板坯连铸结晶器铜板与镀层材质应用进展及设计分析.pdfVIP

板坯连铸结晶器铜板与镀层材质应用进展及设计分析 姚成功 张继强 田松林 王文学 中国重型机械研究院股份公司，陕西西安710032 摘要：本文分析了结晶器铜板与镀层的使用要求，对两者的常规材质加以叙述。考虑生产工艺 要求和制造工艺，对常见设计形式予以阐述、对比；并对结晶器铜板及镀层新材料及加工方法作了 介绍。 关键词：板坯连铸机；结晶器铜板；结晶器镀层；材质；设计 TF777.1 A S．1 2013 重型机械 ·41· 和化学腐蚀。 显著提高铜的再结晶温度，大约可达到350。C[6]。 1．2．1热应力破损 2。1．2CrZrCu合金 生产中结晶器铜板一侧直接与高温钢水(1 5％ 目前国内采用的CrZrCu的化学成分为：Cr，Q 530～1 620℃)接触，一侧经水冷却(30～40 ℃)；同时因为铜板与背板和水箱装配原因。铜 为铜。基体铜材料中加入Cr、zr对材料起到沉 板在受热时无法自由伸缩，如此便形成了较大的 淀强化、细晶强化综合作用。在高温熔融态下， 温度梯度和热应力。结合图1可知这样的温度梯 Cr、zr原子可与Cu形成固溶体，沉淀析出均匀 度在结晶器上部表现的更为明显，对于铜板基材 细小的第二相金属间化合物，主要包括Cu，zr、 会因温度梯度的存在而导致热裂纹的产生H]。 Cr2Zr+Cr，从而使强度提高；另一方面颗粒的 对表面镀层会因其与铜板基材不同的线膨胀系数 弥散化分布也使得基体中位错和晶界的移动变的 而产生剥落，从而直接影响到浇注的润滑效果和 困难，通过位错纠结和钉扎使再结晶晶粒不易长 铸坯的表面质量。 大而进一步提高基体的抗变形能力。CrZrCu合 1．2．2机械力破损 金板的再结晶温度可达500℃[7一【81。 一方面，当铸坯运行到结晶器下部时坯壳达 2．2镀层材质特性 到一定厚度、有了一定的强度并在钢水静压力的 考虑裸铜与钢水接触易对铸坯质量造成影 作用下紧贴铜板，便与铜板之间产生摩擦力。使 响，同时可能不利拉坯导致拉漏事故，且其耐磨 得镀层材料受到磨损；另一方面由于结晶器设计 性不好，所以在铜板的表面镀层已经历了从镀 时的倒锥度形式更加剧了铜板下部的镀层磨损。 另外由于当前设计结晶器多为可调宽，在调宽过 —Ni等发展阶段。各种镀层材料与基体材料的 程中窄边或冈存在残钢或者不当操作亦会对宽面 线膨胀系数如表1Is]所示。 铜板产生摩擦而形成调宽刮痕【4】。 表1 20％时各类材料线膨胀系数×10。(I／。C) 1．2．3化学腐蚀破损 连铸过程采用水冷不可避免的产生蒸汽；并 且目前连铸生产中为保证保护渣成渣性和较低的 2．2．1 镀Cr、Ni、Ni+Cr 熔点及粘度多采用含氟化物的保护渣，氟挥发后 很容易造成对设备腐蚀从而加剧铜板及镀层的 从表1可以看出，Cr的线膨胀系数与铜板 基材相差太大。所以在使用过程中因受热而易剥 破坏”1。