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摘要
本發(fā)明公開了一種雙輥薄帶連鑄機輥面的涂鍍 金屬的方法，其特征在于：釆用刷鍍的方式在鑄輥 輥面涂鍍金屬層，其方法是：先清洗鑄機輥面區(qū) 域;在工作電壓分別為14 -16V、18 -20V、22 -24V、16?24V,鍍筆相對鑄輥的運動速度分別為10 -14轉(zhuǎn)/分鐘、12 - 16轉(zhuǎn)/分鐘、12 - 16轉(zhuǎn)/分鐘、 14?20轉(zhuǎn)/分鐘條件下分別進行電化學凈化、電化 學活化、鍍結(jié)合層和涂鍍含納米顆粒的鎳工作層。 本發(fā)明對鑄輥輥面進行涂鍍金屬層，鍍層沉積速率 快，鑄輥鍍覆所需時間短;且鍍層硬度高，抗熱疲 勞性能好，可大大延長鑄輥的使用壽命。本發(fā)明的 鍍覆成本較低，有操作工藝簡單，靈活的優(yōu)點。
1. 一種雙輥薄帶連鑄機輥面的涂鍍金屬的方法，其特征在于：采用刷鍍的 方式在鑄輥輥面涂鍍金屬層，它包括以下步驟：
(1 ).清洗輥面
用純有機溶劑清洗需要鍍覆的鑄機棍棍面區(qū)域;
(2).電化學凈化
在工作電壓為14-16V，鍍筆相對鑄輥的運動速度為10-14轉(zhuǎn)/分鐘條件下 進行凈化;
(3).電化學活化
在工作電壓為18-20V,鍍筆相對鑄輥的運動速度為12-16轉(zhuǎn)/分鐘條件下 進行活化;
(4).鍍結(jié)合層
在工作電壓為22-24V，鍍筆相對鑄輥的運動速度為12-16轉(zhuǎn)/分鐘條件下 進行涂鍍;
(5 ).涂鍍含納米顆粒的鎳工作層：
在作電壓為16 ~ 24V，鍍筆相對鑄輥的運動速度為14-20轉(zhuǎn)/分鐘條件下 涂鍍含納米顆粒的工作鍍液，涂鍍到鑄輥表面涂鍍層厚度為0. 5 ~ 1. 5mm。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙轅薄帶連鑄機較面的涂鍍金屬的方法，其特征 在于：所述第(1)步的有機溶劑為丙酮或乙醇或汽油或油溶性有機溶劑。
3.根據(jù)權利要求1所述的雙輥薄帶連鑄機輥面的涂鍍金屬的方法，其特征 在于：所述第(5)步的工作鍍液是將納米顆粒與快速鎳鍍液進行挽拌，攪拌時 間25 ~ 40小時混合形成。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙輥薄帶連鑄機輥面的涂鍍金屬的方法，其特征 在于：納米顆粒在鍍液中的含量為10~ 50g/L。
5.根據(jù)權利要求1所述的雙輥薄帶連鑄機輥面的涂鍍金屬的方法，其特征 在于：納米顆粒為納米氧化鋁顆粒或納米氧化鋯顆粒等硬質(zhì)納米顆粒。
雙輥薄帶連鑄機輥面的涂鍍金屬的方法
技術領域
本發(fā)明涉及金屬連鑄領域，特別涉及一種對鑄轅1外表面的處理，具體地說 是一種雙鍛薄帶連鑄機棍面的涂鍍金屬的方法 背景技術
雙輥薄帶連鑄技術是冶金及材料研究領域內(nèi)的一項前沿技術，以短流程、 低成本實現(xiàn)金屬從煉體到帶述的成形加工。雙輥薄帶連鑄機(簡稱鑄機)的工 作原理為：在鑄輥中安裝冷卻管，兩個鑄輥和兩端的側(cè)封板構(gòu)成熔池，熔體在 鑄機的兩個水平安裝的反向旋轉(zhuǎn)鑄棍之間通過鑄輥冷卻，從而凝固成形為帶坯。 在連續(xù)鑄造過程中，熔體和剛凝固的坯殼與鑄輥緊密接觸。對于鋼帶的洗鑄來 說，此時鑄親表面的溫度較高，約為400 ~ 600°C。當凝固后的帶坯離開兩個鑄 輥的中心線后，溫度為600°C的鑄輥就暴露在空氣中。由于輥中冷卻水的作用， 此時鑄輥表面溫度顯著下降，大約為2 0 0 ~ 3 0 (TC。當鑄轅旋轉(zhuǎn)一周后，鑄輥又 與熔體和坯殼接觸，溫度又升高到60(TC左右。如此反復循環(huán)，直到連續(xù)鑄造 過程結(jié)束。因而，熱疲勞失效是鑄輥的主要失效方式之一。同時，雖然剛凝固 的鋼帶溫度較高，但已有一定的強度和硬度，在它與鑄輥分離之前，將與鑄輥 表面構(gòu)成摩擦副，使鑄輥承受高溫磨損。因而，表面磨損也是鑄輥的一種失效 方式。
雖然側(cè)封板與鑄提的端面盡量保持緊密接觸，但不可避免地存在微小的縫 隙，在連鑄過程中熔體將進入這些縫隙，并很快凝固，成為鑄帶的飛邊。這些 飛邊將對鑄棍地端面產(chǎn)生磨損。
上述幾種磨損將使鑄輥的使用壽命急劇降低，并由于鑄棍表面的磨損而導 致鑄出的帶坯的表面質(zhì)量下降，影響鑄造過程的順利進行。因而，為了提高帶 坯質(zhì)量，延長鑄輥的使用壽命，和傳統(tǒng)的方坯、板坯連鑄結(jié)晶器一樣，可將鑄 棍表面沉積一層鎳金屬層。鑄輥表面沉積的鎳金屬層可以使棍套的熱傳遞系數(shù) 被調(diào)整到最佳值，使金屬在合適的冶金條件下凝固;同時鑄棍表面沉積的鎳金 屬層還可以對輥套形成保護層，以免對輥套造成過大的熱應力和機械應力。由 于棍套在使用過程中會逐漸磨損，必須定期地進行修復，在修復時，通常是將 輥面殘留的鎳層除去，再沉積一層新的鎳層，這樣比更換新軋輥的成本低。
法國于西納公司、蒂森鋼鐵公司共同申請的中國專利ZL97194984. 0,介紹 了一種用電解法為連鑄薄金屬帶用鑄觀表面鍍覆金屬層的工藝和設備，其工藝 是采用電鍍工藝在鑄輥■表面沉積厚度為1 ~ 2mm的鎳金屬層。這種雖然有能改善 輥套的金屬鍍層在抗熱機械應力方面的性能，減緩甚至避免在邊緣區(qū)出現(xiàn)的裂 紋，延長輥套的使用壽命的優(yōu)點，但由于電鍍工藝存在一些缺陷，如電流密度 低，約為1~6 A/dm2,因而鎳層的沉積速度慢，約為0. 5 ~ 1. 0^m/min_dm2。因 此，對于規(guī)格為0250x150的鑄輥來說，要得到厚度為1 ~ 2mm的鎳金屬層，需 要用時100~ 400小時，所需的時間長、成本高。同時，電鍍鎳層的硬度較低， 約為200 ~ 300HV,而鑄輥表面需要承受凝固帶坯的硬殼以及側(cè)封板高溫磨損和 熱疲勞磨損，因此，在鑄造過程中很快就會發(fā)生磨損，鍍層的使用壽命較短。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種雙輯薄帶連鑄機輥■面的涂鍍金屬的方法。它可 以對鑄轅局部損傷區(qū)域進行修復和強化，還可以進行在線涂鍍;鍍層沉積速率 快，鑄輥鍍覆所需時間短;且鍍層硬度高，抗熱疲勞性能好，可大大延長鑄輥 的使用壽命。本發(fā)明的鍍覆成本較低，有操作工藝簡單，靈活的優(yōu)點。
本發(fā)明的技術方案包括以下步驟：
(1 ).清洗棍面
用有機溶劑清洗需要鍍覆的鑄機棍較面區(qū)域;
(2).電化學凈化
在工作電壓為14-16V，鍍筆相對鑄輥的運動速度為10-14轉(zhuǎn)/分鐘條件下 進行凈化;
(3).電化學活化
在工作電壓為18-20V,鍍筆相對鑄輥的運動速度為12-16轉(zhuǎn)/分鐘條件下 進行法化;
(4).鍍結(jié)合層
在工作電壓為22-24V,鍍筆相對鑄輥的運動速度為12-16轉(zhuǎn)/分鐘條件下 進行涂鍍;
(5).涂鍍含納米顆粒的鎳工作層：
在作電壓為16-24V，鍍筆相對鑄輥的運動速度為14 ~ 20轉(zhuǎn)/分鐘條件下 涂鍍含納米顆粒的工作鍍液，涂鍍到鑄鍛表面涂鍍層厚度為1mm。
有機溶劑為丙酮或乙醇或汽油或油溶性有機溶劑。
工作鍍液是將納米顆粒與快速轅刷鍍液進行攪拌，攪拌時間30小時混合 形成。
納米顆粒在鍍液中的含量為10~50g/L。
納米顆粒為納米氧化鋁顆粒或納米氧化鋯顆粒等硬質(zhì)納米顆粒。
工作鍍液由基質(zhì)後液和納米顆粒組成，其中基質(zhì)鍍液為快速鎳刷鍍液，納 米顆粒為納米氧化鋁顆粒或納米氧化鋯顆粒等硬質(zhì)納米顆粒，納米顆粒在鍍液 中的含量為10~50g/L。
快速線刷鍍液、特殊鎳刷鍍液、電凈液、活化液均分別采用北京工藝興機 電設備有限公司生產(chǎn)銷售的快速鎳刷鍍液、特殊樣刷鍍液、電凈液、2棒活化液。
上述工藝的實施在常溫下進行，鑄較可以不拆卸地在生產(chǎn)線上進行鍍瘦， 所用後覆設備為普通刷鍍電源以及鑄輥動裝置(進行在線涂鍍時采用雙輥鑄 機的動力系統(tǒng)作為驅(qū)動裝置)。
本發(fā)明的優(yōu)點是：
1.本發(fā)明通過在常用快速鎳刷鍍液中加入一定含量的硬質(zhì)納米顆粒，用將 納米顆粒與快速鎳鍍液進行攪拌分散后，在鑄輥外表面涂鍍含納米顆粒的鎳刷 鍍層，以提高鑄輥的耐磨性和抗熱疲勞性能，從而延長鑄輥的使用壽命。
2.本發(fā)明用電化學方法去除吸附在鑄棍表面油膜和其他污染物，用電化學 原理，去除鑄轅表面的因加工而導致的微量變形層，使鑄輥材料的原子面暴露 出來，而成為沉積鏡層時鎳原子的生長點，因此可以提高鍍層與鑄搞表面的結(jié) 合強度。
3.本發(fā)明使鏈結(jié)合層位于鑄輥與鎳工作層中間，可以增加工作層與鑄輥的 結(jié)合強度。
4.本發(fā)明加入納米顆粒一方面改善了鍍層的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，增加了鍍層的 硬度，提高了鍍層的耐磨性，另一方面可提高鍍層的抗熱疲勞性能。
5.本發(fā)明由于刷鍍過程中電流密度較大，鍍層沉積速率快，達到與用電解 法相同厚度的鍍層所需鍍覆時間短。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
具體實施方式
采用通常的刷鍍的方式在鑄輥輥面涂鍍金屬層，其生產(chǎn)工藝為
1、鑄輥表面準備：對于使用過的鑄輥，由于表面已形成氧化層、變形層和疲勞層，先將鑄輥表面和端面車皮(厚度為0.1~ 0.5mm)，以去除鑄棍表面 的氧化層、疲勞層、變形層以及污染物。接著用磨床加工至要求的表面粗糙度， 直到表面粗糙度達到Ra = 6。然后用丙酮清洗力a工過程中留下的油和磨粒等污 染物，使鑄輥需要鍍覆的區(qū)域潔凈。對于新的鑄輥，直接用丙酮清洗需要鍍覆 的區(qū)域。
2、電化學凈化：施鍍前，用清水將鑄輥沖洗干凈，將鑄輥與電源陰極連 接，鍍筆與電源陽極連接，用鍍筆蘸上電凈液進行凈化，至凈化到鑄輥表面不 掛電凈液小液滴。
3、電化學活化：施鍍前，用清水將鑄輥沖洗干凈，鑄輥與電源陽極連接， 用鍍筆與電源陰極連接進行活化，至活化到鑄輥表面呈淺灰色。
4、鍍結(jié)合層：施鍍前，用清水將鑄輥沖洗1分鐘，將鑄輥與電源陰極連 接，用鍍筆與電源陽極連接進行涂鍍至鑄輥表面呈暗灰色。
5、涂鍍含納米顆粒的鎳工作層：
工作鍍液是將納米顆粒與快速鎳鍍液進行攬拌，攪拌時間30小時混合形 成，納米顆粒為納米氧化鋁顆粒或納米氧化鋯顆粒等硬質(zhì)納米顆粒。
將鑄輥與電源陰極連接，鍍筆與電源陽極連接。用鍍筆蘸上含納米顆粒的 工作鍍液進行涂鍍，直到鑄棍表面涂鍍層厚度為1mm。
采用上述工藝，用下列實施例對輥面進行涂鍍。
實施例1:
按表1中的工藝參數(shù)對鑄棍進行涂鍍，所得涂鍍層表面質(zhì)量優(yōu)良，與鑄輥 結(jié)合良好，在雙輥鑄造高速鋼過程中，經(jīng)20爐次后涂鍍層完好。
實施例3
實施例5
本發(fā)明形成的刷鍍層的顯微硬度達到720HV,顯著高于一般電鍍鎳層，且 耐磨性大大超過一般電鍍鎳層，同時具有優(yōu)良的熱疲勞抗力，將鍍有本發(fā)明鍍 層的基體進行熱疲勞加速試驗，即：在600?800°C下保溫2分鐘，隨后在室溫 的水里面淬火，再在600 ~ 800°C下保溫2分鐘隨后淬火，如此重復進行熱疲勞 試驗，循環(huán)周次達到1000次未見刷鍍層明顯剝落和其他缺陷。
本發(fā)明以鑄造高速鋼和鎂合金為例進行鑄輥的熱疲勞性能和機械性能試 驗。用本發(fā)明工藝涂鍍金屬層鑄較用做連鑄有色金屬和黑色金屬，可以達到上 述同樣的效果。
用本發(fā)明方法還可以修復局部損傷的鑄輥輥面，可以達到上述同樣的效o
