[发明专利]一种连铸辊式结晶器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种连铸辊式结晶器的制备方法。

背景技术

薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术，它改变了传统冶金工业中薄型钢材的生产过程。采用薄带连铸技术，将连续铸造、轧制、甚至热处理等整合为一体，使生产的薄带坯稍经冷轧就一次性形成工业成品，简化了生产工序，缩短了生产周期，其工艺线长度仅60m。它的出现正为钢铁工业带来一场革命。

薄带连铸技术工艺方案因结晶器的不同分为带式、辊式、辊带式等，其中双辊薄带连铸技术最具有发展前途。其工艺原理是将金属液注入一对反向旋转且内部通水冷却的结晶辊之间，使金属液在两辊间凝固形成薄带。在连续铸造过程中，接触钢液的结晶辊表面温度约为600℃，当结晶辊轧制出金属薄带的同时，原来接触钢液的结晶辊表面部分也旋转离开液态金属，暴露于空气中，其表面温度骤降至约200℃。由此可见，连铸过程中结晶辊表面所处的环境十分恶劣，结晶辊表面要承受着冷热疲劳与应力变形、高温氧化、钢液和保护渣导致的化学腐蚀、以及轧制拉坯对其产生的摩擦与磨损。因而，连铸结晶辊表面应具有良好的抗冷热疲劳性能、良好的导热性能、较高的机械强度以及较好的耐磨性和耐腐蚀性能。

为了提高结晶辊使用寿命、提高薄带连铸生产效率。与传统的方坯、板坯连铸结晶器一样，可以在结晶辊表面镀覆一层金属镍镀层。该金属镀层一方面可以调节结晶辊的热传递系数，以使辊面上的热交换过程更加均匀高效，另一方面还可以对结晶辊本体进行保护，减轻浇铸时产生的热应力和机械应力对结晶辊的损伤，避免轧制拉坯对结晶辊的磨损。表面性能得到改善的结晶辊，其使用寿命延长，从而降低了薄带连铸生产成本、提高了薄带连铸的生产效率和产品质量。

中国专利ZL200510020466.9介绍了一种双辊薄带连铸机辊面的涂镀金属的方法。该专利介绍了采用刷镀的方法在辊面获得含有纳米颗粒的复合镀层，该镀层具有硬度高、耐磨损的优点，由于可以采用高电流进行刷镀，因此镀层沉积速率快，镀覆时间短。该专利所介绍的刷镀方法，与电镀方法的镀层沉积机理不尽相同，所得镀层的结构与性能也不相同。相对于刷镀方法，电镀方法是在比较低的电流密度下进行的，因而其镀速相对较低，但也正是因为在这种相对较低的电流密度下，可使得沉积出的晶体内部位错和缺陷减少，获得低内应力、高延展性的镀层，这样的镀层与结晶辊基体结合力强，不易发生剥落、裂纹，抗冷热疲劳性能优异。虽然相对于刷镀方法，电镀方法所获得的镀层硬度相对较低，耐磨损性能可能有所减弱，但就结晶辊的使用工况而言，对镀层与基体的结合强度、抗冷热疲劳性能的要求更加侧重。

公开号为CN101126169A的中国专利申请公开了一种薄带连铸结晶辊表面电镀方法及其电镀液，虽然其镀层额内应力较小，抗热疲劳性能也比较优异，但经实践检验表明，其抗腐蚀性能不甚理想，对于部分自身腐蚀性较高的钢种不适用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种连铸辊式结晶器的制备方法，该结晶器对辊面铜合金的组分进行了调整，使得强度更高，导热性能更好，同时在表面电镀镍处理，该电镀处理使得结晶器辊面在使用时除了具有较小的内应力以及优异的抗疲劳性能外，其还具有较好的抗腐蚀性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种连铸辊式结晶器的制备方法，所述结晶器包括辊芯和辊面，辊芯中空，通冷却水冷却，辊面的基材为铜合金，铜合金的外面电镀镍镀层，其中，铜合金的组成按质量百分比为：Ni：3-5％；Be：0.05-0.2％；Al：1-2％，Zr：0.5-1％；Mn：0.2-0.4％；Mg：1-3％；Sn：0.05-0.1％；其余为Cu；所述的电镀镍镀层厚度为0.8-1.6mm；所述制备方法包括如下步骤：

1)制备水冷辊芯待用：

2)根据上述成分范围冶炼的铜合金浇铸为铸锭，将铸锭在960-980℃加热炉内保温10小时后热锻成辊面形状，热锻的压缩比大于40％；

3)将热锻后的坯料进行淬火；并在1100-1130℃固溶处理，处理时间为5-10h；

4)固溶处理的坯料进行淬火；然后进行大于20％冷变形，并在400-550℃，保温8-30h进行时效处理：

5)时效处理后的辊面进行机加工，加工为成品形状，

6)表面进行电镀处理；电镀工艺包括如下工艺步骤：

(1)预处理：对连铸结晶辊表面进行有机溶剂清洗、碱脱脂、电解脱脂、酸浸蚀及活化处理；