表面电镀技术上连铸结晶器的应用进展.doc

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1、连铸结晶器是整个连铸生产的核心设备,其质量的好坏直接影响铸坯的质量和连铸机的作业率。采用电镀、热喷涂等方法对结晶器表面进行改性处理,经过表面处理再制造的结晶器不仅是对结晶器尺寸上的修复,具有高强度、高韧性、优越耐腐蚀性能、抗磨损性能和抗热疲劳性能的结晶器表面功能涂层,还可以大大提高结晶器表面性能,使得结晶器的寿命大大延长,提高了结晶器的档次、技术含量和附加值,同时也提高了钢铁生产的效率和连铸坯质量,节能节材。文献介绍了关于连铸结晶器表面处理技术的研究应用进展。目前,连铸结晶器的表面处理技术中,仍以电镀技术应用最为广泛、成熟可靠。本文对连铸结晶器表面电镀技术的应用进展进行了

2、探讨和展望。1　结晶器表面电镀技术的应用发展空间近20年里,表面技术得到了蓬勃的发展,尤其是一些新兴的表面技术,例如热喷涂技术、激光熔覆技术、PVD技术、CVD技术、堆焊技术等得到了广泛的开发和应用。新兴表面技术的发展给传统的电镀技术带来巨大冲击,电镀技术曾经一统表面装饰与防护领域的格局被打破,呈现出的是各表面技术的竞争局面。但也正是这种竞争局面促进了各技术自身的不断发展提高,因此,其结果是形成了表面技术整体繁荣的同时,各表面技术在各个应用领域并存发展的现状。目前,在结晶器表面处理领域,电镀技术已经不再是唯一的表面处理技术,热喷涂技术已经应用于结晶器短边铜板的产业化,其他

3、表面技术也处在研发阶段,并且有报道称结晶器长边铜板已实现全陶瓷涂层的工业化(采用何种技术获得的全陶瓷涂层未知)。因此,对电镀技术在结晶器表面处理领域的应用前景的质疑和思考是必然的。电镀技术仍然是结晶器表面处理领域的主要表面技术。电镀技术的最根本技术优势在于:它可在低温(<100℃)镀液中进行,有效避免高温导致的涂层及基体材料性能的恶化,设备投资少,生产费用低,原材料的利用率高,工艺实施具有连续性,易于实现自动化生产。在这些基本的技术优势基础之上,电镀技术还可获得种类繁多的镀层,在高性能新涂层的开发方面有着巨大的潜力。结晶器铜板电镀技术所得涂层与基体结合力好,抗冷热疲劳性能

4、佳,综合性价比高。但目前的结晶器表面电镀技术也存在着沉积速率低,生产周期长的缺点。与电镀技术一样,热喷涂技术也是一种十分有效的结晶器表面处理工艺。结晶器短边铜板热喷涂技术所得涂层具有耐磨性好、耐腐蚀性强的优点,涂层沉积速率高。但热喷涂技术与电镀技术相比,其涂层与母材结合强度低,且由于沉积环境是高温环境,对工件易产生热应力,引起工件热变形。为弥补结合强度和热应力的缺陷,铜板必须进行工序较为冗长的热处理过程,经过高温热处理的铜板,其形变矫正比较困难,基材材质受到了破坏,需要修复切削的疲劳层增多,降低了铜板的使用寿命。由于长边铜板的面积远远大于短边铜板,因此,这些存在的问题将会

5、被放大。可见,热喷涂技术在结晶器长边铜板上的应用并不是水到渠成的事情。综上所述,未来的结晶器表面处理领域,电镀技术仍将具有很好的开发应用前景,电镀技术将同其他表面技术共同并存、优势互补。2　结晶器表面电镀技术应用现状及发展方向现代制造业的流程是对产品的全生命周期进行的,技术的发展再也不能仅局限于内部制造车间,而应是紧随产品生命周期的各个环节。对产品生命周期的结晶器表面电镀技术的发展进行了分析,见图1。由图可见,结晶器表面电镀技术的应用与发展应当是从论证设计到制造、到用户使用、再到论证设计这样一个闭环的、全面的技术应用与发展。2.1　面向产品性能结晶器表面电镀技术从最初的镀

6、Cr开始,目前已经逐步形成了镀Ni、镀NiFe、镀NiCo、镀CoNi几种主要镀层,产品的性能也逐步提高。随着钢铁工业的飞速发展,对结晶器材料表面的性能提出了越来越高的要求,结晶器的发展将继续向着具有高机械强度、良好的导热性、耐磨性和耐腐蚀性能的方向发展。为适应这样的要求,新的电镀技术、新材料必将应运而生。在电镀技术领域,纳米复合镀技术、脉冲镀技术及新型合金镀技术的发展方向与未来结晶器的发展要求十分吻合,在图2中分析了结晶器电镀技术的发展历程与方向,认为未来的结晶器表面电镀技术的发展将侧重于微、纳米复合镀、脉冲镀及新型合金镀技术的开发应用。2.2　面向生产在开发镀层新材料

7、新技术的同时,关注生产过程中电镀技术的改进与提高是必要的,如果制造过程中的成本得不到降低、产品质量得不到保证,那么再好的镀层新材料、新技术也只能止步于设想和研发阶段,或者大大降低其附加值,从而失去了竞争力。日本三岛光产公司开发了连续降液面电镀技术,该技术可以灵活地在铜板不同水平位置得到不同厚度的镀层,改变了原有的固定液面电镀的各处镀层均厚、造成材料浪费的状况。宝钢开发了结晶器铜板带背板或水箱整体电镀等技术,与解体铜板槽浸电镀方式相比,整体电镀省去了铜板的拆、装工序,缩短了生产周期,减少了人工和管理成本。鞍钢采用组箱台式电镀技术