk/mb

Het "geconcentreerde sterke zuur" dat wordt toegepast volgens de uitvinding heeft betrekking op een zuurconcentratie van ten minste 40 gew.%. De aamenstelling kan enkelvoudig salpeterzuur zijn, met een concentratie van 60 gew.Jt of meer, of kan bestaan uit ten minste 5 50 νοί.ί salpeterzuur (concentratie 60 gew.$ of meer) en de rest kan gekozen zijn uit zwavelzuur, zoutzuur, fluorwaterstof, fosforzuur en waterstofperoxide-oplossing in water.

De resultaten van de experimenten met betrekking tot de hechtende kracht (kg/mm ) door afschuiven zijn vermeld in tabel B.

10 In tabel B zijn de waarden bij de monsters verkregen, bij normale teraperatuur of bijvoorbeeld onder de aanduiding ”100 °C (8 uur)" . door de temperatuur te verhogen tot 100 °C, gedurende 8 uren op 100 °C' te houden en vervolgens met lucht af te koelen tot omgevingstemperatuur.

TABEL B

15 -—-—r------------«---j----

monster materiaal aorraale 10Q °C 200 °C 300 °C 400 °C 500 °C

temperatuur [8 uur) (8 uur) (8 uur) (8 uur) (8 uur) 1 Cu 20,1 21,2 21,8 21,8 17,6 8,4 20 2 Ni 39,2 40,9 41,6 40,1 33,9 32,5 3 Ni 29,4 31,0 40,9 34,9 29,9 21,6 4 Ni 38,8 35,7 38,6 38,3 30,2 19,7 5 Ni 38,5 38,7 38,7 36,9 31,6 22,4 25 6 Ni+ T% Fe 35,7 35,3 36,8 36,2 30,7 20,5 7 Ni+ 1% Fe 28,9 29,5 36,4 35,5 29,2 18,9

De afwijkingen die duidelijk zullen zijn met betrekking 30 tot de hechtende kracht voor de monsters 2 tot 7 na onderdompeling in het zuur zijn weergegeven in tabel C. De waarden voor de fluctuatie bij temperaturen van 100 °C, 200 °C, 300 °C, 400 °C en 500 °C werden verkregen door het verhogen van de teraperatuur tot de vermelde temperatuur, het monster gedurende 8 uren op deze teraperatuur te houden en 35 vervolgens met lucht af te koelen tot omgevingstemperatuur voor het uit-voeren van de fluctuatietest. De fluctuatie bij omgevingstemperatuur: a(nr. 2) s-1/1,5 x CT(nr. 4), 1/1,8 x <J(nr. 5), 1/2,1 x 6(nr. 6), 1/3,2 x CfCnr..3)., 1/3,4 x qr(nr. 7).

8203300 -8- 22650/Vk/mb

Het zal duidelijk zijn dat de waarde van de hechtende kracht door afschuiving tussen de nikkel en de legering op nikkelbasis sterk wordt beinvloed door de omstandigheden van het behandelde opper-vlak waarop het plateren voor reparatie wordt uitgevoerd en dat de 5 voortreffelijke resultaten worden verkregen wanneerde behandeling wordt uitgevoerd volgens de werkwijze van de uitvinding, zoals vermeld bij de monsters 2,^,5 en 6. In de praktijk volgens de uitvinding wordt de gepassiveerde film van het afgeschuurde nikkel of legering op nikkelbasis behandeld met een geconcentreerd sterk zuur zoals salpeter-10 zuur met een concentratie van ten minste 60 gew.$. De hechtende kracht van nikkel of legering op nikkelbasis van de geplateerde laag die wordt aangebracht op het geactiveerde bewerkte oppervlak geeft een waarde die ongeveer twee keer de waarde is van het conventionele monster nr. 1 met betrekking tot het temperatuursgebied tussen de omgevings-15 temperatuur en 500 °C. Ook in vergelijking met andere ter vergelijking dienende monsters (monster nr. 3 en nr. 7) is de hechtende kracht aanzienlijk groter dan bij de monsters nr. 3 en nr. 7 en normale temperatuur en is de fluctuatie ook aanzienlijk kleiner dan bij die monsters.

Uit het bovengestelde zal het duidelijk zijn dat het 20 volgens de uitvinding mogelijk is om een niet noodzakelijke afschuur-bewerking te voorkomen bij de dure nikkel geplateerde laag of de geplateerde laag bestaande uit een legering:op nikkelbasis en om toch een goede hechting te verkrijgen tussen de nieuwe en de oude geplateerde lagen met slechts weinig fluctuatie, waardoor een verhoging wordt ver-25 kregen van de bedrijfsduur van de deklaag en van het malmateriaal. Zo-doende is de werkwijze volgens de uitvinding zeer geschikt voor het repareren van een mal die kan worden toegepast voor het continu gleten van staal.

Het zal voor een deskundigemogelijk zijn om binnen het 30 kader van de vermelde beschrijving variaties aan te brengen die moeten worden begrepen binnen het kader van de uitvinding waarvoor samengevat geldt, dat wanneer een oppervlak van een mal voor het continu gieten van staal, vervaardigd uit koper of een koperlegering, met ten minste gedeeltelijk hierop een geplateerde laag van nikkel of een legering op 35 nikkelbasis, wordt beschadigd, het oppervlak wordt verwijderd zonder een volledige verwijdering van de geplateerde laag, waarna het bewerkte oppervlak wordt ondergedompeld in een geconcentreerd sterk zuur zodat een activering wordt verkregen en daarna gerepareerd door het onder plateren aanbrengen van nikkel of een legering op nikkelbasis.

8203300

Claims (5)

1. Werkwijze voor het repareren van een mal voor het continu gieten van staal met name wat betreft de laag bestaande uit 5 nikkel of een legering op nikkelbasis, waarbij de door plateren aange-brachte laag uit nikkel of de legering op nikkelbasis ten minste is aangebracht op een deel van het oppervlak van het mallichaam, ver-vaardigd uit koper of een koperlegering, met het kenmerk, dat het oppervlak wordt geschuurd zonder de laag, bestaande uit nikkel of de legering 10 op basis van nikkel, volledig te verwijderen, het afgeschuurde deel te onderwerpen aan een onderdompeling met een geconoentreerd sterk zuur ter activering en daarna wordt een laag opgebracht bestaande uit nikkel Of een legering op basis van nikkel.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 15 het geconcentreerde sterke zuur ten minste een concentratie heeft van 40 gew.i.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het geconcentreerde sterke zuur alleen salpeterzuur is van ten minste 60 gew.i of een mengsel met ten minste 50 vol.3» van dat salpeterzuur.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat zuren, die samen met salpeterzuur worden toegepast gekozen zijn uit de groep bestaande uit zwavelzuur, zoutzuur, fluorwaterstof, fosforzuur en waterige waterstofperoxide.

5. Mal voor het continu gieten van staal, waarbij het 25 mallichaam is vervaardigd uit koper of een koperlegering en met ten minste twee geplateerde lagen van nikkel of een legering op nikkelbasis op ten minste έέη deel van het oppervlak, met het kenmerk, dat de nikkelhoudende laag is aangebracht volgens een werkwijze beschreven in conclusies 1-4. Eindhoven augustus 1982 8203300