板坯结晶器的修复工装、修复装置和修复方法与流程

本发明涉及一种板坯结晶器的修复工装、修复装置和修复方法，属于连续铸造技术领域。

背景技术

在钢铁企业的日常生产过程中，结晶器是连铸生产中常用的耗材，对于板坯结晶器来说，大约每生产110kt钢左右时需要更换一次板坯结晶器，新制的板坯结晶器不仅成本高，而且在其生产过程中会消耗大量的能源，产生许多污染物，污染环境，而在处理这些换下来的废旧结晶器的时候也会给环境和企业以及社会带来一些压力。

中国发明专利cn105780063a公开了一种报废连铸结晶器铜板的修复方法，其通过对结晶器铜板进行电铸，从而实现对结晶器铜板的修复。

但是，由于板坯结晶器工作环境较为恶劣，需要结合合适的电铸液以及电流密度才能沉积出符合要求的材料，同时由于板坯结晶器尺寸较大以及沉积时间较长等原因，容易造成板坯结晶器的铜板的表面沉积厚度不均匀和表面长瘤等缺陷。

即，现有技术中的方法工作效率低，厚度不均匀，表面质量差，有效的降低了板坯结晶器修复的经济性。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种板坯结晶器的修复工装、修复装置和修复方法，通过所述板坯结晶器的修复工装，结合合适的电铸液，并控制电铸液的流动形式，并结合所述修复方法，保证板坯结晶器的工作表面沉积厚度均匀，材料性能满足实际生产需要。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种板坯结晶器的修复工装，其包括背板、左侧围挡、右侧围挡、上侧围挡和下侧围挡；

所述左侧围挡、右侧围挡、上侧围挡和下侧围挡均通过螺钉固定于所述背板上，并且与所述背板共同形成上部开口的长方体形容置空间，所述板坯结晶器的铜板被安装于长方形体容置空间内；

所述铜板通过导电片连接于电源负极，所述导电片从所述上侧围挡和背板之间引出至长方体形容置空间的外部；

所述上侧围挡上通过连杆固定有吊装结构。

可选的，所述左侧围挡、右侧围挡、上侧围挡和下侧围挡均垂直于所述背板。

可选的，所述左侧围挡和右侧围挡与所述背板的长度相同，所述上侧围挡的两端分别固定于所述左侧围挡和右侧围挡的上端，所述下侧围挡的两端分别固定于所述左侧围挡和右侧围挡的下端。

可选的，所述吊装结构包括至少一个吊装组件，所述吊装组件包括卡装固定架和工装挡板，所述卡装固定架的上端向前凸起，形成第一卡扣部，所述工装挡板的上端向后凸起，形成第二卡扣部，所述工装挡板的下端固定于所述卡装固定架的下端，并使得第一卡扣部和第二卡扣部之间具有预定间隔。

可选的，所述左侧挡板和右侧挡板之间通过连接杆连接。

可选的，所述板坯结晶器的修复工装还包括左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板；所述左侧挡板固定于所述左侧围挡上，所述右侧挡板固定于所述右侧围挡上，所述上侧挡板固定于所述上侧围挡上，所述下侧挡板固定于所述下侧围挡上，并且使得所述左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板之间围合成一个矩形空间，所述左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板位于所述长方体形容置空间的内部，并且左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板的顶端均向内延伸。

可选的，所述阳极包括钛网篮以及在所述钛网篮内填充的磷铜球，所述钛网篮为平板状，其尺寸均大于所述板坯结晶器的铜板。

可选的，当所述铜板的两个端部形成倒角结构时，所述阳极包括第一阳极柱、第二阳极柱和第三阳极柱；所述第一阳极柱和第三阳极柱的结构相同，其横截面形状为圆形，并设置于所述铜板的有倒角的两个端部，所述第二阳极柱设置于所述第一阳极柱和第三阳极柱之间，且所述第二阳极柱的横截面为矩形。

本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种板坯结晶器的修复装置，其包括电铸槽和上述的板坯结晶器的修复工装；

其中，所述电铸槽包括槽体和喷嘴组件，在所述槽体的底壁上设置有喷嘴组件；所述喷嘴组件包括进液管和环形管，所述进液管与所述环形管连通；在所述环形管等间距地开设有多个开口，并且所述开口在同一平面上，所述环形管上设置有多个喷嘴，所述喷嘴的数量与所述开口的数量相同，并且每一个喷嘴与一个开口连通。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种板坯结晶器的修复方法，其包括：

s10、对待修复的板坯结晶器进行预处理；

s20、构造板坯结晶器的修复装置，所述板坯结晶器的修复装置采用权利要求9所述的板坯结晶器的修复装置；

s30、将板坯结晶器安装于板坯结晶器的修复工装，并将该板坯结晶器的修复工装吊装于所述板坯结晶器的修复装置的槽体内；

s40、准备阳极，将所述阳极插入所述槽体内；

s50、配置电铸液，并将电铸液倒入所述电铸槽；

s60、对板坯结晶器进行修复。

本发明具有如下有益效果：本发明的板坯结晶器的修复工装，能够固定工件和保证工件表面沉积厚度的均匀性，在修复板坯结晶器铜板的电铸过程中，铜板工作表面的各部位的铜离子的沉积快慢与电流密度大小存在直接联系，电流密度越大离子沉积的速度越快，反之则越慢。由于进行修复的板坯结晶器铜板的面积一般都比较大，电流在铜板的工作表面的分布不均匀，这就会造成铜板工作表面的不同部位的电流密度大小不一样，如果不采取相关措施，就会造成铜板工作表面的铜的增长厚度不均匀，增加修复成本，同时造成不必要的浪费，与再制造技术的初衷相违背，此时通过本发明的板坯结晶器的修复工装，使得铜板工作表面的电力线均匀分布，铜板工作表面各部位铜离子的沉积速度快慢相近，进而控制铜板工作表面沉积铜的厚度，以确保电铸后铜板工作表面各部位的沉积层厚度均匀。

附图说明

图1为本发明的板坯结晶器的修复工装的结构示意图；

图2为本发明的板坯结晶器的修复工装的另一实施例的结构示意图；

图3为本发明的板坯结晶器的修复工装的另一实施例的结构示意图；

图4为图3的板坯结晶器的修复工装的结构示意图(去除阳极屏蔽罩)；

图5为本发明的板坯结晶器的修复装置的结构示意图；

图中标记示意为：1-背板；2-左侧围挡；3-右侧围挡；4-上侧围挡；5-下侧围挡；6-吊装组件；61-卡装固定架；62-工装挡板；7-连杆；8-连接杆；9-钛网篮；10-导电片；11-进液管；12-环形管；13-喷嘴；20-方坯结晶器的铜板；21-左侧挡板；22-右侧挡板；23-上侧挡板；24-下侧挡板；25-第二阳极柱；26-阳极屏蔽罩；27-第一阳极柱；28-第三阳极柱。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种板坯结晶器的修复工装，即一种板坯结晶器的铜板的修复工装，其包括：背板、左侧围挡、右侧围挡、上侧围挡和下侧围挡。

本实施例中，所述板坯结晶器通过四个铜板围合呈管状，从而在连铸时，钢水经过所述板坯结晶器被成型钢板，因此，在修复板坯结晶器时，需要将板坯结晶器拆卸为四个铜板，并修复板坯结晶器的铜板的工作表面即可。

所述左侧围挡、右侧围挡、上侧围挡和下侧围挡均通过螺钉固定于所述背板上，并且与所述背板共同形成上部开口的长方体形容置空间。

也就是说，所述左侧围挡、右侧围挡、上侧围挡和下侧围挡均垂直于所述背板，并且所述铜板被安装于长方形体容置空间内，并且平行于所述背板设置。

所述铜板通过导电片连接于电源负极，本实施例中，所述导电片从所述上侧围挡和背板之间引出至长方体形容置空间的外部。

本实施例中，所述左侧围挡和右侧围挡与所述背板的长度相同，并且，所述上侧围挡的两端分别固定于所述左侧围挡和右侧围挡的上端，所述下侧围挡的两端分别固定于所述左侧围挡和右侧围挡的下端。

所述上侧围挡上通过连杆固定有吊装结构，本实施例中，所述吊装结构包括至少一个吊装组件，例如包括左吊装组件和右吊装组件，所述左吊装组件与右吊装组件的结构相同，并且平行设置，所述左吊装组件包括卡装固定架和工装挡板，所述卡装固定架的上端向前凸起，形成第一卡扣部，所述工装挡板的上端向后凸起，形成第二卡扣部，所述工装挡板的下端固定于所述卡装固定架的下端，并使得第一卡扣部和第二卡扣部之间具有预定间隔。

当然，当所述铜板的尺寸较小时，也可以仅设置一个吊装机构，或者当所述铜板的尺寸较大时，设置多个吊装结构。

更优选地，所述左侧挡板和右侧挡板之间通过连接杆连接，以使得所述左侧挡板和右侧挡板之间形成更固定的连接。

而且，所述板坯结晶器的修复工装还包括左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板；本实施例中，所述左侧挡板固定于所述左侧围挡上，所述右侧挡板固定于所述右侧围挡上，所述上侧挡板固定于所述上侧围挡上，所述下侧挡板固定于所述下侧围挡上，并且使得所述左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板之间围合成一个矩形空间，所述左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板位于所述长方体形容置空间的内部，并且左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板的顶端均向内延伸。

更优选地，所述板坯结晶器的修复工装通过pp板材制备，例如背板、左侧围挡、右侧围挡、上侧围挡、下侧围挡、左侧挡板、右侧挡板、上侧挡板和下侧挡板均通过pp板材制备，且所述pp板材的厚度为1-100mm，所述pp板材耐腐蚀，耐酸碱，易加工，同时具有一定机械强度，而且价格便宜。

本实施例中，所述连接杆采用钛合金制作，从而通过所述钛合金杆使得左侧围挡和右侧围挡之间形成一定的压力，并固定所述板坯结晶器的铜板。

当修复不同大小和结构的铜板时，可以采用不同的阳极，本实施例中，作为一种实现形式，所述阳极包括钛网篮以及在所述钛网篮内填充的磷铜球，本实施例中，所述钛网篮为平板状，其尺寸(长和宽)均大于所述板坯结晶器的铜板，并且更优选地，在所述钛网篮的外部套设有阳极袋。

另一方面，当所述铜板的两个端部形成倒角结构时，所述阳极包括第一阳极柱、第二阳极柱和第三阳极柱，本实施例中，所述第一阳极柱和第三阳极柱的结构相同，其横截面形状为圆形，并相对于所述铜板的倒角设置，即被设置于所述铜板的均有倒角的两个端部，所述第二阳极柱设置于所述第一阳极柱和第三阳极柱之间，且所述第二阳极柱的横截面为矩形。

更优选地，所述第一阳极柱和第三阳极柱的外部均设置有圆筒形的阳极屏蔽罩，所述阳极屏蔽罩与所述第一阳极柱或者第三阳极柱的轴心线相同，以通过所述阳极屏蔽罩集中电力线，使得溶液中的铜离子能够集中从所需要的位置流出，从而使得结晶器铜板各区域的长铜速度的大小之差控制在合理范围之内。

本发明的板坯结晶器的修复工装，能够固定工件和保证工件表面沉积厚度的均匀性，在修复板坯结晶器铜板的电铸过程中，铜板工作表面的各部位的铜离子的沉积快慢与电流密度大小存在直接联系，电流密度越大离子沉积的速度越快，反之则越慢。由于进行修复的板坯结晶器铜板的面积一般都比较大，电流在铜板的工作表面的分布不均匀，这就会造成铜板工作表面的不同部位的电流密度大小不一样，如果不采取相关措施，就会造成铜板工作表面的铜的增长厚度不均匀，增加修复成本，同时造成不必要的浪费，与再制造技术的初衷相违背，此时通过本发明的板坯结晶器的修复工装，使得铜板工作表面的电力线均匀分布，铜板工作表面各部位铜离子的沉积速度快慢相近，进而控制铜板工作表面沉积铜的厚度，以确保电铸后铜板工作表面各部位的沉积层厚度均匀。

实施例2

本实施例提供了一种板坯结晶器的修复装置，即一种板坯结晶器的铜板的修复装置，其包括电铸槽和实施例1所述的板坯结晶器的修复工装。

所述电铸槽包括槽体和喷嘴组件，所述槽体可以为圆筒状或者立方体等形状，在所述槽体的底壁上设置有喷嘴组件，以通过所述喷嘴组件喷射电铸液，使得电铸槽内的电铸液能够循环流动，从而可以避免在铜板的修复区域出现死区，提高板坯结晶器的铜板修复质量。

优选地，所述喷嘴组件包括进液管和环形管，所述进液管与所述环形管连通；本实施例中，优选地，所述环形管为圆形。在所述环形管等间距地开设有多个开口，并且所述开口在同一平面上，而且，所述环形管上设置有多个喷嘴，所述喷嘴的数量与所述开口的数量相同，并且每一个喷嘴与一个开口连通，从而使得电铸液可以从进液管进入，并从所述喷嘴中喷出，从而使得电铸液可以在电铸槽内流动，有效地避免了铜板的修复区域的死区问题。

实施例3

本实施例提供了一种板坯结晶器的修复方法，其使用实施例2所述的修复设备，所述修复方法包括：

s10、对待修复的板坯结晶器的铜板进行预处理，保证基材没有缺陷，这样才能使得修复好的铜板能够满足正常的生产要求和使用寿命。

本实施例中，所述对待修复的板坯结晶器进行预处理具体包括：

1).去除板坯结晶器的铜板的工作表面的疲劳层：板坯结晶器在高温环境下经过长时间的摩擦和腐蚀后，铜板的工作表面凹凸不平，产生划伤，无法直接对其进行电铸加工，因此需要通过机床将疲劳层去除。同时对于基体产生变形的板坯结晶器铜板需要对其进行校正处理保证铜板的工作表面的平面度在合理的范围内，例如0～0.25mm/m。

2).倒角：选择60#或者80#的百叶片，用角磨机对去除疲劳层后(1)步骤后的)板坯结晶器的铜板的边缘尖角部位进行倒圆角处理，减小尖端效应对电铸过程的影响，保证处理后满足电铸的条件；

3).打磨抛光：用配有200#砂布的砂带机对2)步骤处理后的板坯结晶器的铜板的工作表面毛刺进行打磨处理，随后改用拉丝机对打磨完的板坯结晶器的铜板进行处理，拉丝轮选择320#全砂布拉丝轮；

4).除尘处理：用吸尘器吸去板坯结晶器的铜板的工作表面及其他部位的铜粉等杂物，最后用干燥柔软的清洁布将铜板彻底清理，保证铜板的工作表面无铜粉等其他细小颗粒杂物；

5).将处理完的铜板放到清洁干燥的区域进行存放，保证电铸前表面干燥卫生。

s20、构造板坯结晶器的修复装置，其中，所述板坯结晶器的修复装置如实施例2所述，其包括槽体和喷嘴组件，并通过喷嘴组件使电铸液在槽体内部形成循环，确保在电铸过程中修复面区域的溶液流动状况相近，避免形成死区。

s30、将板坯结晶器安装于板坯结晶器的修复工装，并将该板坯结晶器的修复工装吊装于所述板坯结晶器的修复装置的槽体内。

本实施例中，所述板坯结晶器的修复工装如实施例1所述，将板坯结晶器安装于长方体形容置空间内。

并且，在所述修复工装上安装吊装结构，吊装结构应满足安全生产要求，其次，吊装机构与修复工装之间全部是通过螺丝和螺母连接，同时再结合相应的辅助部件进行连接，而吊装机构与吊车之间的连接也是通过螺丝和螺母进行连接，当将吊装机构与吊车连接好后，通过操作吊车来完成对板坯结晶器铜板的修复流程，完成相应的操作过程需要通常在3人左右，通过该吊装结构，将所述板坯结晶器的修复工装悬吊在所述槽体内。

s40、准备阳极，将所述阳极设置于所述方坯结晶器铜板的工作表面上方，并与所述板坯结晶器铜板的工作表面之间保持预设距离。

本实施例中，将钛网篮在稀硫酸中浸泡1小时以上，并用去离子水进行冲洗；对磷铜球进行除油处理，再使用清水冲洗掉附着在磷铜球表面上的液体，再使用稀硫酸和双氧水的混合液进行活化处理，然后工人需不断揉搓，待磷铜球具有光泽时从混合液取出，使用去离子水冲洗浸泡2～3次后，放入钛网篮，并保证钛网篮和板坯结晶器铜板之间具有预设距离，优选地，所述钛网篮的外部可以套设阳极袋。

s50、配置电铸液，并将电铸液倒入所述电铸槽。

本实施例中所使用的电铸液为酸性硫酸铜水溶液，主盐为硫酸铜同时加有硫酸和氯化钠及其他添加剂，因为不同的溶液成份以及添加剂的运用，会沉积出不同力学性能的铜。

在对溶液的成份及其含量和添加剂的情况进行了长时间的探索和研究，并经过大量的科学实验和实践验证后，本实施例中的电铸液可以包括以下组分及含量(占总溶液的比例)：硫酸铜80-250g/l；硫酸30-80g/l；氯离子(nacl)60mg/l；噻咪啉基二硫代丙烷磺酸钠0.003-0.1g/l；四氢噻唑硫铜0.0008-0.01g/l；巯基咪唑丙磺酸钠0.0065～0.01g/l。

s60、对板坯结晶器进行修复

此时，所述板坯结晶器的铜板连接电源阴极，在通过电铸对板坯结晶器的铜板进行修复的过程中，板坯结晶器铜板的工作表面各部位的铜离子的沉积快慢与电流密度大小存在直接联系，电流密度越大离子沉积的速度越快，反之则越慢。

本实施例中，并且设置电流密度0.5～10a/dm²，根据铜板需要的沉积厚度，铜板需要在电铸液中少则停留3～4天，多则停留7天左右，待修复面沉积厚度达到5mm时，停止电铸。

如果电铸槽内以及铜板的工作表面区域的溶液的流动状况相差过大，就会造成不同位置的溶液成份出现差异，引起铜板的工作表面某些部位出现长瘤或者缺肉等问题，本实施例中，在电铸过程中，保持喷嘴组件工作，从而使得电铸液在板坯结晶器的修复工装内流动，保证电铸质量。

本实施例中，在所述s10之前还包括：s05、检查废旧的板坯结晶器铜板是否满足修复制造的条件，若满足条件，则进行s10，若不满足条件，则进行报废处理，回炉熔炼。

本发明的板坯结晶器的修复方法，通过改进原有的电铸工艺再结合相应的工装来修复连铸生产过程中产生的废旧板坯结晶器的铜板，解决了原有电铸等工艺所存在的问题，使废旧板坯结晶器铜板重新得到应用，延长板坯结晶器铜板的使用寿命，同时由于修复板坯结晶器铜板的成本远低于重新制造新的板坯结晶器铜板，这样在很大程度上为钢铁企业创造了经济效益，再加上电铸过程要比新制铜板的过程清洁环保，修复旧的板坯结晶器铜板，完全符合循环经济和创建环境友好型社会的标准。

总之，本发明通过修复废旧板坯结晶器为企业和社会节约成本，创造经济效益、社会效益和环境效益，更好的服务社会。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。