一种耐热蚀耐磨梯度涂层结晶器铜板的制作方法

本发明属于连续铸钢设备技术领域，具体涉及一种耐热蚀耐磨梯度涂层结晶器铜板。

背景技术：

结晶器铜板作为连铸生产的关键设备，作业条件很苛刻，其技术性能将直接影响到铸坯质量及作业率。在连铸生产中，结晶器铜板内表面上部区域直接与高温钢液、熔融的保护渣接触，浇铸时，结晶器铜板内表面上部受高温钢水的冲刷、侵蚀作用，在这样的环境下，要求结晶器铜板上部强度高且具有优秀的耐侵蚀性能，同时要具有一定的隔热作用，因为此时温度高，如果散热过快，会明显降低铸坯的质量：（1）导热过快，温度梯度过大，使得铸坯凝固组织中柱状晶的倾向明显增加，从而恶化铸坯质量；（2）初始形成的连铸坯壳厚度不均，容易产生裂纹等缺陷。而结晶器中下部需要有好的导热性能，这样才能在冷却水的作用下形成稳定的铸坯，同时下部接触的是冷却形成的铸坯，铸坯与结晶器铜板表面之间产生巨大的滑动摩擦力，因此，结晶器铜板下部要求导热性能好，且具有高硬度和好的耐磨性，铜及铜合金并不能满足以上所述性能要求，须对其进行表面处理。目前，对于结晶器铜板已有多种表面处理方法(主要有电镀、热喷涂、化学热处理、激光熔覆等)，但是电镀与热喷涂对环境污染严重，且涂层与基体之间均属于机械结合，涂层易脱落，硬度不高，耐磨性差；化学热处理渗层与基体之间是冶金结合，但在应用中会出现铜渗入到钢锭中，会严重影响钢坯的质量。激光熔覆技术的出现，为克服这些技术难点提供了新的能量源和解决思路。激光熔覆是利用高能激光束辐射，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基体表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基体所缺少的性能，这种复合材料能充分发挥两者的优势，弥补相互间的不足。现行的结晶器铜板表面激光熔覆合金粉末的技术铜板表面均为单一的金属涂层(Ni基、Co及或者两者相组成的合金涂层等)，不能满足铜板表面上部的耐侵蚀、低导热性的要求；有的是在铜板表面制备了陶瓷涂层，达到了高强度、耐侵蚀、耐磨损、上表面低导热性的目标，但是下表面陶瓷导热性能差，严重影响稳定铸坯的形成，悖离了快速成型的本质。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种能够延长结晶器使用寿命、提高连铸机工作效率、铸坯质量和产量的结晶器铜板的耐热蚀耐磨梯度涂层结晶器铜板。

本发明的目的是这样实现的：一种耐热蚀耐磨梯度涂层结晶器铜板，它包括，它包括结晶器铜板基体，其特征在于：所述的结晶器铜板基体的表面设置有激光熔覆制得的熔覆层，所述的熔覆层包括上部陶瓷涂层与下部金属涂层，所述的上部陶瓷涂层的厚度为0.2-0.5mm，所述的下部金属涂层的厚度为0.5-2.5mm。

所述的耐热蚀耐磨梯度涂层的结晶器铜板的各处总壁厚相等。

所述的上部陶瓷涂层与下部金属涂层等高涂层，且所述上部陶瓷涂层的高度为液面上下100mm-150mm。

本发明的有益效果：本发明解决了电镀、热喷涂等表面强化技术中污染环境、涂层易脱落、强度低、降低铸坯质量等问题。并且本发明将结晶器铜板基体表面的熔覆层分为上下两部分，解决了现有技术中的结晶器铜板工作面全部熔覆单一涂层材质而存在问题。铜板上部为陶瓷涂层，其强度高、抗热疲劳性能好，避免了结晶器铜板表面上部因为接触高温钢液，而出现的侵蚀、剥落现象，并且陶瓷涂层导热性能差，避免了铸坯裂纹的产生，降低了凝固组织中柱状晶的形成倾向，从而提高了铸坯的质量；下部为金属涂层，其导热性好、硬度高、耐磨性好，达到了使钢液快速成型的目的，并避免了铜板下部因为拉坯引锭而出现的磨损等现象，从而延长了铜板的使用寿命，极大程度提高了连铸机的作业率和连铸坯质量、产量，保证企业生产稳定运行，总之本发明具有能够延长结晶器使用寿命、提高连铸机工作效率、铸坯质量和产量的优点。

附图说明

图1是本发明一种耐热蚀耐磨梯度涂层结晶器铜板的主视图。

图2是本发明一种耐热蚀耐磨梯度涂层结晶器铜板的左视图。

图中：1、结晶器铜板基体 2、上部陶瓷涂层 3、下部金属涂层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种耐热蚀耐磨梯度涂层结晶器铜板，它包括，它包括结晶器铜板基体1，其特征在于：所述的结晶器铜板基体1的表面设置有激光熔覆制得的熔覆层，所述的熔覆层包括上部陶瓷涂层2与下部金属涂层2，所述的上部陶瓷涂层2的厚度为0.2-0.5mm，所述的下部金属涂层3的厚度为0.5-2.5mm。

本发明在实施时，上部陶瓷涂层WC基金属陶瓷涂层，其制备步骤是先用超音速火焰喷涂技术将WC-12Co(质量分数)粉末进行喷涂，完成后用激光熔覆技术进行重熔，制得陶瓷涂层，其厚度为0.3mm；下部金属涂层为钴基合金涂层，其熔覆材料(重量百分比)为C 0.6、Cr 20、W 5、Mo 3、Si 0.8、Fe 0.4、Ni 10、Nb 5，余量为Co，制备方法为预置涂层激光熔覆技术，所制得的金属涂层厚度为2mm，经加工后结晶器铜板各处总壁厚相等，且上部涂层高度为液面上下100mm-150mm，总之本发明具有能够延长结晶器使用寿命、提高连铸机工作效率、铸坯质量和产量的优点。

实施例2

如图1和图2所示，一种耐热蚀耐磨梯度涂层结晶器铜板，它包括，它包括结晶器铜板基体1，其特征在于：所述的结晶器铜板基体1的表面设置有激光熔覆制得的熔覆层，所述的熔覆层包括上部陶瓷涂层2与下部金属涂层2，所述的上部陶瓷涂层2的厚度为0.2-0.5mm，所述的下部金属涂层3的厚度为0.5-2.5mm，所述的耐热蚀耐磨梯度涂层的结晶器铜板的各处总壁厚相等，所述的上部陶瓷涂层2与下部金属涂层3等高涂层，且所述上部陶瓷涂层2的高度为液面上下100mm-150mm。

本发明在实施时，上部陶瓷涂层为硼化物陶瓷涂层，其熔覆材料(重量百分比)为10%供硼剂BC4、10%催渗剂KBF以及余量填料粉末SiC，经充分球磨混合后采用预置粉末激光熔覆的方式制得0.5mm的硼化物陶瓷涂层；下部金属涂层为镍基合金涂层，其熔覆材料(重量百分比)为Ni 56、Cr 17、W 8.5、Mo 9.3、Al 1、Ti 2.9、C 0.3、Si 2.5、B 2.5，采用同步送粉的方式制得0.5mm的金属涂层。经加工后结晶器铜板各处总壁厚相等，且上部涂层高度为液面上下100mm-150mm，总之本发明具有能够延长结晶器使用寿命、提高连铸机工作效率、铸坯质量和产量的优点。

实施例3

本发明在实施时，上部陶瓷涂层为0.2mm的ZrO2陶瓷涂层；下部金属涂层为1mm的镍基、钴基合金粉末交替形成的金属涂层，经加工后结晶器铜板各处总壁厚相等，且上部涂层高度为液面上下100mm-150mm，总之本发明具有能够延长结晶器使用寿命、提高连铸机工作效率、铸坯质量和产量的优点。