专利名称：炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法
技术领域：
本发明属于金属表面热处理方法，特别是一种炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法，能构改变结晶器的表层材质，达到熔渗合金之目的，适用于结晶器的表面处理。
炼钢连铸机结晶器是连铸机的关健易损部件，为了提高结晶器的使用寿命，延长使用周期，引起了炼钢行业的高度重视和长期的研究与探索、由于结晶器是将熔融的钢水，按照结晶的形状尺寸结晶，用循环水散发热量，连续成型，连续工作于1800℃～2000℃左右的高温区，结晶器的表面承受高温氧化高温磨损，高温熔融，一但表面出现拉痕，就需要重新机加工作表面，正常情况下，一次性使用一般只在15天～20天、修复3～4次时余厚度低于18～20cm，结晶板报废，即增大了生产成本又增加了有色金属的损耗，目前采用的祢补工作有在结晶纯铜板表面电镀镍铬或在熔炼时向纯铜液中加入银镐等贵重金属来增强其机械性能，提高表面硬度，使其延长结晶的使用周期。采用表面镀镍铬法生产板坯结晶器，局限性较大，必需具备专业电镀车间，采用熔炼铜加入昂贵的金属银金属锆，虽然能构改善机械性能，延长使用寿命，但生产成本高。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种成本低，利用钢铁厂现有设备就可实现的炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法，利用本发明处理的结晶器表面硬度高，机加性能好，使用寿命长。本发明的方法不改变结晶器本体材质及外形尺寸，通过合金熔渗改变其表层材质，熔渗合金层，厚度在0～5000之间，表面硬度HRA55，断面硬度HRA55～35～14(基材)，表面硬度是基材的3倍以上，由于熔渗层是置换固溶共晶而成，在纯铜晶格晶界间隙植入低熔点高导热元素，渗层与基材融为一体，固导热率基本相同，具备良好的高温线膨胀系数，所以在生产使用中含金层不起层不脱落。
本发明通过如下机理实现结晶器的表面熔渗合金处理方法，其实质在于重氯化复合金属元素，在相互催化作用下沸解，进行化学反应，利用微波加热使参加反应的各种金属，分子与分子间产生高速摩擦，生热裂解缩合成熔渗促渗剂，与复合金属渗剂中的铝基包晶固溶合金粉末，在活性分子作用下，使溶渗介子有序的向结晶器表面移动，在特室的温度与时间内，形成的熔渗合金层，抗高温氯化，抗高温磨损，耐熔蚀。
本发明通过如下方案实现连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法其实质是采用活化剂、活化辅助剂、促渗剂、复合金属渗剂，保护剂，在特定温度及时间内，达到合金熔渗之目的。本发明的处理方法是(1)首先将予处理结晶器加温至500～600℃出炉自然降温至200～300℃，在需渗部位涂刷活化剂，之后用水冲洗至中性，再涂刷活化辅助剂，后用水冲洗至中性，此时结晶器需保持30～50℃的余温。(2)在需渗部位涂刷促渗剂，在不需熔渗部位涂刷液体保护剂，待自然干燥后，置于专用渗箱中，箱底铺散40毫米厚的复合金属渗剂，将结晶器板放置于渗箱，并充填固体保护剂，送入加热炉内，在500～950℃阶梯温度内，经时效18～30小时熔渗处理，自然炉冷至300℃出炉，届时清理结晶器表面附着合金粉末，转入机加工序，经刨磨抛光后装机使用。
其中，(一)上述方法中所说的活化剂是由硝酸 65％硝酸铝 2％硝酸镍 3％余量加水。混合配，后向结晶器表面需渗部位，边涂刷边用水冲洗至中性，目的在于活化去污。活化辅助剂由三氯化铁 4％盐酸 20％水溶液 43％ 乙醇 33％混合配制，溶液涂刷于活化后中性的结晶器需渗表面，静置2～3分钟后用水冲洗至中性。
(二)上述方法中所说的促渗剂通过如下方法制取(1)重氯化合物由纯水 42％盐酸25％铬酸钾或氯化铬或铬酸酐12％氯化镍 10％混合稀土 8％金属铋 5％可溶性淀粉 5％以上各种物质混合均匀后沸解2小时，然后利用微波加热器缩合至无水状态。
(2)金属粉末由稀土金属粉 0.5％铬粉 7％银粉 12％ 镍粉或铝镍合金粉 3％锆粉 3％ 铋粉 5％钼粉 50％余量为涂料型铝粉，混合制取。
(3)胶合液氨水 5％聚乙稀醇 10％乙醇 85％均匀混合制取。
(4)取重氯化合物 8％金属粉末 42％胶合液 50％用研钵研合制油漆状(三)根据上述方法中所说的液体保护剂是由
石墨粉35％磷片粉 35％碳化硼 20％胶合液10％将其谓合制油漆状，使用时均匀地涂刷于结晶器不需熔渗部位。
(四)、根据上述方法所说的复合金属渗剂是由纯铝 55％稀土铝镁合金或稀土合金 15％35铬钼钡钢或40铬钢27％ 氯化钠或氟化钠 3％上述金属合金经熔炼后冷淬处理，破碎至100—150目的合金粉末。
取合金粉末 50％氧化铝粉 42％工业铝粉 3.5％发气铝粉 3％ 氯化铵 1.5％经充分研磨均匀，制取复合金属渗剂，(五)、上述方法所说的固体保护剂由铸造砂 95％碳粉 5％混合配制。
图1是本发明炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理温度阶梯曲线。
图2是本发明之渗箱结构示意图。
图1中1、箱体；2、固体保护剂；3、结晶器板；4、复合金属渗剂。
实施例炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法(1)、首先将予处理结晶器加温至550℃，出炉自然降温至250℃，在须渗部位涂刷活化剂之后用水冲洗至中性，再涂刷活化辅助剂后，用水冲洗至中性，此时结晶器需保持40℃的余温。
(2)、在需渗部位涂刷促渗剂，在不需熔渗部位涂刷液体保护剂，待自然干燥后，置于专用渗箱中，箱底辅散40毫米厚的复合金属渗剂、将结晶器板放置于渗箱，并充填固体保护剂、送入加热炉内，在500—950℃阶梯温度内，经时效28小时的熔渗处理，自然炉冷降至300℃出炉，届时清理结晶器表面附着物，转入机加工序，经刨磨抛光后装机使用。
其中，(一)、上述方法中所说的活化剂是由650g的硝酸、20g的硝酸铝、30g硝酸镍、300g水混合配制后向结晶器表面须渗部位，边涂刷边用水冲洗至中性，目的在于活化去污。活化辅助剂由40g氯化铁、200g盐酸、430g水溶液、330g乙醇，混合配制，溶液涂刷于活化后中性的结晶器需渗表面、静置3分钟后用水冲洗至中性。
(二)、上述方法中所说的促渗剂通过如下方法制取(1)、重氯化合物由420g纯水、250g盐酸、120g铬酸钾、100g氯化镍、80g混合稀土、50g金属铋、50g可溶性淀粉，以上各种物质混合均匀后沸解2小时，然后利用微波加热器缩合至无水状态。
(2)、金属粉末由5g稀土金属粉、70g铬粉、120g银粉、30g镍粉或铝镍合金粉、30g锆粉、50g铋粉、500g钼粉、195g涂料型铝粉混合制取。
(3)、胶合液由50g氨水、100g聚乙稀醇、850乙醇，均匀混合制取。
(4)、取重氯化合物80g金属粉末420g、胶合液500g、用研钵研合至油漆状。
(三)、根据上述方法中所说的液体保护剂是由350g石墨粉、350g磷片粉、200g碳化硼、100g胶合剂，将其调合至油漆状。使用时均匀地涂刷于结晶器不需熔渗部位。
(四)、根据上述方法所说的复合金属渗剂是由5500g纯铝、1500g稀土铝镁合金、2700g35铬钼钡钢、300g氯化钠，上述金属合金经熔炼后冷淬处理，破碎研磨至150目的合金粉末。取合金粉末5000g、氧化铝粉4200g、工业铝粉350g、发气铝粉300g、氯化铵150g，经充分研磨均匀，制取复合金属渗剂。
(五)、上述方法所说的固体保护剂由铸制砂950g、碳粉50g混合配制。
依据本发明实现的结晶器表面熔渗合金处理方法新技术，可形成合金熔渗层，其表面硬度HRA55—50之间，合金层厚度可达0—500μ(5毫米)具备了与银锆铜制结晶器和电镀镍铬结晶器同样的导热性能，而且能大幅度降低制造成本和生产成本，节约大量的锆银铬镍稀有金属。
权利要求
1.炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法，其特征在于(1)、首先将予处理结晶器加温至500—600℃出炉自然降温至200—300℃，在需渗部位涂刷活化剂，之后用水冲洗至中性，再涂刷活化辅助剂，后用水冲洗至中性，此时结晶器需保持30—50℃的余温(2)、在需渗部位涂刷促渗剂，在不需熔渗部位涂刷液体保护剂，待自然干燥后，置于专用渗箱中，箱底铺散40毫米厚的复合金属渗剂，将结晶器板放置于渗箱，并充填固体保护剂，送入加热炉内，在500—950℃阶梯温度内，经时效18—30小时熔渗处理，自然炉冷至300℃出炉。
2.根据权利要求1所述的炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法，其特征是活化剂由硝酸65％、硝酸铝2％、硝酸镍3％余量加水，混合配制。活化辅助剂由三氯化铁4％、盐酸20％、水溶液43％、乙醇33％混合配制，溶液涂刷于活化后中性的结晶器需渗表面，静置2—3分钟后用水冲洗至中性。
3.根据权利要求1所述的炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法，其特征是促渗剂通过如下方法制取(1)、重氯化合物由纯水12％、盐酸25％、铬酸钾或氯化铬或铬酸酐12％、氯化镍10％、混合稀土8％、金属铋5％、可溶性淀粉5％以上各种物质混合均匀后沸解2小时，然后利用微波加热器缩合至无水状态；(2)、金属粉末由稀土金属粉0.5％、铬粉7％、银粉12％、镍粉或铝镍合金粉3％、锆粉3％、铋粉5％、钼粉50％余量为涂料型铝粉，混合制取；(3)、胶合液由氨水5％、聚乙稀醇10％、乙醇85％均匀混合制取；(4)、取重氯化合物8％、金属粉末42％、胶合液50％用研钵研合制油漆状。
4.根据权利要求1所述的炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法，其特征是液体保护剂由石墨粉35％、磷片粉35％、碳化硼20％、胶合液10％将其调合制油漆状，使用时均匀地涂刷于结晶器不需熔渗部位。
5.根据权利要求1所述的炼钢连铬机结晶器表面熔渗合金处理方法，其特征是复合金属渗剂由纯铝55％、稀土铝镁合金或稀土合金15％、35铬钼钡钢或40铬钢27％、氯化钠或氟化钠3％上述金属合金经熔炼后冷淬处理，破碎至100—150目的合金粉末；取合金粉末50％、氧化铝粉42％、工业铝粉3.5％、发气铝粉3％、氯化铵1.5％经充分研磨均匀，制取复合金属渗剂。
6.根据权利要求1所述的炼钢连铬机结晶器表面熔渗合金处理方法，其特征是固体保护剂由铸造砂95％、碳粉5％混合配制。
全文摘要
本发明属于金属表面热处理方法，特别是一种炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法，能够改变结晶器的表层材质，达到熔渗合金之目的，适用于结晶器的表面处理。本发明通过如下方案实现连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法其实质是采用活化剂、活化辅助剂、促渗剂、复合金属渗剂、保护剂，在特定温度及时间内，达到合金熔渗之目的。依据本发明实现的结晶器表面熔渗合金处理方法新技术，可形成合金熔渗层，其表面硬度HRA55-50之间，合金层厚度可达0-500μ(5毫米)，能大幅度降低制造成本和生产成本，节约大量的锆银铬镍稀有金属。
文档编号C23C10/56GK1128299SQ9511206
公开日1996年8月7日 申请日期1995年10月18日 优先权日1995年10月18日
发明者孙铁成 申请人:孙铁成