专利名称：连铸机结晶器铜板表面合金钎焊方法
技术领域：
本发明涉及冶金设备及金属材料表面钎焊处理技术领域，具体说，是
一种在连铸机结晶器铜板表面钎焊合金的方法，用于提高连铸机结晶器铜板表面
性能以延长使用寿命。例如，在气氛保护炉内，用铜钨合金钎焊，使连铸机结晶
器铜板表面获得良好的导热性能和耐磨性能，提高使用寿命。
背景技术：
连铸机结晶器是热轧板坯生产的关键装备，价格昂贵。结晶器工作面 由铜板制成，铜板背面有冷却水槽，工作中，冷却水槽通过水冷降低铜板的温度，
但铜板与钢水或保护渣接触的表面仍要承受约300 50(TC以上的高温、保护渣和 钢坯的磨损。铜板有比较好的导热性，通过水冷的方式比较好的解决了工作的 温度的问题，但铜的硬度较低，耐磨性能较差，直接影响结晶器使用寿命，国内 外为此研究了一些提高表面耐磨性能的方法，主要有表面电镀、表面渗入元素等， 起到一定的效果，例如，文献《炼钢》2000年第2期介绍了新型化学热处理在 连铸机结晶器上的应用，具体是应用新型化学热处理方法使结晶器表面熔渗耐磨 合，中国专利CN95112064.6介绍了《炼钢连铸机结晶器表面熔渗合金处理方法》 和中国专利CN02145482.5介绍了《连铸结晶器铜板梯度复合镀层及其制备方 法》。
这些方法有一个共同的存在问题是表面耐磨层厚度一般0.5 3mrn，提高厚 度则降低涂层的导热性、结合强度，另外，也受工艺限制难以制造，同时还有废 液(如含重金属离子的废酸、镀液)、废气(如二恶英、重金属烟尘)带来的环 保问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种较大幅度提高连铸机结晶器使用寿命的表面 合金钎焊方法，主要解决现有表面处理方法存在的耐磨层厚度薄、容易产生废液 废气等技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现一种连铸机结晶器铜板表面合金钎焊方法， 包括以下步骤
a、铜钨合金片预制成长50 300mm，宽50 300mm，厚l 6mm的精密薄
片；b、 连铸机结晶器铜板表面用刨、铣方法机械加工至铜钨合金片钎焊后，铜钨 合金片有0.1 0.5mm以上的加工余量，为了获得厚度呈梯度分布的合金层，铜板 厚度也加工相应的厚度梯度；
c、 在N、 H气氛保护炉内，铜钨合金片通过锰铜银系钎焊料与连铸机结晶器 铜板镶拼、钎焊并覆合到连铸机结晶器铜板的表面，钎焊温度650~1050°C，钎 焊温度均匀，使钎焊缝厚度为0.1~0.5mm，并且致密、呈冶金结合，邻近的合金 片间的缝隙小于0.5mm。
最后，用刨、铣等方法机械加工至使用要求的尺寸精度。 与现有技术比较，本发明的优点是避免了表面电镀、表面渗工艺产生的环 境污染；表面耐磨合金层厚度更容易通过预制铜钨合金片的厚度来控制，并可以 制备厚度为1 6mm的精密薄片；更容易获得厚度呈梯度分布的合金层；铜钨合 金片与铜基体呈致密的冶金结合，其结合强度高于电镀层与铜基体的结合强度， 铜钨合金片与铜基体的高温膨胀系数相近，导热性能好，高温耐磨性好，有利于 提高连铸机结晶器铜板使用寿命。本发明处理方法与表面电镀、表面渗方法相比 较，连铸机结晶器使用寿命可提高0.5 1倍以上。该方法不仅可应用于制造新连 铸机结晶器的表面处理，更能够代替表面电镀、表面渗方法，对旧的结晶器进行 表面修复处理。
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图1为本发明结晶器铜板表面镶拼、钎焊铜钨合金片的结构示意图 图2为图1的A-A截面图
图中l-表面加工成厚度呈梯度分布的结晶器铜板；2-厚度呈梯度分布的预制铜
玲口正/i 。
具体实施例方式
连铸机结晶器铜板不同部位使用工况如温度、接触介质的硬度不同，则其表 面受磨损程度不同，根据连铸机结晶器铜板表面耐磨要求，设计不同尺寸规格、 不同厚度分布的合金片。
结合附图1、 2，具体实例如下
铜钨合金片成分一般以铜钨为基体，并含有其他适当成分，典型成分范围是:
铜5~20%、鸨80~90%，其他还有少量的碳、硅、铁等元素。例如GB/T8320-2003
4中的CuW (85)、 CuW (90)铜钩合金。
铜钨合金片预制成长50 300mm，宽50 300mm，厚l 6mm的精密薄片。 合金片与结晶器铜板表面接触面有相匹配的尺寸精度、粗糙度。
连铸机结晶器铜板表面用刨、铣等方法机械加工至一定尺寸，保证铜锦合金 片钎焊后，铜钨合金片有0.1 0.5mm以上的加工余量，如果是使用过的旧连铸机 结晶器，其表面要用刨、铣等方法机械加工去除微裂纹缺陷。
为了获得厚度呈梯度分布的合金层，铜板厚度也加工相应的厚度梯度，得到 表面加工成厚度呈梯度分布的结晶器铜板1。
在N、 H气氛保护炉内，铜钨合金片通过锰铜银系钎焊料与连铸机结晶器铜 板镶拼、钎焊并覆合到连铸机结晶器铜板的表面，钎焊温度650~1050°C，钎焊 温度均匀，使钎焊缝厚度为0.1 0.5rnm，并且致密、呈冶金结合，邻近的合金片 间的缝隙小于0.5mm。获得厚度呈梯度分布的预制铜钨合金片2。
钎焊结束，再用刨、铣等方法机械加工至使用要求的外形、表面尺寸精度及 表面粗糙度。
实例l:某连铸机结晶器铜板的工作面尺寸为215mmX825mm，在该工作面 的上方215 mmX50mm的区域为钢水非接触区，不需要表面钎焊合金片，其余 215mmX775mm区域为钢水接触区，需要表面钎焊合金片，提高使用寿命。将 215mmX775mm区域分为3X12等分，每等分的面积约为71. 67mmX64. 58mm， 预制厚度为1.5~3.5mm、表面尺寸为71. 67mmX64. 58mm的精密CuW (85)合 金薄片，薄片厚度是根据结晶器铜板上、下表面耐磨要求不同设计，下表面较厚 些。结晶器铜板与合金薄片气氛保护镶拼、钎焊后，再机械加工至使用要求的外 形、表面尺寸精度及表面粗糙度。
实例2:某连铸机结晶器铜板的工作面尺寸为215mmX825mm，在该工作面 的上方215 mmX50mm的区域为钢水非接触区，不需要表面钎焊合金片，其余 215mmX775mm区域为钢水接触区，需要表面钎焊合金片，提高使用寿命。将 215mmX775mm区域等分为15等分，每等分的面积约为215mmX51.67mm，预 制厚度为1.5 3.5rmn、表面尺寸为215mmX51.67mm的精密CuW (85)合金薄 片，薄片厚度是根据结晶器铜板上、下表面耐磨要求不同设计，下表面较厚些。 结晶器铜板与合金薄片气氛保护镶拼、钎焊后，再机械加工至使用要求的外形、表面尺寸精度及表面粗糙度。
实例3:某连铸机结晶器铜板的工作面尺寸为1450mmX775mm,在该工作面 钎焊合金片，提高使用寿命。将1450mmX775mm区域等分为5X15等分，每 等分的面积约为290mmX51.67mm，预制厚度为2 5mrn、表面尺寸为290mmX 51.67mm的精密CuW (85)合金薄片，薄片厚度是根据结晶器铜板上、下表面 耐磨要求不同设计，下表面较厚些。结晶器铜板与合金薄片气氛保护镶拼、钎焊 后，再机械加工至使用要求的外形、表面尺寸精度及表面粗糙度。
实例4:某连铸机结晶器铜板的工作面尺寸为1450mmX775mm，在该工作面 钎焊合金片，提高使用寿命。将1450mmX775mm区域等分为6X15等分，每 等分的面积约为180mmX69.37.mm，预制厚度为2~5mm、表面尺寸为180mm 乂69.37.!^的精密01\￥ (85)合金薄片，薄片厚度是根据结晶器铜板上、下表 面耐磨要求不同设计，下表面较厚些。结晶器铜板与合金薄片气氛保护镶拼、钎 焊后，再机械加工至使用要求的外形、表面尺寸精度及表面粗糙度。
权利要求
1、一种连铸机结晶器铜板表面合金钎焊方法，其特征是包括以下步骤a、铜钨合金片预制成长50～300mm，宽50～300mm，厚1～6mm的精密薄片；b、连铸机结晶器铜板表面用刨、铣方法机械加工至铜钨合金片钎焊后，铜钨合金片有0.1～0.5mm以上的加工余量，为了获得厚度呈梯度分布的合金层，铜板厚度也加工相应的厚度梯度；c、铜钨合金片通过锰铜银系钎焊料与连铸机结晶器铜板镶拼、钎焊并覆合到连铸机结晶器铜板的表面。
2、 根据权利要求1所述的一种连铸机结晶器铜板表面合金钎焊方法，其特 征是铜钨合金片镶拼、钎焊在N、 H气氛保护炉内进行。
3、 根据权利要求1所述的一种连铸机结晶器铜板表面合金钎焊方法，其特 征是钎焊温度650-105CTC 。
4、 根据权利要求1所述的一种连铸机结晶器铜板表面合金钎焊方法，其特 征是使钎焊缝厚度为0.1 0.5mrn。
5、 根据权利要求1所述的一种连铸机结晶器铜板表面合金钎焊方法，其特 征是邻近的合金片间的缝隙小于0.5mm。
全文摘要
本发明涉及冶金设备及金属材料表面钎焊处理技术领域，具体说，是一种在连铸机结晶器铜板表面钎焊合金的方法，主要解决现有表面处理方法存在的耐磨层厚度薄、容易产生废液废气等技术问题。一种连铸机结晶器铜板表面合金钎焊方法，包括以下步骤a.铜钨合金片预制成长50～300mm，宽50～300mm，厚1～6mm的精密薄片；b.连铸机结晶器铜板表面用刨、铣方法机械加工至铜钨合金片钎焊后，铜钨合金片有0.1～0.5mm以上的加工余量，为了获得厚度呈梯度分布的合金层，铜板厚度也加工相应的厚度梯度；c.铜钨合金片通过锰铜银系钎焊料与连铸机结晶器铜板镶拼、钎焊并覆合到连铸机结晶器铜板的表面。本发明用于提高连铸机结晶器铜板表面性能以延长使用寿命。
文档编号B23K1/20GK101450410SQ20071009431
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者宣守蓉, 王银军, 范鲁海 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司