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1、新型化学热处理在连铸结晶器上的应用王华兵 庄秉寰摘 要：新型化学热处理工艺已用于连续铸钢机的结晶器。实践证明,经化学热处理的结晶器具有良好的导热性,耐磨性,抗氧化性和高的热疲劳强度,显著延长使用寿命，降低成本。用实验数据和现场使用结果,分析讨论这些特性。关键词：多元共渗 结晶器 耐磨性 耐氧化性ApplicationofNewChemicalHeatTreatmentinMouldinContinuousCastingWangHuabing（ShanghaiPudongIron&SteelCo.Lt
2、d.）ZhuangBinghuan（EastChinaUniversityofScience&Technology）Abstract：Anewtechnologyofchemicalheattreatmenthasbeenappliedinmouldofcontinuouscastingmachine.Theresultsshowthatchemicallyheat-treatedmouldcanobtaingoodheatconductivity,wearresistance,antioxidat
3、ionandhighheatfatiguestrength,whichcanprolongtheservicelifeandreducecost.Thesecharacteristicsarediscussedbasedontestdataandpracticalresults.Keywords：multi-elementco-penetrating mould wearresistance antioxidation前 言 结晶器是连续铸钢机的心脏,改善结晶器材质的性能,延长其寿命,降低制造成本
4、,对连铸机的生产能力和铸机质量的提高都起着十分重要的作用。1998年我国的连铸比已达67.6%,估计到2000年可达80%［1］。如能延长结晶器的使用寿命,其效益将是可观的。 结晶器必须具有良好的导热性和耐磨性,它的服役温度高达350～500℃,因此还必须具有抗氧化性和高的热疲劳强度,为了提高这些性能,多年来对结晶器表面进行镀层处理,如镀镍、镀铬等。但实践证明镀层与基体结合力不够理想,不能达到预期的指标,而且成本较高。 近10年来,铜合金化学热处理新工艺已在冶金设备上广泛使用,如初轧机衬板,主传
5、动万向联轴节中的滑块,轧钢机横梁螺母、轴瓦……等都取得了满意的效益［2］。在这基础上,调整工艺参数,使铜质结晶器同时具备良好的导热性、耐磨性、抗氧化性和高的热疲劳强度。从而大幅度延长其寿命,降低成本。通过实验和生产应用情况对这些特性进行了分析与讨论。 2 实验室实验2.1 导热性对比实验 铜合金经化学热处理后可多倍地提高摩擦件的寿命。但结晶器在高温条件下服役,导热性能是否满足要求? 导热性的好坏,反映在当试件的一端置于恒定的热源上受热时,另一端温升速率的快慢。从这点出发,采用了如图1所示的装置
6、。试件如图2所示,共8件,其中4件经化学热处理,另4件不经热处理。试件材料为工业纯铜。试件的孔中熔入焊锡,测量试件温度的热电偶2插入其中,热电势用UJ33a型电位差计测量。图1 导热性对比试验装置1.电位差计 2.热电偶 3.焊锡 4.试样 5.导热体 6.坩锅炉 7.精密温度控制仪 8.高温绝热材料 9.热电偶图2 试件 先将坩锅炉升温到700℃,恒温。温度用精密温度控制仪DWT—702控制,温度波动幅度为±0.5℃。试件先用高温绝热材料包裹,将渗层的一端紧贴置放在导热体5上,开始测量UJ33
7、a型电位差计到达4mV、6mV、8mV……14.28mV(相当于350℃)所需时间。为了减少误差,采取了已渗件和未渗件交替进行测量。其结果见表1,实验结果充分表明经化学热处理试件的导热性能远高于未经处理的试件。2.2 热疲劳和抗氧化对比实验 结晶器的弯月面附近,温度可达350℃,在特殊情况下,可能还高些。结晶器往往要承受多次加热和冷却的热循环过程,其材料必须具备好的热疲劳性,其表面镀覆层或化学热处理渗透层应不易脱落。 选用镀铬的铜块和经化学热处理且具有1.2mm厚渗层的铜块,均加热到350℃,然
8、后水冷到室温,重复这个过程。镀铬铜块在4次热循环后,镀层开始脱落,而渗层经10次热循环,又在450℃下进行4次热循环,渗层尚未脱落。 在经400℃加热时,铜的表面已发黑,而渗层表面却保持原有颜色。3 生产试用 根据钢厂生产任务,选用160mm×220mm矩形结晶器进行试用。采用R6m二机四流弧形连铸机,其中两流用经化学热处理结晶器,另两流用未经处理者对比,钢水温度和拉坯速度率、冷却条件均相同。结晶器用纯铜制成,经化学热处理后,表面硬度为340Hv10,渗层厚度为1
