RU17921U1 - Кристаллизатор для непрерывной разливки стали - Google Patents

Abstract

1. Кристаллизатор для непрерывной разливки стали, содержащий плиты-стенки из меди или ее сплавов с нанесенным на их рабочую поверхность гальваническим никелевым покрытием, отличающийся тем, что гальваническое никелевое покрытие рабочих поверхностей кристаллизатора выполнено малонапряженным с толщиной слоя, составляющей не менее 1 мм, при этом покрытие выполнено из осадка электролита никелирования, содержащего сернокислый никель, хлористый натрий и борную и сульфаминовую кислоты при следующем содержании компонентов, г/л:Сернокислый никель - 250 - 350Сульфаминовая кислота - 40 - 70Хлористый натрий - 5 - 15Борная кислота - 15 - 302. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что малонапряженное покрытие выполнено комбинированным из электролитического осадка - суспензии никелевого электролита с дополнительным включением частиц ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия при следующем содержании компонентов, г/л:Сернокислый никель - 250 - 350Сульфаминовая кислота - 40 - 70Хлористый натрий - 5 - 15Борная кислота - 15 - 30и дополнительно ультрадисперсный карбид кремния и/или окислы алюминия 50 - 150.3. Кристаллизатор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что малонапряженное покрытие выполнено двухслойным, при этом первый слой от подложки выполнен никелевым, а второй - комбинированным, с содержанием частиц ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия до 350 г/л.4. Кристаллизатор по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что малонапряженное никелевое покрытие выполнено с регулярным микрорельефом.5. Кристаллизатор по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что регулярный микрорельеф выполнен гребенчатым с ориентацией его гребн�

Description

М.кл.В22В11/04, С 25 D 5/50

Кристаллизатор для иеирерывной разливки стали.

Полезная модель относится к металлургическому производству, а именно к кристаллизаторам для установок непрерывной разливки стали и других металлов.

Известны кристаллизаторы, для повышения работоспособности которых рабочие поверхности плит выполнены с гальванопокрытием, см., например Пат. США N° 5230380, М.кл. В 22 С 9/06 92г.; ФРГ, заявка N° 4208446, М.кл. В 22 D 11/04. 92г.

Педостатком известных кристаллизаторов является малая стойкость покрытий рабочих поверхностей плит, которые в процессе работы отслаиваются от подложки - рабочей поверхности плит, что обусловлено низкой адгезией и высокими внутренними напряжениями в слое покрытия.

Известны никелевые покрытия, которые могут быть использованы, в т.ч. и для покрытия рабочих поверхностей кристаллизатора, см. Гальванотехника, Справочник под ред. A.M. Гинберга и др., М.: Металлургия, 1987, с. 381; А.С. СССР N 1474182, М. кл. С 25 Д 5/50, 89г.

Однако эти покрытия имеют низкую стойкость и применяются в основном для декоративных целей.

Кроме того, известны никелевые гальванопокрытия, повышенная стойкость которых обеспечивается дополнительной термообработкой, см. А.С.СССР N 1474182, М. кл. С 25 Д 5/50, 89г.

Однако эти покрытия не нашли широкого применения из-за высокой стоимости и низкого качества покрытий.

В качестве прототипа полезной модели, автором выбран кристаллизатор, с плитами выполненными из меди или ее сплавов, рабочая поверхность которых выполнена с никель-борным электролитическим покрытием, толшина которого в нижней части в два раза больше, чем в верхней, см. пат. США № 5230380, М.кл. В 22 С 9/06 92г.

Недостатком этого кристаллизатора является низкая износостойкость рабочей поверхности плит.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение износостойкости покрытия за счет повышения адгезии покрытия к подложке - рабочей поверхности плит кристаллизатора, снижения в покрытии внутренних напряжений и снижения сил трения при работе

кристаллизатора.

Решение поставленной задачи, осуществлено за счет того, что кристаллизатор для непрерывной разливки стали, содержащий плиты - стенки из меди или ее сплавов с нанесенным на их рабочую поверхность гальваническим никелевым покрытием, согласно полезной модели, гальваническое никелевое покрытие рабочих поверхностей кристаллизатора выполнено малонапряженным, с толщиной слоя составляющей не менее 1 мм, при этом покрытие выполнено из осадка электролита никелирования, содержащего сернокислый никель, хлористый натрий и борную и сульфаминовую кислоты при следующем содержании компонентов, г/л:

-сернокислый никель - 250-350;

-сульфаминовая кислота -40-70;

-хлористый натрий - 5-15;

-борная кислота -15-30.

В вариантах полезной модели, малонапряженное покрытие может быть выполнено

комбинированным из электролитического осадка суспензии никелевого электролита с дополнительным включением частиц ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия при следующем содержании компонентов, г/л:

-сернокислый никель - 250-350;

-сульфаминовая кислота - 40-70;

-хлористый натрий - 5-15;

-борная кислота -15-30;

-и, дополнительно, частицы ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия - 50-150.

Малонапряженное покрытие кристаллизатора может быть выполнено также двухслойным, в котором первый от подложки слой выполнен однородным из никеля, а второй - комбинированным, т.е. никелевым с добавлением частиц ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия.

Кроме того, малонапряженное никелевое покрытие может быть выполнено с регулярным микрорельефом, например гребенчатым, с ориентацией его гребней перпендикулярно продольной оси симметрии кристаллизатора и расстоянием между гребнями, составляющим 0,1 - 2мм, а также в виде лунок, расположенных на поверхности покрытия в шахматном порядке. Также, регулярный микрорельеф может быть выполнен на рабочей поверхности плит под покрытием; микрорельеф может быть

2 сформирован покрытием с переменной толщиной; покрытие может быть выполнено клиновидным с

толщиной увеличивающейся от входа к выходу кристаллизатора, при этом угол наклона поверхности покрытия к продольной оси симметрии кристаллизатора составляет 3-15°.

На фиг. 1 показана плита кристаллизатора (вид спереди);

на фиг. 2 показана плита кристаллизатора (вид спереди, вариант с микрорельефом в виде лунок);

на фиг.З - вид сверху варианта выполнения с клиновидным покрытием.

Кристаллизатор для непрерывной разливки стали, содержит плиты - стенки 1 из меди или ее сплавов с нанесенным на их рабочую поверхность гальваническим никелевым малонапряженным покрытием 2. Толщина слоя покрытия составляет не менее 1мм.

Такое покрытие выполнено из осадка электролита никелирования, содержащего сернокислый никель, хлористый натрий и борную и сульфаминовую кислоты при следующем содержании компонентов, г/л:

сернокислый никель -250-350;

сульфаминовая кислота -40-70; хлористый натрий -5-15;

борная кислота -15-30.

Проведенными исследованиями установлено, что именно вышеприведенный качественный и количественный состав электролита обеспечивает получение стойких к нагрузкам, мелкозернистых толстых, малонапряженных никелевых покрытий. Соотношение ингредиентов электролита и диапазоны значений их концентраций обеспечивают интенсивное наращивание толстого слоя мелкозернистого малонапряженного покрытия, допуская при этом применение тока повышенной плотности - до 35.0 А/дм. Кроме того, значительно снижается стоимость покрытия, поскольку основной компонент электролита сернокислый никель относительно дешев и недефицитен.

Согласно одному из вариантов полезной модели, малонапряженное покрытие выполнено комбинированным из электролитического осадка суспензии никелевого электролита с частицами ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия, при следующем содержании компонентов, г/л:

3 борная кислота и дополнительно частицы 150.

Такие комбинированные электролитические покрытия (КЭП) представляют собой электролитические осадки, в состав которых входят инородные включения - частицы карбида кремния и/или окислов алюминия.

КЭП совмещают в себе свойства электролитически осажденных металлов (электро и теплопроводность, износостойкость, химическая стойкость, твердость и др.), которые включаются в осадок при наложении поляризующего тока. Это позволяет существенно улучшить такие свойства покрьггий, как износостойкость, микротвердость, коррозионная стойкость, что превосходит соответствующие свойства осадков никеля без включений. Например, включение окислов алюминия в осадок никеля увеличивает их износостойкость в 1,5-2,5 раза, прочность - в 1,5 раза, твердость таких покрытий значительно выше, чем у чистых покрытий. Исследованиями установлено, что включение ультрадисперсного карбида кремния уменьшает внутренние напряжения никелевого покрытия не менее чем в 1.5 раза.

В варианте полезной модели для повышения износостойкости, покрытие выполнено двухслойным, при этом первый от подложки слой выполнен из чистого никеля, а второй - комбинированный, т.е. смесь никеля и частиц ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия, содержание которых составляет до 350 г/л.

В другом варианте полезной модели, на поверхности покрытия выполнен регулярный микрорельеф, гребни 3 которого ориентированы перпендикулярно продольной оси симметрии кристаллизатора, т.е. перпендикулярно направлению движения слитка в кристаллизаторе. Расстояние между гребнями 3 составляет 0,1 - 2мм. Такой микрорельеф может быть сформирован, например в процессе нанесения покрытия, при помощи решетчатых диэлектрических экранов (на черт, условно не показаны), размещенных в электролитической ванне в межэлектродном пространстве. В варианте, см. фиг.2, регулярный микрорельеф выполнен в виде лунок, расположенных на поверхности покрытия в шахматном порядке. 15-30; ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия - 50Кроме того, регулярный микрорельеф может быть выполнен (любым известным способом, например

фрезерованием и т.д.) непосредственно на рабочей поверхности плит и в дальнейшем покрыт никелевым слоем; также микрорельеф может быть сформирован на поверхности покрытия с переменной толщиной.

В еще одном варианте полезной модели, слой покрытия выполнен клиновидным, с толщиной увеличивающейся от входа к выходу кристаллизатора, при этом угол а наклона поверхности слоя покрытия к продольной оси симметрии кристаллизатора составляет 3-15(см.фиг.2). Это позволяет сбалансировать износ покрытия входной и выходной частей кристаллизатора и повысить его работоспособность.

При работе кристаллизатора, контактные нагрузки от формируемого слитка металла воспринимаются кристаллизатором через слой покрытия. Износостойкость покрытия обеспечивается его структурой и толщиной, поскольку возникающие при формировании слитка, контактные нагрузки перераспределяются в слое покрытия. Кроме того, обычно применяющаяся при кристаллизации смазка удерживается во впадинах между гребнями микрорельефа с образованием на контакте с поверхностью слитка микрогидродинамических клиньев, образующих разделительный смазочный слой между поверхностью плиты и слитком. Это существенно снижает потери на трение, повышает срок службы покрытия, а также обеспечивает интенсивный теплоотвод от кристаллизуемого слитка. За счет развитого контакта слитка с плитой эффективность теплоотвода повышается в 1.2-1 .Зраза.

Вышеуказанный эффект возникает также в варианте с двухслойным покрытием. Частицы ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия во втором слое покрытия образуют на поверхности покрытия очень тонкий нерегулярный микрорельеф, способствующий удержанию смазки на его поверхности.

Таким образом, восприятие нагрузки тяжелонагруженным контактом нагретых поверхностей плитаслиток происходит без заеданий и выровов, в условиях жидкостного или полужидкостного трения.

Реализация предложенной полезной модели позволит значительно повысить работоспособность кристаллизатора.

5

Claims (8)

1. Кристаллизатор для непрерывной разливки стали, содержащий плиты-стенки из меди или ее сплавов с нанесенным на их рабочую поверхность гальваническим никелевым покрытием, отличающийся тем, что гальваническое никелевое покрытие рабочих поверхностей кристаллизатора выполнено малонапряженным с толщиной слоя, составляющей не менее 1 мм, при этом покрытие выполнено из осадка электролита никелирования, содержащего сернокислый никель, хлористый натрий и борную и сульфаминовую кислоты при следующем содержании компонентов, г/л:
Сернокислый никель - 250 - 350
Сульфаминовая кислота - 40 - 70
Хлористый натрий - 5 - 15
Борная кислота - 15 - 30
2. Кристаллизатор по п.1, отличающийся тем, что малонапряженное покрытие выполнено комбинированным из электролитического осадка - суспензии никелевого электролита с дополнительным включением частиц ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия при следующем содержании компонентов, г/л:
Сернокислый никель - 250 - 350
Сульфаминовая кислота - 40 - 70
Хлористый натрий - 5 - 15
Борная кислота - 15 - 30
и дополнительно ультрадисперсный карбид кремния и/или окислы алюминия 50 - 150.

3. Кристаллизатор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что малонапряженное покрытие выполнено двухслойным, при этом первый слой от подложки выполнен никелевым, а второй - комбинированным, с содержанием частиц ультрадисперсного карбида кремния и/или окислов алюминия до 350 г/л.

4. Кристаллизатор по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что малонапряженное никелевое покрытие выполнено с регулярным микрорельефом.

5. Кристаллизатор по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что регулярный микрорельеф выполнен гребенчатым с ориентацией его гребней перпендикулярно продольной оси симметрии кристаллизатора и расстоянием между гребнями, составляющим 0,1 - 2 мм.

6. Кристаллизатор по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что регулярный микрорельеф выполнен в виде лунок, расположенных на поверхности покрытия в шахматном порядке.

7. Кристаллизатор по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что регулярный микрорельеф выполнен на рабочей поверхности плит под покрытием.

8. Кристаллизатор по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что микрорельеф сформирован покрытием с переменной толщиной.

9. Кристаллизатор по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что покрытие выполнено клиновидным с толщиной, увеличивающейся от входа к выходу кристаллизатора, при этом угол наклона поверхности покрытия к продольной оси симметрии кристаллизатора составляет 3-15^o.